Hipoteza hydrotermalna, czym jest, tło i krytyka

Plik hipoteza hydrotermalna ma na celu wyjaśnienie prymitywnych warunków, w jakich powstały na planecie Ziemia pierwsze formy życia, proponując jako główne ustawienie gorące źródła znajdujące się w głębinach oceanów.

Zlokalizowano szereg źródeł wody termalnej o temperaturach dochodzących do 350 ° C, w których zamieszkuje szereg typowych dla tych warunków fauny, takich jak małże, robaki, skorupiaki, porifery i niektóre szkarłupnie (rozgwiazdy i ich krewniacy).

Dowody te sugerują, że środowiska głębin oceanicznych były prawdopodobnie odpowiednie do powstania życia, a pierwszymi formami życia były mikroorganizmy chemoautotroficzne..

Ponadto wrząca woda jest domem dla szeregu bakterii chemosyntetycznych, które pozyskują energię z substancji siarkowych, których jest dużo w tego typu środowisku..

Bakterie chemosyntetyczne pełnią w ekosystemach funkcje wytwórcze, będące podstawą łańcucha pokarmowego, analogicznie do roli roślin w typowych ekosystemach.

Idee związane z hipotezą hydrotermalną zaczęły się pojawiać na początku 1977 roku, kiedy badacz Corliss dokonał bezpośrednich obserwacji w systemach hydrotermalnych znajdujących się na Wyspach Galapagos..

Indeks artykułów

• 1 Tło i teorie alternatywne
  • 1.1 Panspermia
  • 1.2 Modele abiotyczne
  • 1.3 Świat RNA
• 2 Z czego się składa?
• 3 Krytyka teorii
• 4 Odnośniki

Tło i teorie alternatywne

Od kilkudziesięciu lat badacze proponują dziesiątki teorii, które starają się wyjaśnić pochodzenie życia i sprzyjające środowisko, w którym powinno się ono rozwijać. To, jak powstało życie, było jednym z najstarszych i najbardziej kontrowersyjnych zagadnień naukowych.

Niektórzy autorzy wspierają pierwotne pochodzenie metabolizmu, podczas gdy ich przeciwnicy popierają pochodzenie genetyczne.

Panspermia

W połowie XX wieku znany naukowiec Arrhenius zaproponował teorię panspermii lub teorię kosmologiczną. Idea ta podnosi pochodzenie życia dzięki przybyciu mikroorganizmów kosmicznych z planety, na której wcześniej istniało życie..

Logicznie rzecz biorąc, teoria kosmologiczna nie dostarcza pomysłów, które rozwiązują problem, ponieważ nie wyjaśnia, w jaki sposób powstało życie pozaziemskie na wspomnianej hipotetycznej planecie..

Ponadto jest mało prawdopodobne, że mikroskopijne istoty, które skolonizowały środowiska prebiotyczne, przetrwały warunki kosmiczne, dopóki nie dotarły do ​​planety Ziemia..

Modele abiotyczne

Modele abiotyczne sugerują, że życie powstało niezależnie od „mikrostruktur” jako formy przejściowe między cząsteczkami organicznymi a wczesnymi formami życia. Do głównych obrońców tej teorii należą Oparín, Sydney W. Fox i Alfonso F. Herrera.

Według Oparina i Haldane'a koacerwaty są probiontowymi prekursorami życia, ograniczonymi błoną plazmatyczną, która umożliwia interakcję z ich otoczeniem. Według autorów powstały one przed cząsteczkami przekazującymi informację genetyczną: DNA lub RNA..

Ze swojej strony Stanley Miller i Harold Urey zdołali zbudować genialny system naśladujący „prymitywną atmosferę życia”. Składniki obecne w hipotetycznej atmosferze, bardzo odmiennej od obecnej, były w stanie syntetyzować niezbędne do życia cząsteczki organiczne (takie jak aminokwasy) po przyłożeniu ciepła i napięcia..

Foxowi udało się uzyskać mikrosfery o wielkości zbliżonej do bakterii, poddając aminokwasy działaniu źródła ciepła.

W ten sam sposób inni badacze dokonali syntezy cząsteczek organicznych, używając cząsteczek nieorganicznych jako surowca, wyjaśniając w ten sposób pochodzenie życia w środowisku abiotycznym..

Świat RNA

Inne stanowisko pochodzenia życia postuluje jako główne wydarzenie pojawienie się cząsteczek zawierających informację genetyczną. Różni autorzy bronią pochodzenia życia przed RNA i argumentują, że ta cząsteczka służyła jednocześnie jako szablon i katalizator.

Największym dowodem jest istnienie rybosomów, cząsteczek RNA zdolnych do katalizowania reakcji i jednocześnie przechowywania informacji w swojej sekwencji nukleotydowej.

Z czego to się składa?

Hipoteza hydrotermalna proponuje te ekstremalne środowiska wodne jako odpowiednie miejsce do syntezy związków organicznych, które doprowadziły do ​​powstania organizmów żywych na Ziemi..

Autorzy tej teorii opierają się na skamieniałościach archeonów, nowoczesnych podwodnych hydrotermalnych systemach wentylacyjnych oraz obserwacjach teoretycznych i eksperymentalnych..

Systemy hydrotermalne charakteryzują się wysokimi strumieniami energii, silnie redukującym środowiskiem i dużą ilością iłów mineralnych, które są idealnymi powierzchniami dla reakcji katalitycznych. Ponadto ma wysokie stężenie CH₄, NH₃, H._dwa i różne metale.

Hipoteza składa się z sekwencyjnej konwersji CH₄, NH₃, H._dwa w aminokwasach, te w białkach, a następnie w bardziej złożonych polimerach, aż do osiągnięcia ustrukturyzowanego metabolizmu i organizmów żywych.

Badanie skamieniałości w skałach prekambryjskich pozwoliło odkryć struktury przypominające komórki datowane na okres od około 3,5 do 3,8 miliarda lat temu w podmorskich zbiorowiskach hydrotermalnych..

W przeciwieństwie do wcześniejszych hipotez, hipoteza hydrotermalna proponuje ciepło jako źródło energii, a nie promienie UV i wyładowania elektryczne, jako model „pierwotnej zupy”. Ponadto model ten proponuje istnienie gradientów środowiskowych pod względem temperatury, pH i stężenia chemicznego..

Krytyka teorii

Chociaż hipoteza hydrotermalna ma kilka ważnych argumentów, nie jest powszechnie akceptowana. Jednym z zarzutów dotyczących pochodzenia życia w źródle wody termalnej jest niekongruencja i brak informacji na temat modeli geologicznych ery prebiotycznej..

Podobnie cząsteczki niezbędne do rozwoju życia - takie jak kwasy nukleinowe, białka i błony - byłyby narażone na natychmiastowe zniszczenie z powodu wysokich temperatur środowiska hydrotermalnego..

Jednak jest również prawdopodobne, że pierwsze formy życia były termostabilne, podobnie jak organizmy ciepłolubne, które dziś zamieszkują ekstremalne środowiska..

Z drugiej strony pojawia się inna wada związana ze stężeniem składników. Jest mało prawdopodobne, aby życie mogło ewoluować w rozległych oceanach prebiotycznych, gdzie biocząsteczki byłyby silnie rozcieńczone i rozproszone..

Aby środowisko było odpowiednie do powstania życia, musi sprzyjać interakcjom między cząsteczkami, tak aby tworzyły one bardziej złożone jednostki; nie rozcieńczaj ich, jak to by się stało w głębinach oceanu.

Zwolennicy teorii hydrotermalnej sugerują, że życie mogło powstać w wyznaczonych obszarach, które zapobiegały rozcieńczaniu nowo powstałych cząsteczek, takich jak kratery..

Bibliografia

1. Chatterjee, S. (2016). Symbiotyczny obraz pochodzenia życia w jeziorach kraterów hydrotermalnych. Chemia fizyczna Fizyka chemiczna, 18(30), 20033-20046.
2. Corliss, J. B., Baross, J. A., & Hoffman, S. E. (1981). Hipoteza dotycząca związku między gorącymi źródłami podmorskimi a początkiem życia na Ziemi. Oceanologica Acta, wydanie specjalne.
3. Holm, N. G. (1992). Dlaczego systemy hydrotermalne są proponowane jako prawdopodobne środowiska dla powstania życia? W Morskie systemy hydrotermalne i pochodzenie życia (str. 5-14). Springer, Dordrecht.
4. Jheeta, S. (2017). Krajobraz powstawania życia. Życie, 7(2), 27.
5. Lanier, K. A., & Williams, L. D. (2017). Pochodzenie życia: modele i dane. Journal of Molecular Evolution, 84(2), 85-92.