TEORI SINTESIS ABIOTIK: CIRI UTAMA - BIOLOGI - 2025

The Theory Synthesis abiotik ialah postulat yang mencadangkan bahawa kehidupan berasal dari sebatian bukan hidup (abiotik = bukan hidup). Ini menunjukkan bahawa kehidupan secara beransur-ansur timbul dari sintesis molekul organik. Di antara molekul organik ini, asid amino menonjol, yang merupakan pendahulu struktur yang lebih kompleks yang menimbulkan sel hidup.

Penyelidik yang mengemukakan teori ini adalah saintis Rusia Alexander Oparin dan ahli biokimia Inggeris John Haldane. Setiap saintis ini, yang menyiasat sendiri, tiba pada hipotesis yang sama: bahawa asal usul kehidupan di Bumi berasal dari sebatian organik dan mineral (bahan bukan hidup) yang sebelumnya wujud di atmosfer primitif.

John Haldane, salah satu pendorong Teori Sintesis Abiotik

Apa itu terdiri?

Teori Sintesis Abiotik menetapkan bahawa asal usul kehidupan di Bumi disebabkan oleh campuran antara sebatian anorganik dan organik yang berada di atmosfer pada masa itu, yang dimuat dengan hidrogen, metana, wap air, karbon dioksida dan ammonia.

Teori Oparin dan Haldane

Oparin dan Haldane berpendapat bahawa Bumi awal mempunyai atmosfera yang berkurang; iaitu, atmosfer dengan sedikit oksigen di mana molekul-molekul yang ada cenderung menyumbangkan elektronnya.

Seterusnya, atmosfera secara beransur-ansur berubah sehingga menimbulkan molekul sederhana seperti hidrogen molekul (H2), metana (CH4), karbon dioksida (CO2), amonia (NH3) dan wap air (H2O). Dalam keadaan ini, mereka mencadangkan bahawa:

- Molekul sederhana boleh bertindak balas, menggunakan tenaga dari sinar Matahari, pelepasan elektrik dari ribut, haba inti Bumi, antara jenis tenaga lain yang akhirnya mempengaruhi reaksi fizikokimia.

- Ini mendorong pembentukan coacervates (sistem molekul dari mana kehidupan berasal, menurut Oparin) yang melayang di lautan.

- Dalam "kaldu primitif" ini, keadaan akan memadai sehingga blok bangunan dapat digabungkan dalam reaksi berikutnya.

- Molekul (polimer) yang lebih besar dan kompleks seperti protein dan asid nukleik terbentuk daripada tindak balas ini, mungkin disukai oleh kehadiran air di kolam berhampiran lautan.

- Polimer-polimer ini dapat dipasang ke dalam unit atau struktur yang dapat dipelihara dan ditiru. Oparin berpendapat bahawa mereka mungkin merupakan "koloni" protein yang dikelompokkan bersama untuk menjalankan metabolisme, dan Haldane menyarankan agar makromolekul tersebut tertutup dalam membran untuk membentuk struktur seperti sel.

Pertimbangan mengenai teori

Perincian model ini mungkin tidak betul. Sebagai contoh, ahli geologi sekarang percaya bahawa suasana awal tidak menyusut, dan tidak jelas apakah kolam di pinggir lautan merupakan tempat yang mungkin untuk pertama kali muncul dalam kehidupan.

Walau bagaimanapun, idea asas "pembentukan kumpulan molekul sederhana secara beransur-ansur dan spontan, kemudian pembentukan struktur yang lebih kompleks dan akhirnya pemerolehan kemampuan untuk meniru diri sendiri" tetap menjadi teras kebanyakan hipotesis asal usul kehidupan sebenar.

Eksperimen yang menyokong Teori sintesis abiotik

Eksperimen Miller dan Urey

Pada tahun 1953, Stanley Miller dan Harold Urey melakukan eksperimen untuk menguji idea-idea Oparin dan Haldane. Mereka mendapati bahawa molekul organik dapat dihasilkan secara spontan dalam keadaan pengurangan yang serupa dengan Bumi awal yang dijelaskan sebelumnya.

Miller dan Urey membina sistem tertutup yang mengandungi sejumlah air yang dipanaskan dan campuran gas yang dianggap berlimpah di atmosfera Bumi awal: metana (CH4), karbon dioksida (CO2), dan amonia (NH3).

Untuk mensimulasikan bolt kilat yang dapat memberikan tenaga yang diperlukan untuk tindak balas kimia yang mengakibatkan polimer yang lebih kompleks terjadi, Miller dan Urey mengirim pelepasan elektrik melalui elektrod dalam sistem eksperimen mereka.

Eksperimen Miller dan Urey

Setelah menjalankan eksperimen selama seminggu, Miller dan Urey mendapati bahawa pelbagai jenis asid amino, gula, lipid, dan molekul organik lain telah terbentuk.

Molekul besar yang kompleks - seperti DNA dan protein - hilang. Walau bagaimanapun, eksperimen Miller-Urey menunjukkan bahawa sekurang-kurangnya beberapa blok bangunan molekul ini dapat terbentuk secara spontan dari sebatian sederhana.

Eksperimen Juan Oró

Melanjutkan pencarian asal usul kehidupan, saintis Sepanyol Juan Oró menggunakan pengetahuan biokimia untuk mencapai sintesis, dalam keadaan makmal, molekul organik lain yang penting untuk kehidupan.

Oró meniru syarat eksperimen Miller dan Urey, yang menghasilkan turunan sianida dalam jumlah besar.

Dengan menggunakan produk ini (asid hidrosianik), ditambah dengan ammonia dan air, penyelidik ini dapat mensintesis molekul adenin, salah satu daripada 4 asas nitrogen DNA dan salah satu komponen ATP, molekul asas untuk membekalkan tenaga kepada kebanyakan makhluk hidup .

Ketika penemuan ini diterbitkan pada tahun 1963, ia bukan hanya memberi kesan ilmiah tetapi juga popular, kerana menunjukkan kemungkinan munculnya nukleotida secara spontan di Bumi awal tanpa pengaruh luaran.

Dia juga berhasil mensintesis, menciptakan di makmal lingkungan yang serupa dengan yang ada di Bumi primitif, sebatian organik lain, terutama lipid yang merupakan bahagian dari membran sel, beberapa protein dan enzim aktif yang penting dalam metabolisme.

Percubaan Sydney Fox

Pada tahun 1972, Sydney Fox dan rakan-rakannya melakukan eksperimen yang membolehkan mereka menghasilkan struktur dengan sifat membran dan osmotik; iaitu, serupa dengan sel hidup, yang mereka sebut sebagai mikrosfera proteinoid.

Dengan menggunakan campuran asid amino kering, mereka memanaskannya hingga suhu sederhana; dengan itu mereka mencapai pembentukan polimer. Polimer-polimer ini, ketika dilarutkan dalam garam, membentuk tetesan kecil seukuran sel bakteria yang mampu melakukan reaksi kimia tertentu.

Mikrosfera ini mempunyai sampul berganda yang telap, mirip dengan membran sel semasa, yang memungkinkannya menghidrat dan mengeringkan badan bergantung pada perubahan di persekitaran tempat mereka berada.

Semua pemerhatian yang diperoleh dari kajian mikrosfera, menunjukkan idea mengenai jenis proses yang mungkin berasal dari sel pertama.

Percubaan Alfonso Herrera

Penyelidik lain melakukan eksperimen mereka sendiri untuk mencuba mereplikasi struktur molekul yang menimbulkan sel pertama. Alfonso Herrera, seorang saintis Mexico, berjaya menghasilkan struktur buatan yang disebutnya sulfobios dan kolpoid.

Herrera menggunakan campuran bahan seperti ammonium sulfocyanide, ammonium thiosanate dan formaldehid, dengan mana ia dapat mensintesis struktur kecil dengan berat molekul tinggi. Struktur kaya sulfur ini disusun dengan cara yang serupa dengan sel hidup, itulah sebabnya ia memanggilnya sulfobia.

Begitu juga, dia mencampurkan minyak zaitun dan petrol dengan sejumlah kecil natrium hidroksida untuk menghasilkan jenis struktur mikro lain yang disusun dengan cara yang serupa dengan protozoa; dia menamakan kolpoid mikrosfera ini.

Rujukan

1. Carranza, G. (2007). Biologi I. Ambang Pengarang, Mexico.
2. Flores, R., Herrera, L. & Hernández, V. (2004). Biologi 1 (edisi pertama). Progreso Editorial.
3. Fox, SW (1957). Masalah Kimia Penjanaan Spontan. Jurnal Pendidikan Kimia, 34 (10), 472–479.
4. Fox, SW, & Harada, K. (1958). Kopolimerisasi termal asid amino kepada produk yang menyerupai protein. Sains, 128, 1214.
5. Gama, A. (2004). Biologi: Biogenesis dan Mikroorganisma (edisi ke-2). Pendidikan Pearson.
6. Gama, A. (2007). Biologi I: Pendekatan Konstruktivis (edisi ke-3). Pendidikan Pearson.
7. Gordon-Smith, C. (2003). Hipotesis Oparin-Haldane. In Origin of life: Mercu tanda abad kedua puluh. Dipulihkan dari: simsoup.info
8. Herrera, A. (1942). Teori Asal dan Alam Kehidupan Baru. Sains, 96: 14.
9. Ledesma-Mateos, I., & Cleaves, HJ (2016). Alfonso Luis Herrera dan Permulaan Evolusi dan Kajian di Asal Kehidupan di Mexico. Jurnal Evolusi Molekul, 83 (5-6), 193-203.
10. McCollom, T. (2013). Miller-Urey dan seterusnya: Apa yang telah dipelajari mengenai reaksi sintesis organik prebiotik dalam 60 tahun yang lalu ?. Tinjauan Tahunan Sains Bumi dan Planet, 41, 207-229.
11. Miller, S. (1953) Pengeluaran asid amino dalam keadaan Bumi primitif yang mungkin. Sains 117: 528– 529
12. Miller, SL (1955). Pengeluaran Sebilangan Sebatian Organik di bawah Kemungkinan Bumi Primitif. Jurnal Persatuan Kimia Amerika.
13. Miller, SL, Urey, HC, & Oró, J. (1976). Asal sebatian organik di bumi primitif dan meteorit. Jurnal Molekul Evolusi, 9 (1), 59-72.
14. Oñate, L. (2010). Biologi 1, Jilid 1. Penyunting Pembelajaran Cengage.
15. Parker, ET, Cleaves, HJ, Callahan, MP, Dworkin, JP, Glavin, DP, Lazcano, A., & Bada, JL (2011). Prebiotic Synthesis of Methionine and Other Sulfur-Organic Compound Organic on the Primitive Earth: A Contemporary Penilaian semula Berdasarkan Eksperimen Stanley Miller 1958 yang tidak diterbitkan. Asal-usul Kehidupan dan Evolusi Biosfera, 41 (3), 201–212.