TEORI OM ABIOTISK SYNTESE: HOVEDEGENSKAPER - BIOLOGI - 2026

The Abiotic Synthesis Theory er et postulat som foreslår at livet stammer fra ikke-levende forbindelser (abiotisk = ikke-levende). Det antyder at livet gradvis oppstod fra syntesen av organiske molekyler. Blant disse organiske molekylene skiller aminosyrer seg ut, som er forløperne til mer komplekse strukturer som gir opphav til levende celler.

Forskerne som foreslo denne teorien var den russiske forskeren Alexander Oparin og den britiske biokjemikeren John Haldane. Hver av disse forskerne, som undersøkte på egen hånd, kom til den samme hypotesen: at livets opprinnelse på jorden kom fra organiske og mineralforbindelser (ikke-levende stoffer) som tidligere eksisterte i den primitive atmosfæren.

John Haldane, en av promotorene for den abiotiske synteseteorien

Hva består den av?

Den abiotiske synteseteorien fastslår at livets opprinnelse på jorden skyldtes blandingen mellom uorganiske og organiske forbindelser som var i atmosfæren på den tiden, som var fylt med hydrogen, metan, vanndamp, karbondioksid og ammoniakk.

Oparin og Haldane teori

Oparin og Haldane mente at den tidlige jorden hadde en reduserende atmosfære; det vil si en atmosfære med lite oksygen hvor molekylene som var til stede, pleier å donere elektronene sine.

Deretter vil atmosfæren gradvis endre seg og gi opphav til enkle molekyler som molekylært hydrogen (H2), metan (CH4), karbondioksid (CO2), ammoniakk (NH3) og vanndamp (H2O). Under disse forholdene foreslo de at:

- Enkle molekyler kunne ha reagert, ved å bruke energi fra solstrålene, elektriske utslipp fra stormer, varme fra jordens kjerne, blant andre typer energi som til slutt påvirket fysisk-kjemiske reaksjoner.

- Dette fremmet dannelsen av koacervater (systemer med molekyler som livet stammer fra, ifølge Oparin) som fløt i havene.

- I denne "primitive buljongen" ville forholdene være tilstrekkelige slik at byggesteinene kunne blitt kombinert i påfølgende reaksjoner.

- Større og mer komplekse molekyler (polymerer) som proteiner og nukleinsyrer ble dannet fra disse reaksjonene, sannsynligvis foretrukket av tilstedeværelsen av vann i bassenger nær havet.

- Disse polymerene kunne ha blitt satt sammen i enheter eller strukturer som kan vedlikeholdes og replikeres. Oparin mente at de kunne ha vært "kolonier" av proteiner gruppert sammen for å utføre metabolisme, og Haldane antydet at makromolekylene ble innelukket i membraner for å danne cellelignende strukturer.

Hensyn til teorien

Detaljene om denne modellen er sannsynligvis ikke helt riktige. For eksempel mener geologer nå at den tidlige atmosfæren ikke krympet, og det er uklart om dammer ved kanten av havet er et sannsynlig sted for livets første utseende.

Imidlertid forblir den grunnleggende ideen "en gradvis og spontan dannelse av grupper av enkle molekyler, deretter dannelse av mer komplekse strukturer, og til slutt tilegnelse av evnen til selvreplikasjon" kjernen i de fleste hypoteser om opprinnelsen til faktisk liv.

Eksperimenter som støtter den abiotiske synteseteorien

Miller og Urey eksperimenterer

I 1953 gjorde Stanley Miller og Harold Urey et eksperiment for å teste ideene til Oparin og Haldane. De fant ut at organiske molekyler kunne produseres spontant under reduserende forhold som tilsvarer de fra den tidlige jorden beskrevet tidligere.

Miller og Urey bygde et lukket system som inneholdt en mengde oppvarmet vann og en blanding av gasser som ble antatt å være rikelig i den tidlige jordas atmosfære: metan (CH4), karbondioksid (CO2) og ammoniakk (NH3).

For å simulere lynboltene som kunne ha gitt energien som trengs for de kjemiske reaksjonene som resulterte i at de mer komplekse polymerene skulle oppstå, sendte Miller og Urey elektriske utladninger gjennom en elektrode i deres eksperimentelle system.

Miller og Urey eksperimenterer

Etter å ha kjørt eksperimentet i en uke, oppdaget Miller og Urey at det hadde blitt dannet forskjellige typer aminosyrer, sukker, lipider og andre organiske molekyler.

Store, komplekse molekyler - som DNA og protein - manglet. Miller-Urey-eksperimentet viste imidlertid at i det minste noen av byggesteinene til disse molekylene kunne dannes spontant fra enkle forbindelser.

Eksperimentet til Juan Oró

Fortsatt med søket etter livets opprinnelse, brukte den spanske forskeren Juan Oró sin biokjemiske kunnskap for å oppnå syntese, under laboratorieforhold, av andre organiske molekyler som var viktige for livet.

Oró repliserte forholdene i Miller og Urey-eksperimentet, som produserer cyanidderivater i store mengder.

Ved å bruke dette produktet (hydrocyanic acid), pluss ammoniakk og vann, kunne denne forskeren syntetisere adeninmolekyler, en av de 4 nitrogenholdige basene av DNA og en av komponentene i ATP, et grunnleggende molekyl for å gi energi til de fleste levende vesener .

Da dette funnet ble publisert i 1963, hadde det ikke bare en vitenskapelig, men også en populær innvirkning, siden det demonstrerte muligheten for et spontant utseende av nukleotider på den tidlige Jorden uten noen ytre påvirkning.

Han klarte også å syntetisere, og gjenskape i laboratoriet et miljø som ligner det som eksisterte på primitiv jord, andre organiske forbindelser, hovedsakelig lipider som er en del av cellemembraner, noen proteiner og aktive enzymer som er viktige i metabolismen.

Sydney Fox eksperiment

I 1972 gjennomførte Sydney Fox og hans samarbeidspartnere et eksperiment som gjorde det mulig for dem å generere strukturer med membran og osmotiske egenskaper; det vil si likt levende celler, som de kalte proteinoid-mikrokuler.

Ved å bruke en tørr blanding av aminosyrer fortsatte de å varme dem opp til moderate temperaturer; dermed oppnådde de dannelsen av polymerer. Disse polymerene dannet små dråper på størrelse med en bakteriecelle som var i stand til å utføre visse kjemiske reaksjoner når de ble oppløst i saltvann.

Disse mikrokuleformene hadde en permeabel dobbel konvolutt, lik dagens cellemembraner, som tillot dem å hydratere og dehydrere avhengig av endringer i miljøet der de var.

Alle disse observasjonene hentet fra studien av mikrokuler, viste en ide om den type prosesser som kunne ha opprinnelse fra de første cellene.

Alfonso Herreras eksperiment

Andre forskere gjennomførte sine egne eksperimenter for å prøve å gjenskape de molekylære strukturer som ga opphav til de første cellene. Alfonso Herrera, en meksikansk vitenskapsmann, klarte kunstig å generere strukturer som han kalte sulfobios og colpoids.

Herrera brukte blandinger av stoffer som ammoniumsulfocyanid, ammoniumtiosanat og formaldehyd, som han var i stand til å syntetisere små strukturer med høy molekylvekt. Disse svovelrike strukturer var organisert på lignende måte som levende celler, og det er grunnen til at han kalte dem sulfobi.

Tilsvarende blandet han olivenolje og bensin med små mengder natriumhydroksyd for å generere andre typer mikrostrukturer som var organisert på lignende måte som protosoer; han kalte disse mikrosfærene kolpoider.

referanser

1. Carranza, G. (2007). Biologi I. Redaksjonell terskel, Mexico.
2. Flores, R., Herrera, L. & Hernández, V. (2004). Biologi 1 (1. utg.). Redaksjonell progreso.
3. Fox, SW (1957). Det kjemiske problemet med spontan generering. Journal of Chemical Education, 34 (10), 472–479.
4. Fox, SW, & Harada, K. (1958). Termisk kopolymerisering av aminosyrer til et produkt som ligner protein. Vitenskap, 128, 1214.
5. Gama, A. (2004). Biologi: Biogenese og mikroorganismer (2. utg.). Pearson Education.
6. Gama, A. (2007). Biologi I: A Constructivist Approach (3. utg.). Pearson Education.
7. Gordon-Smith, C. (2003). Oparin-Haldane-hypotesen. Livets opprinnelse: landemerker fra det tjuende århundre. Gjenopprettet fra: simsoup.info
8. Herrera, A. (1942). En ny teori om livets opprinnelse og natur. Vitenskap, 96: 14.
9. Ledesma-Mateos, I., & Cleaves, HJ (2016). Alfonso Luis Herrera og begynnelsen på evolusjonisme og studier i livets opprinnelse i Mexico. Journal of Molecular Evolution, 83 (5-6), 193–203.
10. McCollom, T. (2013). Miller-Urey og videre: Hva har lært om prebiotiske organiske syntesereaksjoner de siste 60 årene? Årlig gjennomgang av Earth and Planetary Sciences, 41, 207-229.
11. Miller, S. (1953) En produksjon av aminosyrer under mulige primitive jordforhold. Vitenskap 117: 528– 529
12. Miller, SL (1955). Produksjon av noen organiske forbindelser under mulige primitive jordforhold. Journal of the American Chemical Society.
13. Miller, SL, Urey, HC, & Oró, J. (1976). Opprinnelse av organiske forbindelser på den primitive jorden og i meteoritter. Journal of Molecular Evolution, 9 (1), 59–72.
14. Oñate, L. (2010). Biologi 1, bind 1. Redaktører av Cengage Learning.
15. Parker, ET, Cleaves, HJ, Callahan, MP, Dworkin, JP, Glavin, DP, Lazcano, A., & Bada, JL (2011). Prebiotisk syntese av metionin og andre svovelholdige organiske forbindelser på den primitive jord: En moderne revurdering basert på et upublisert Stanley Miller-eksperiment fra 1958. Origins of Life and Evolution of Biospheres, 41 (3), 201–212.