Care Este Originea Vieții Pe Pământ?

{h1}

Care este originea vieții pe pământ? Aflați despre teoriile evoluției și originea vieții pe pământ la WordsSideKick.com.

Este ușor să duci viața cu care planeta noastră începe, dar existența ei ridică o întrebare foarte dificilă: de unde a venit viața pe Pământ?

Înainte de anii 1860, când Louis Pasteur și-a dezvoltat teoria germenilor despre boală, consensul comun era că viața putea genera spontan. De exemplu, dacă lăsați grâul de grâu afară, acesta ar naște șoareci pentru copii. Apa lăsată în picioare timp de zile va naște organisme precum algele. Astăzi știm că viața nouă nu se va genera din nimic, dar acest lucru se datorează în mare parte operei lui Pasteur [sursa: Abedon].

Pasteur ne-a arătat că microorganismele, incapabile să fie detectate de simțurile umane, trăiesc peste tot în jurul nostru. Acest lucru a dus la teoria sa germenilor, care afirmă că sănătatea umană este supusă unui atac de către aceste microorganisme și că aceste atacuri pot duce la ceea ce considerăm a fi boală.

Dar moștenirea sa include și o schimbare pe mare în înțelegerea umană despre geneza vieții. După ce Pasteur a dezvăluit natura germenilor, el a ucis efectiv ideea, aparent superstițioasă, că viața organică poate genera spontan din material anorganic. În mod ironic, știința a revenit pentru a explora acest concept însuși ca o posibilitate ca una dintre cele două explicații principale concurente pentru originea vieții pe Pământ.

Conceptul conform căruia viața ar fi generat spontan se numește abiogenesis. În trecutul îndepărtat, precursorii vieții precum aminoacizii și proteinele au apărut dintr-o supă primordială și au reușit să se aranjeze în forme de viață precelulare auto-replicatoare. Acest început de viață în cele din urmă a compus și transcris ADN-ul care constituie baza codului genetic al proceselor vieții de azi. Este o idee fantastică - și una pe care o critică mulți din interiorul și din afara comunității științifice.

În celălalt colț este rivalul principal - și la fel de fantastic - ca explicație pentru originea vieții pe Pământ. Acest concept, panspermie, spune că viața nu a început aici pe Pământ, ci în altă parte a universului sau a sistemului solar. Viața a fost purtată aici, într-un vehicul ca un asteroid de pe altă planetă și a pus stăpânire în același mod în care o face o sămânță în pământ fertil. Probabil mai exact, viața s-ar fi extins ca o boală epidemică într-o formă foarte asemănătoare cu germenii descoperiți de Pasteur.

Nimeni nu poate fi sigur care dintre aceștia explică în mod adecvat originea vieții pe Pământ, dar, în mod uimitor, s-a demonstrat că ambele sunt posibile. În acest articol, vom analiza cazul pe care fiecare alcătuiește. În primul rând, vom analiza o problemă comună pe care ambele teorii o împărtășesc.

Darwin și filogenia

Filogenia a dat o taxonomie mai precisă a animalelor, precum țestoasa. După ani de dezbatere, comparația genetică a descoperit că țestoasele sunt mai strâns legate de șopârlele decât de păsări și crocodili.

Filogenia a dat o taxonomie mai precisă a animalelor, precum țestoasa. După ani de dezbatere, comparația genetică a descoperit că țestoasele sunt mai strâns legate de șopârlele decât de păsări și crocodili.

Cam în același timp în care Pasteur și-a dezvoltat teoria germenilor, Charles Darwin a introdus în lume teoria evoluției sale. Ar contribui la ceea ce constituie o foaie de parcurs logică în căutarea primei vieți pe Pământ. În „Originea speciilor”, Darwin face referire la descrierea lui Sir John Herschell despre geneza vieții pe Pământ ca „misterul misterelor” și propune că speciile de pe Pământ nu au fost create în mod independent. În schimb, acestea au evoluat în număr în continuă extindere din speciile anterioare prin procesul de evoluție prin selecție naturală [sursa: Darwin]. În centrul acestei linii de raționament se află implicația că toate organismele ar fi putut evolua dintr-un singur strămoș comun. Astfel, a început investigația modernă cu privire la originea vieții pe Pământ.

Lucrarea lui Darwin s-a bazat pe un sistem deja existent de clasificare biologică propus în 1753 de biologul suedez Carl von Linne (cunoscut sub numele de Linnaeus). Linnaeus s-a dezvoltat taxonomie, un sistem de clasificare a organismelor bazat în general pe trăsături fizice, dintre cele mai înguste taxon (specii) la un grup de specii înrudite (gen) și în taxoni din ce în ce mai largi până la regatele plantelor și animalelor (și inițial minerale) [sursa: Pidwirny]. Acest sistem de clasificare biologică a evoluat de-a lungul timpului, numărul regnurilor fiind extins și cel mai larg taxon, domenii, stabilit pentru a clasifica celulele ca fiind eucariotă (care conține celule cu ADN dintr-un nucleu), bacterii și arhaea (domeniul extremofilelor).

De-a lungul timpului, taxonomia a devenit mai precisă, prin aplicarea geneticii. Acest câmp hibrid se numește filogenie, unde interrelația organismelor este stabilită pe baza ADN-ului comun. De exemplu, genele înrudite (cele care îndeplinesc funcții similare) găsite la om și unele tipuri de șoareci împărtășesc o similaritate de 90 la sută în secvențele lor de ADN [sursa: Stubbs]. Comparația genetică a cimpanzilor și a oamenilor generează aproximativ 95 la sută asemănare [sursa: Pickrell]. Aceste asemănări sunt semnificative, dar filogenia a confirmat ceea ce Linnaeus, Darwin și nenumărați oameni de știință au postulat de multă vreme - că fiecare lucru viu de pe Pământ este legat.

Sistemul folosit pentru clasificarea viețuitoarelor seamănă foarte mult cu un copac, organismele timpurii formând structura rădăcinii și diferiți taxoni se restrâng în trunchi, ramuri mari, ramuri mai mici și în final în frunzele care reprezintă cele aproape 2 milioane de specii în prezent clasificate după știință [sursa: O'Loughlin]. Această reprezentare este adesea numită copacul Vieții. Cu toate acestea, pe măsură ce filogenia a devenit din ce în ce mai folositoare, s-a demonstrat că, probabil, rădăcinile pomului vieții sunt oarecum atipice.

Problema cu Arborele Vieții

Reprezentare digitală a decupajului mitocondrului.

Reprezentare digitală a decupajului mitocondrului.

Comparația genetică a organismelor furnizate de filogenie a dezvăluit un obstacol serios în calea arborelui vieții înapoi la strămoșul unic comun pe care biologii antici nu l-au putut vedea. Vânătoarea strămoșului comun - și chiar ideea că există - se bazează pe distribuția genetică via transfer de gene vertical. Prin aceasta, genele sunt transmise de la o generație la alta prin reproducere sexuală sau asexuală. Unul sau două organisme dau naștere la un altul care moștenește o replică de sine sau o combinație previzibilă a genelor lor. De-a lungul timpului, organismele pot ajunge în cele din urmă în diferite specii sau chiar în regate diferite, cum ar fi oamenii din maimuțe (sau, chiar mai departe, în cazul în care linia care a dat naștere păsărilor s-a divergent de cea a bacteriilor), dar acest transfer orizontal de gene lasă încă urmele de firimituri genetice de pâine pe care le putem urma pentru a ne urmări originile.

Că genele au fost transferate doar pe verticală a fost viziunea predominantă a oamenilor de știință până în anii 1950, când a fost descoperit un alt tip de transfer de gene. Orizontală sau transfer lateral de gene este un alt mijloc de obținere a genelor altuia, dar mai degrabă decât părinte la urmași, această metodă de distribuție genetică se bazează pe un organism care absoarbe eficient ADN-ul altui organism întreg și intact [sursa: Wade]. Două organisme pot crea un al treilea organism hibrid aparent fără legătură cu ambele gene, dar nu este în niciun fel asemănător cu combinarea egală a genelor care apare în timpul reproducerii. În schimb, un organism mai mare poate mânca practic un alt organism și poate păstra codul genetic al celui de-al doilea organism, folosind singur codul primului organism. Mitocondriile, partea celulei responsabile de transformarea zaharurilor în energia utilizată pentru a alimenta funcțiile celulare la animalele eucariote, se crede că a existat cândva ca organism independent [sursa: Wade]. Prin transfer lateral, un eucariot antic l-a absorbit și și-a păstrat machiajul genetic.

La începutul istoriei Pământului, microbiologii cred acum că transferul lateral a fost obișnuit, dând rădăcinilor arborelui vieții nu o linie directă în sus de la o singură sămânță, ci mai degrabă o serie de linii imposibil de încrucișate, practic de neatins între organismele unicelulare. Căutarea unui singur strămoș comun a fost afectată după ce cercetările au arătat extremofile, organisme capabile să supraviețuiască în condiții dure și candidați la cele mai vechi forme de viață de pe Pământ, au evoluat probabil din alte bacterii și ulterior s-au adaptat la mediile lor [sursa: Zimmer]. Acest lucru sugerează că sunt mai puțin vechi decât se credea anterior.

Dar dacă am evoluat dintr-un singur strămoș comun sau mulți, rămâne întrebarea, cum a început viața pe Pământ? Ne apropiem de răspunsul de pe pagina următoare.

Abiogeneza și Lumea ARN

Stanley Miller a introdus în mod inteligent un curent electric în balon simulând atmosfera timpurie, în încercarea de a imita fulgerele.

Stanley Miller a introdus în mod inteligent un curent electric în balon simulând atmosfera timpurie, în încercarea de a imita fulgerele.

Aici ajungem din nou la început, așa cum era. În anii 1950, un student absolvent la Universitatea din Chicago pe nume Stanley Miller a căutat să recreeze condițiile găsite pe Pământ cu aproximativ 3,8 miliarde de ani în urmă, în jurul perioadei în care înregistrarea fosilelor arăta pentru prima dată viața [sursa: Zimmer]. Miller a proiectat un experiment ingenios și acum faimos, unde a adăugat măsurători aproximative de hidrogen, metan și amoniac într-un balon care conține apă. Acest element și compuși au fost considerați predominant în atmosfera tânărului Pământ. Când Miller a simulat fulgerul adăugând o scânteie, a descoperit că soluția din balonul său conținea acum ceva ce nu mai avea înainte: aminoacizii.

Aminoacizii sunt numiți în mod obișnuit blocuri de viață, deoarece oferă fundamentul proteinelor, care sunt necesare pentru structura și funcțiile organismelor. Experimentele lui Miller au rezistat. De exemplu, un experiment care a cuprins sulfură de hidrogen și un jet de abur, care simulează prezența activității vulcanice, a fost găsit ulterior a fi o aproximare destul de precisă a Pământului timpuriu din cercetările care au venit după moartea lui Miller [sursa: NASA]. O altă formaldehidă implicată ca catalizator pentru originea vieții [sursa: Science Daily]. Aceste experimente au dat dovezi și mai convingătoare că viața de pe Pământ a provenit din abiogeneză.

Temelia abiogenezei este că viața precelulară a existat odată pe Pământ. Acești precursori ai vieții s-au reunit din aminoacizii prezenți în supa primordială recreată de Miller și au devenit proteinele care oferă structură celulelor și acționează ca enzime pentru procesele celulare. La un moment dat, aceste proteine ​​au format șabloane genetice, astfel încât să poată fi replicate și organizate în organele de genul ribozomi, care transcriu moleculele din aceste șabloane [sursa: Science Daily]. În cele din urmă, aceste procese s-au reunit pentru a crea ADN, care constituie baza vieții celulare.

Abiogeneza ca teorie pentru originea vieții a avut un impuls în anii 1980, când cercetătorul Thomas Cech a dovedit că ARN poate acționa atât ca purtător al codului genetic, cât și ca o enzimă care catalizează acest cod în crearea de molecule. Această constatare a dat naștere la Ipoteza lumii ARN, care este ideea că aminoacizii s-au format mai întâi în proteinele care alcătuiesc Acid ribonucleic (ARN), care a preluat și a început auto-replicarea și generarea de noi combinații de proteine ​​creând o viață pre-celulară și, eventual, celulară.

Sub abiogeneză, viața organică a fost creată la întâmplare din componentele anorganice ale vieții. Concurentul său științific are în vedere un început diferit de viață pe Pământ.

Panspermia: viața din spațiul exterior

Meteoritele aduc distrugerea din cer și, eventual, viața microbiană.

Meteoritele aduc distrugerea din cer și, eventual, viața microbiană.

Principiul din spatele panspermiei este că viața a luat naștere în afara Pământului și a călătorit pe planeta noastră, găsind un climat ospitalier în care să prospere și să evolueze în cele din urmă în viață pe Pământ.

panspermie este un concept vechi, care datează din nou în ceea ce privește conceptul de taxonomie, când istoricul francez Benoit de Maillet a propus că viața pe Pământ a fost rezultatul germenilor „însămânțați” din spațiu [sursa: Panspermia-Teorie]. De atunci, cercetătorii de la Stephen Hawking la Sir Francis Crick (care și-a abandonat susținerea timpurie pentru ipoteza lumii ARN) au susținut credința că viața de pe Pământ provine departe de această planetă.

Teoria panspermiei se încadrează în trei mari categorii. Viața a călătorit prin resturi spațiale de undeva din afara sistemului nostru solar, conceptul de lithopanspermiasau de pe o altă planetă din sistemul nostru solar, panspermie balistică. A treia ipoteză, dirijat panspermie, susține că viața de pe planeta noastră a fost răspândită în mod intenționat de viața deja consacrată și inteligentă [sursa: Panspermia-Teorie].

Pe măsură ce ipotezele panspermiei merg, panspermie balistică (numit si panspermia interplanetară) se bucură de cea mai largă acceptare din comunitatea științifică. Bucăți din alte planete au bombardat mult timp Pământul sub formă de meteoriți. De fapt, un meteorit, ALH84001, descoperit în Antarctica în 1984, poartă ceea ce unii oameni de știință iau ca urme ale vieții sau ale precursorilor vieții ca aminoacizii. Se calculează că s-a rupt de pe Marte acum mai bine de 4 miliarde de ani [sursa: Thompson].

La examinarea ALH84001, astrobiologi - oamenii de știință care studiază potențialul vieții în spațiu - au descoperit că cel puțin patru urme ale vieții antice, de la ceea ce părea a fi microbi fosilizați până la o formă de bacterii magnetice [sursa: Schirber]. De când descoperirile au fost publicate în 1996, trei dintre urmele vieții găsite în meteorit au fost reduse. Dar dacă ultima urmă, lanțurile de magnetită, sunt minerale sau au fost produse biologic de bacteriile antice marțiene rămâne în dezbatere.

Marte este cel mai probabil candidat pentru panspermia balistică. Dispunerea orbitelor de pe Marte și Pământ în jurul soarelui face de 100 de ori mai ușor pentru o rocă să călătorească de pe Marte pe Pământ decât invers [sursa: Chandler]. Și de-a lungul istoriei Pământului, se estimează că aproximativ 5 trilioane de roci au făcut călătoria [sursa: NASA]. Ba mai mult, în istoriile lor timpurii, Pământul și Marte erau potriviți în mod similar pentru găzduirea vieții, ambele prezentând atmosfere umede și apă pe suprafețele lor.

În ciuda tuturor acestor dovezi, juriul este încă în detaliu despre cum a început viața pe Pământ. Citiți câteva critici la adresa panspermiei și abiogenezei pe pagina următoare.

Critica Abiogenezei și Panspermiei

O critică comună a abiogenezei este că pur și simplu nu a existat suficient timp pe Pământ pentru ca aminoacizii să se dezvolte în bacterii.

O critică comună a abiogenezei este că pur și simplu nu a existat suficient timp pe Pământ pentru ca aminoacizii să se dezvolte în bacterii.

În timp ce experimentele efectuate de Stanley Miller și alții care s-au bazat pe opera sa arată că viața ar fi putut să apară dintr-o supă primordială, această posibilitate rămâne teoretică. Nu există dovezi pentru viața precelulară pe Pământ; mai mult, criticii ipotezei lumii ARN subliniază că experimentele care susțin conceptele au fost efectuate cu ARN creat biologic. ARN poate acționa atât ca șablon pentru auto-replicare, cât și ca o enzimă pentru realizarea acelui proces, dar aceste descoperiri au fost efectuate în experimente de laborator controlate. Acest lucru nu dovedește neapărat că astfel de acțiuni delicate ar putea avea loc în mările Pământului antic.

Din motive ca acestea, ipoteza lumii ARN a fost abandonată în mare măsură de către susținătorii abiogenezei în favoarea altor ipoteze, cum ar fi dezvoltarea simultană atât a proteinelor cât și a șabloanelor genetice sau dezvoltarea vieții în jurul orificiilor de evacuare similare cu cele locuite în prezent de extremofilele de astăzi. Există însă o critică potrivit căreia orice ipoteză abiogeneză are dificultăți de depășire: timpul. Se crede că viața bazată pe ADN s-a dezvoltat pe Pământ începând cu aproximativ 3,8 miliarde de ani în urmă, oferind forme de viață pre-celulare aproximativ 1 miliard de ani pentru a efectua procese aleatorii de codificare a proteinelor utile și de asamblare a acestora în precursorii vieții celulare [sursa: Discovery Știri]. Criticii abiogenezei spun că pur și simplu nu este suficient timp pentru ca materia anorganică să devină viață precelulară teoretizată. O estimare sugerează că ar fi nevoie de 10 ^ 450 (10 până la 450 de ani) pentru ca o proteină utilă să fie creată la întâmplare [sursa: Klyce].

Acesta este un obstacol care face panspermia o explicație atractivă: nu explică originea vieții, doar originea vieții pe Pământ. Ipotezele panspermiei nu contrazic abiogeneza; nu fac decât să schimbe originea în altă parte. Cu toate acestea, juriul este încă pe mai mulți factori importanți care trebuie să existe pentru ca panspermia să fie corectă. Este posibil, de exemplu, ca viața microbiană să supraviețuiască în timpul condițiilor dure întâlnite în călătoria prin spațiu, intrarea în atmosfera Pământului și impactul pe suprafața Pământului?

Unele ipoteze recente sugerează că nu trebuie să supraviețuiască. Un cercetător postulează că resturi de ADN-uri moarte ar fi putut ajunge pe Pământ prin panspermia balistică și au fost replicate printr-un proces pornit similar cu lumea ARN [sursa: Grossman]. Alți cercetători își propun să cerceteze Marte pentru viața fosilelor și să compare orice material genetic cu cel găsit universal pe Pământ pentru a determina relația [sursa: Chandler].

Cu toate acestea, dacă viața pe Pământ a început în altă parte și călătoria pe planeta noastră, întrebarea rămâne în continuare: Care este originea vieții?






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News


Cutremurul Se Apropie De Christchurch, Noua Zeelandă
Cutremurul Se Apropie De Christchurch, Noua Zeelandă

Ce Este Celulita?
Ce Este Celulita?

„Atmosferic Rivers” În Soak California Ca Climate Warms
„Atmosferic Rivers” În Soak California Ca Climate Warms

Sexul Animalelor: Cum Îl Fac Homarii
Sexul Animalelor: Cum Îl Fac Homarii

Planetariu
Planetariu


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RO.WordsSideKick.com