Abiogenezė

Gyvybės kilmės tyrimų istorija

Spontaniškas susidarymas

Iki XIX a. pradžios daugelis žmonių tikėjo, kad gyvybė iš negyvosios materijos susidaro savaime. Tai buvo vadinama savaiminiu susidarymu, kurį paneigė Liudvikas Pasteras (Louis Pasteur). Jis įrodė, kad be sporų ant sterilios medžiagos neauga jokios bakterijos ar virusai.

Darwin

1871 m. vasario 11 d. laiške Džozefui Daltonui Hukeriui Čarlzas Darvinas pasiūlė natūralų gyvybės atsiradimo procesą.

Jis teigė, kad pirminė gyvybės kibirkštis galėjo kilti "šiltame mažame tvenkinyje, kuriame buvo įvairių rūšių amoniako ir fosforo druskų, šviesos, šilumos, elektros ir kt. Tuomet chemiškai susiformavo baltyminis junginys, pasiruošęs patirti dar sudėtingesnius pokyčius". Toliau jis aiškino, kad "šiais laikais tokia medžiaga būtų iš karto praryta arba absorbuota, o to nebūtų buvę prieš atsirandant gyviems padarams".

Haldane'as ir Oparinas

Tikros pažangos nebuvo pasiekta iki 1924 m., kai Aleksandras Oparinas pagrindė, kad atmosferos deguonis trukdo sintetinti organines molekules. Organinės molekulės yra būtinos gyvybės evoliucijai. Savo knygoje "Gyvybės kilmė" Oparinas įrodinėjo, kad "pirmapradė sriuba" iš organinių molekulių galėjo susidaryti atmosferoje be deguonies veikiant saulės šviesai. Jos jungėsi vis sudėtingiau, kol susidarė lašeliai. Šie lašeliai "augtų" susijungdami su kitais lašeliais ir "daugintųsi" dalydamiesi į dukterinius lašelius, todėl juose vyktų primityvi medžiagų apykaita, kurioje išliktų tie veiksniai, kurie skatina "ląstelės vientisumą", o tie, kurie ne, išnyktų. Daugelis šiuolaikinių gyvybės kilmės teorijų vis dar remiasi Oparino idėjomis.

Maždaug tuo pačiu metu J. B. S. Haldane'as taip pat iškėlė mintį, kad Žemės vandenynai iki biotinių procesų, kurie labai skyrėsi nuo dabartinių vandenynų, turėjo sudaryti "karštą praskiestą sriubą". Šioje sriuboje galėjo susidaryti organiniai junginiai - gyvybės sudedamosios dalys. Ši idėja buvo pavadinta biopoeze, t. y. gyvosios medžiagos evoliucijos iš savaime atsikuriančių, bet negyvų molekulių procesu.

Aleksandras Oparinas (dešinėje) laboratorijoje

Gyvybės kilmės tyrimų istorija

Spontaniškas susidarymas

Iki XIX a. pradžios daugelis žmonių tikėjo, kad gyvybė iš negyvosios materijos susidaro savaime. Tai buvo vadinama savaiminiu susidarymu, kurį paneigė Liudvikas Pasteras (Louis Pasteur). Jis įrodė, kad be sporų ant sterilios medžiagos neauga jokios bakterijos ar virusai.

Darwin

1871 m. vasario 11 d. laiške Džozefui Daltonui Hukeriui Čarlzas Darvinas pasiūlė natūralų gyvybės atsiradimo procesą.

Jis teigė, kad pirminė gyvybės kibirkštis galėjo kilti "šiltame mažame tvenkinyje, kuriame buvo įvairių rūšių amoniako ir fosforo druskų, šviesos, šilumos, elektros ir kt. Tuomet chemiškai susiformavo baltyminis junginys, pasiruošęs patirti dar sudėtingesnius pokyčius". Toliau jis aiškino, kad "šiais laikais tokia medžiaga būtų iš karto praryta arba absorbuota, o to nebūtų buvę prieš atsirandant gyviems padarams".

Haldane'as ir Oparinas

Tikros pažangos nebuvo pasiekta iki 1924 m., kai Aleksandras Oparinas pagrindė, kad atmosferos deguonis trukdo sintetinti organines molekules. Organinės molekulės yra būtinos gyvybės evoliucijai. Savo knygoje "Gyvybės kilmė" Oparinas įrodinėjo, kad "pirmapradė sriuba" iš organinių molekulių galėjo susidaryti atmosferoje be deguonies veikiant saulės šviesai. Jos jungėsi vis sudėtingiau, kol susidarė lašeliai. Šie lašeliai "augtų" susijungdami su kitais lašeliais ir "daugintųsi" dalydamiesi į dukterinius lašelius, todėl juose vyktų primityvi medžiagų apykaita, kurioje išliktų tie veiksniai, kurie skatina "ląstelės vientisumą", o tie, kurie ne, išnyktų. Daugelis šiuolaikinių gyvybės kilmės teorijų vis dar remiasi Oparino idėjomis.

Maždaug tuo pačiu metu J. B. S. Haldane'as taip pat iškėlė mintį, kad Žemės vandenynai iki biotinių procesų, kurie labai skyrėsi nuo dabartinių vandenynų, turėjo sudaryti "karštą praskiestą sriubą". Šioje sriuboje galėjo susidaryti organiniai junginiai - gyvybės sudedamosios dalys. Ši idėja buvo pavadinta biopoeze, t. y. gyvosios medžiagos evoliucijos iš savaime atsikuriančių, bet negyvų molekulių procesu.

Ankstyvosios sąlygos Žemėje

Beveik nėra geologinių duomenų apie laikotarpį iki 3,8 mlrd. metų. Hadėjo eroje egzistavusi aplinka buvo priešiška gyvybei, tačiau kiek ji buvo priešiška, nežinoma. Prieš 3,8-4,1 mlrd. metų buvo laikotarpis, kuris vadinamas vėlyvuoju sunkiuoju bombardavimu. Jis taip pavadintas todėl, kad manoma, jog tuomet susidarė daug Mėnulio kraterių. Panaši situacija turėjo būti ir kitose planetose, pavyzdžiui, Žemėje, Veneroje, Merkurijuje ir Marse. Tikėtina, kad šie smūgiai būtų sterilizavę Žemę (pražudę visą gyvybę), jei tuo metu ji būtų egzistavusi.

Keletas žmonių teigia, kad ląstelėje esančios cheminės medžiagos padeda suprasti, kokia turėjo būti ankstyvoji jūra. 1926 m. Makalumas (Macallum) pastebėjo, kad neorganinė ląstelės citozolio sudėtis labai skiriasi nuo šiuolaikinio jūros vandens sudėties: "Ląstelė... turi savybių, perduotų iš beveik tokios pat tolimos praeities, kaip ir gyvybės atsiradimas Žemėje". Pvz: "visose ląstelėse yra daug daugiau kalio, fosfatų ir pereinamųjų metalų nei šiuolaikiniuose ... vandenynuose, ežeruose ar upėse". "Esant anoksinei pirmapradei atmosferai, kurioje dominavo ₂CO, vidaus baseinų cheminė sudėtis geoterminiuose telkiniuose būtų [panaši į cheminę sudėtį šiuolaikinių ląstelių viduje]".

Temperatūra

Jei gyvybė išsivystė vandenyno gelmėse, netoli hidroterminės versmės, ji galėjo atsirasti jau prieš 4-4,2 mlrd. metų. Kita vertus, jei gyvybė atsirado planetos paviršiuje, vyrauja nuomonė, kad ji galėjo atsirasti tik prieš 3,5-4 mlrd. metų.

Lazcano ir Miller (1994) teigia, kad molekulinės evoliucijos tempą lėmė vandens recirkuliacijos greitis vandenyno viduryje esančiose povandeninėse versmėse. Visiška recirkuliacija trunka 10 mln. metų, todėl visi iki to laiko susidarę organiniai junginiai būtų pakitę arba sunaikinti dėl temperatūros, viršijančios 300 °C. Jie apskaičiavo, kad 100 kilobazių DNR ir baltymų primityvaus heterotrofo genomo virtimas 7000 genų gijine cianobakterija būtų užtrukęs tik 7 milijonus metų.

Žemės atmosferos istorija

Iš pradžių Žemės atmosferoje beveik nebuvo laisvojo deguonies. Per labai ilgą laiką ji palaipsniui pasikeitė į dabartinę (žr. Didysis deguonies susidarymo įvykis). Procesas prasidėjo nuo cianobakterijų. Jos buvo pirmieji organizmai, kurie fotosintezės būdu pasigamino laisvo deguonies. Šiandien daugumos organizmų medžiagų apykaitai reikalingas deguonis; tik nedaugelis kvėpavimui gali naudoti kitus šaltinius.

Taigi tikėtina, kad pirmieji protoorganizmai buvo chemoautotrofai ir nenaudojo aerobinio kvėpavimo. Jie buvo anaerobiniai.

Ankstyvosios sąlygos Žemėje

Beveik nėra geologinių duomenų apie laikotarpį iki 3,8 mlrd. metų. Hadėjo eroje egzistavusi aplinka buvo priešiška gyvybei, tačiau kiek ji buvo priešiška, nežinoma. Prieš 3,8-4,1 mlrd. metų buvo laikotarpis, kuris vadinamas vėlyvuoju sunkiuoju bombardavimu. Jis taip pavadintas todėl, kad manoma, jog tuomet susidarė daug Mėnulio kraterių. Panaši situacija turėjo būti ir kitose planetose, pavyzdžiui, Žemėje, Veneroje, Merkurijuje ir Marse. Tikėtina, kad šie smūgiai būtų sterilizavę Žemę (pražudę visą gyvybę), jei tuo metu ji būtų egzistavusi.

Keletas žmonių teigia, kad ląstelėje esančios cheminės medžiagos padeda suprasti, kokia turėjo būti ankstyvoji jūra. 1926 m. Makalumas (Macallum) pastebėjo, kad neorganinė ląstelės citozolio sudėtis labai skiriasi nuo šiuolaikinio jūros vandens sudėties: "Ląstelė... turi savybių, perduotų iš beveik tokios pat tolimos praeities, kaip ir gyvybės atsiradimas Žemėje". Pavyzdžiui: "visose ląstelėse yra daug daugiau kalio, fosfatų ir pereinamųjų metalų nei šiuolaikiniuose ... vandenynuose, ežeruose ar upėse". "Esant anoksinei pirmapradei atmosferai, kurioje dominavo ₂CO, vidaus baseinų cheminė sudėtis geoterminiuose telkiniuose būtų [panaši į cheminę sudėtį šiuolaikinių ląstelių viduje]".

Temperatūra

Jei gyvybė išsivystė vandenyno gelmėse, netoli hidroterminės versmės, ji galėjo atsirasti jau prieš 4-4,2 mlrd. metų. Kita vertus, jei gyvybė atsirado planetos paviršiuje, vyrauja nuomonė, kad ji galėjo atsirasti tik prieš 3,5-4 mlrd. metų.

Lazcano ir Miller (1994) teigia, kad molekulinės evoliucijos tempą lėmė vandens recirkuliacijos greitis vandenyno viduryje esančiose povandeninėse versmėse. Visiška recirkuliacija trunka 10 mln. metų, todėl visi iki to laiko susidarę organiniai junginiai būtų pakitę arba sunaikinti dėl temperatūros, viršijančios 300 °C. Jie apskaičiavo, kad 100 kilobazių DNR ir baltymų primityvaus heterotrofo genomo virtimas 7000 genų gijine cianobakterija būtų užtrukęs tik 7 milijonus metų.

Žemės atmosferos istorija

Iš pradžių Žemės atmosferoje beveik nebuvo laisvojo deguonies. Per labai ilgą laiką ji palaipsniui pasikeitė į dabartinę (žr. Didysis deguonies susidarymo įvykis). Procesas prasidėjo nuo cianobakterijų. Jos buvo pirmieji organizmai, kurie fotosintezės būdu pasigamino laisvo deguonies. Šiandien daugumos organizmų medžiagų apykaitai reikalingas deguonis; tik nedaugelis kvėpavimui gali naudoti kitus šaltinius.

Taigi tikėtina, kad pirmieji protoorganizmai buvo chemoautotrofai ir nenaudojo aerobinio kvėpavimo. Jie buvo anaerobiniai.

Dabartiniai modeliai

Nėra "standartinio modelio", kaip prasidėjo gyvybė. Dauguma priimtinų modelių pagrįsti molekuline biologija ir ląstelių biologija:

1. Kadangi yra tinkamos sąlygos, susidaro kai kurios pagrindinės mažos molekulės. Jos vadinamos gyvybės monomerais. Aminorūgštys yra viena iš šių molekulių rūšių. Tai įrodė 1953 m. Stenlio L. Milerio (Stanley L. Miller) ir Haroldo K. Urėjaus (Harold C. Urey) atliktas Milerio ir Urėjaus eksperimentas, ir dabar žinome, kad šie pagrindiniai statybiniai blokai paplitę visoje erdvėje. Ankstyvojoje Žemėje jų turėjo būti visų.
2. Fosfolipidai, kurie gali sudaryti lipidų dvisluoksnius, pagrindinę ląstelės membranos sudedamąją dalį.
3. Nukleotidai, kurie gali susijungti į atsitiktines RNR molekules. Taip galėjo atsirasti savaime besidubliuojantys ribozimai (RNR pasaulio hipotezė).
4. Konkurencija dėl substratų leistų išrinkti mini baltymus į fermentus. Dabartinėse ląstelėse ribosoma yra labai svarbi baltymų sintezei, tačiau mes nežinome, kaip ji išsivystė.
5. Anksčiau ribonukleorūgštys buvo katalizatoriai, tačiau vėliau nukleorūgštys specializuojamos genominiam naudojimui.

Pagrindinių biomolekulių kilmė, nors ir nėra nustatyta, yra mažiau ginčytina nei 2 ir 3 etapų reikšmė ir eiliškumas. Pagrindinės cheminės medžiagos, iš kurių, kaip manoma, susiformavo gyvybė, yra šios:

• Metanas (CH ₄),
• Amoniakas (NH ₃),
• Vanduo (H ₂O),
• Vandenilio sulfidas (H ₂S),
• anglies dioksidas (CO₂ ) arba anglies monoksidas (CO), ir
• Fosfatai (PO ₄^3-).

Molekulinis deguonis (O₂ ) ir ozonas (O₃ ) buvo reti arba jų visai nebuvo.

Trys etapai

• 1 etapas: biologinių monomerų kilmė
• 2 etapas: biologinių polimerų kilmė
• 3 etapas: evoliucija nuo molekulių iki ląstelių

Bernalas teigė, kad evoliucija galėjo prasidėti anksti, tarp 1 ir 2 etapo.

Dabartiniai modeliai

Nėra "standartinio modelio", kaip prasidėjo gyvybė. Dauguma priimtinų modelių pagrįsti molekuline biologija ir ląstelių biologija:

1. Kadangi yra tinkamos sąlygos, susidaro kai kurios pagrindinės mažos molekulės. Jos vadinamos gyvybės monomerais. Aminorūgštys yra viena iš šių molekulių rūšių. Tai įrodė 1953 m. Stenlio L. Milerio (Stanley L. Miller) ir Haroldo K. Urėjaus (Harold C. Urey) atliktas Milerio ir Urėjaus eksperimentas, ir dabar žinome, kad šie pagrindiniai statybiniai blokai paplitę visoje erdvėje. Ankstyvojoje Žemėje jų turėjo būti visų.
2. Fosfolipidai, kurie gali sudaryti lipidų dvisluoksnius, pagrindinę ląstelės membranos sudedamąją dalį.
3. Nukleotidai, kurie gali susijungti į atsitiktines RNR molekules. Taip galėjo atsirasti savaime besidubliuojantys ribozimai (RNR pasaulio hipotezė).
4. Konkurencija dėl substratų leistų išrinkti mini baltymus į fermentus. Dabartinėse ląstelėse ribosoma yra labai svarbi baltymų sintezei, tačiau mes nežinome, kaip ji išsivystė.
5. Pradžioje ribonukleorūgštys buvo katalizatoriai, tačiau vėliau nukleorūgštys specializuojamos genominiam naudojimui.

Pagrindinių biomolekulių kilmė, nors ir nėra nustatyta, yra mažiau ginčytina nei 2 ir 3 etapų reikšmė ir eiliškumas. Pagrindinės cheminės medžiagos, iš kurių, kaip manoma, susiformavo gyvybė, yra šios:

• Metanas (CH ₄),
• Amoniakas (NH ₃),
• Vanduo (H ₂O),
• Vandenilio sulfidas (H ₂S),
• anglies dioksidas (CO₂ ) arba anglies monoksidas (CO), ir
• Fosfatai (PO ₄^3-).

Molekulinis deguonis (O₂ ) ir ozonas (O₃ ) buvo reti arba jų visai nebuvo.

Trys etapai

• 1 etapas: biologinių monomerų kilmė
• 2 etapas: biologinių polimerų kilmė
• 3 etapas: evoliucija nuo molekulių iki ląstelių

Bernalas teigė, kad evoliucija galėjo prasidėti anksti, tarp 1 ir 2 etapo.

Organinių molekulių kilmė

Ankstyvojoje Žemėje yra trys organinių molekulių šaltiniai:

1. organinė sintezė naudojant energijos šaltinius (pvz., ultravioletinę šviesą arba elektros išlydžius).
2. pristatymas iš nežemiškų objektų, pavyzdžiui, anglingų meteoritų (chondritų);
3. organinė sintezė, kurią lemia smūginiai sukrėtimai.

Šių šaltinių vertinimai rodo, kad dėl sunkiųjų bombardavimų prieš 3,5 mlrd. metų organinių medžiagų kiekis buvo panašus į tą, kurį pagamino kiti energijos šaltiniai.

Milerio eksperimentas ir pirmapradė sriuba

1953 m. studentas Stanley Milleris ir jo profesorius Haroldas Urey atliko eksperimentą, kuris parodė, kaip ankstyvojoje Žemėje organinės molekulės galėjo susidaryti iš neorganinių pirmtakų.

Dabar žinomame Millerio ir Urey'aus eksperimente buvo naudojamas labai redukuotas dujų - metano, amoniako ir vandenilio - mišinys pagrindiniams organiniams monomerams, pavyzdžiui, aminorūgštims, sudaryti. Dabar jau žinome, kad daugiau nei pirmąją Žemės istorijos pusę jos atmosferoje beveik nebuvo deguonies.

Fox eksperimentai

Šeštajame ir septintajame dešimtmetyje Sidney W. Foxas tyrinėjo spontanišką peptidinių struktūrų susidarymą tokiomis sąlygomis, kokios galėjo būti ankstyvoje Žemės istorijoje. Jis įrodė, kad aminorūgštys pačios gali sudaryti mažus peptidus. Šios aminorūgštys ir maži peptidai gali būti skatinami sudaryti uždaras sferines membranas, vadinamas mikrosferomis.

Organinių molekulių kilmė

Ankstyvojoje Žemėje yra trys organinių molekulių šaltiniai:

1. organinė sintezė naudojant energijos šaltinius (pvz., ultravioletinę šviesą arba elektros išlydžius).
2. pristatymas iš nežemiškų objektų, pavyzdžiui, anglingų meteoritų (chondritų);
3. organinė sintezė, kurią lemia smūginiai sukrėtimai.

Šių šaltinių vertinimai rodo, kad dėl sunkiųjų bombardavimų prieš 3,5 mlrd. metų organinių medžiagų kiekis buvo panašus į tą, kurį pagamino kiti energijos šaltiniai.

Milerio eksperimentas ir pirmapradė sriuba

1953 m. studentas Stanley Milleris ir jo profesorius Haroldas Urey atliko eksperimentą, kuris parodė, kaip ankstyvojoje Žemėje organinės molekulės galėjo susidaryti iš neorganinių pirmtakų.

Dabar žinomame Millerio ir Urey'aus eksperimente buvo naudojamas labai redukuotas dujų - metano, amoniako ir vandenilio - mišinys pagrindiniams organiniams monomerams, pavyzdžiui, aminorūgštims, sudaryti. Dabar jau žinome, kad daugiau nei pirmąją Žemės istorijos pusę jos atmosferoje beveik nebuvo deguonies.

Fox eksperimentai

Šeštajame ir septintajame dešimtmetyje Sidney W. Foxas tyrinėjo spontanišką peptidinių struktūrų susidarymą tokiomis sąlygomis, kokios galėjo būti ankstyvoje Žemės istorijoje. Jis įrodė, kad aminorūgštys pačios gali sudaryti mažus peptidus. Šios aminorūgštys ir maži peptidai gali būti skatinami sudaryti uždaras sferines membranas, vadinamas mikrosferomis.

Specialiosios sąlygos

Kai kurie mokslininkai pasiūlė specialias sąlygas, kurios galėtų palengvinti ląstelių sintezę.

Molio pasaulis

A. Grahamas Kairnsas-Smitas pasiūlė molinį gyvybės atsiradimo modelį. Molio teorijoje teigiama, kad sudėtingos organinės molekulės palaipsniui atsirado ant anksčiau egzistavusios neorganinės platformos, t. y. silikatų kristalų tirpale.

Giluminės biosferos modelis

XX a. septintajame dešimtmetyje Thomas Goldas pasiūlė teoriją, kad gyvybė pirmą kartą atsirado ne Žemės paviršiuje, o keli kilometrai po paviršiumi. XX a. dešimtojo dešimtmečio pabaigoje atrasti nanobai (giliose uolienose esančios nanovamzdeliai (už bakterijas mažesnės, bet DNR galinčios turėti gilių uolienų struktūros) gali patvirtinti Goldo teoriją.

Šiuo metu jau pakankamai gerai nustatyta, kad negiliame Žemės gylyje (iki penkių kilometrų po paviršiumi) mikrobinė gyvybė yra gausi, nes ją sudaro ne geriau žinomos eubakterijos (gyvenančios prieinamesnėmis sąlygomis), o ekstremofilinės archėjos.

Auksas teigė, kad išlikimui būtinas maisto srautas iš giliai esančio, nepasiekiamo šaltinio, nes gyvybė, atsirandanti organinių medžiagų pelkėje, greičiausiai sunaudos visą maistą ir išnyks. Goldo teorija buvo tokia, kad maisto srautas atsiranda dėl pirmapradžio metano išsiskyrimo iš Žemės mantijos.

Saviorganizacija ir replikacija

Saviorganizacija ir savireplikacija yra gyvosios sistemos požymis. Negyvosios molekulės, esant tinkamoms sąlygoms, kartais pasižymi šiomis savybėmis. Pavyzdžiui, Martinas ir Raselas įrodė, kad ląstelių membranos, atskiriančios turinį nuo aplinkos, ir savarankiškų redokso reakcijų saviorganizacija yra labiausiai išlikę gyvų organizmų požymiai. Jie teigia, kad tokia neorganinė medžiaga greičiausiai būtų paskutinis bendras gyvybės protėvis.

Specialiosios sąlygos

Kai kurie mokslininkai pasiūlė specialias sąlygas, kurios galėtų palengvinti ląstelių sintezę.

Molio pasaulis

A. Grahamas Kairnsas-Smitas pasiūlė molinį gyvybės atsiradimo modelį. Molio teorijoje teigiama, kad sudėtingos organinės molekulės palaipsniui atsirado ant anksčiau egzistavusios neorganinės platformos, t. y. silikatų kristalų tirpale.

Giluminės biosferos modelis

XX a. septintajame dešimtmetyje Thomas Goldas pasiūlė teoriją, kad gyvybė pirmą kartą atsirado ne Žemės paviršiuje, o keli kilometrai po paviršiumi. XX a. dešimtojo dešimtmečio pabaigoje atrasti nanobai (giliose uolienose esančios nanovamzdeliai (už bakterijas mažesnės, bet DNR galinčios turėti gilių uolienų struktūros) gali patvirtinti Goldo teoriją.

Šiuo metu jau pakankamai gerai nustatyta, kad negiliame Žemės gylyje (iki penkių kilometrų po paviršiumi) mikrobinė gyvybė yra gausi, nes ją sudaro ne geriau žinomos eubakterijos (gyvenančios prieinamesnėmis sąlygomis), o ekstremofilinės archėjos.

Auksas teigė, kad išlikimui būtinas maisto srautas iš giliai esančio, nepasiekiamo šaltinio, nes gyvybė, atsirandanti organinių medžiagų pelkėje, greičiausiai sunaudos visą maistą ir išnyks. Goldo teorija buvo tokia, kad maisto srautas atsiranda dėl pirmapradžio metano išsiskyrimo iš Žemės mantijos.

Saviorganizacija ir replikacija

Saviorganizacija ir savireplikacija yra gyvosios sistemos požymis. Negyvosios molekulės, esant tinkamoms sąlygoms, kartais pasižymi šiomis savybėmis. Pavyzdžiui, Martinas ir Raselas įrodė, kad ląstelių membranos, atskiriančios turinį nuo aplinkos, ir savarankiškų redokso reakcijų saviorganizacija yra labiausiai išlikę gyvų organizmų požymiai. Jie teigia, kad tokia neorganinė medžiaga greičiausiai būtų paskutinis bendras gyvybės protėvis.

Teorijos

RNR pasaulio hipotezė

Pagal šią hipotezę RNR veikia ir kaip fermentas, ir kaip genų talpykla. Vėliau DNR perėmė genetinį vaidmenį.

RNR pasaulio hipotezė teigia, kad gyvybė, pagrįsta ribonukleorūgštimi (RNR), atsirado anksčiau nei dabartinė gyvybė, pagrįsta deoksiribonukleorūgštimi (DNR), RNR ir baltymais. RNR gali saugoti genetinę informaciją, kaip ir DNR, ir katalizuoti chemines reakcijas, kaip fermentai. Ji galėjo palaikyti ikiląstelinę gyvybę ir buvo svarbus žingsnis link ląstelinės gyvybės.

Šią mintį patvirtina keletas įrodymų:

1. Kai kurios RNR veikia kaip fermentai.
2. Kai kurie virusai paveldimumui naudoja RNR.
3. Daugeliui svarbiausių ląstelės dalių (t. y. toms, kurios vystosi lėčiausiai) reikalinga RNR.

Metabolizmas ir baltymai

Ši idėja rodo, kad baltymai pirmiausia veikė kaip fermentai, skatinantys medžiagų apykaitą. Po to DNR ir RNR pradėjo veikti kaip genų talpyklos.

Šią idėją taip pat patvirtina kai kurie įrodymai.

1. Baltymai, kaip fermentai, yra būtini šiuolaikiniam gyvenimui.
2. Kai kurios aminorūgštys susidaro iš paprastesnių cheminių medžiagų Millerio ir Urey eksperimento metu. Kai kurie šią idėją neigia, nes baltymai negali patys savęs kopijuoti.

Lipidai

Šioje schemoje membranos, sudarytos iš lipidų dvisluoksnių, atsiranda anksti. Kai organinės cheminės medžiagos yra uždaros, galima sudėtingesnė biochemija.

Teorijos

RNR pasaulio hipotezė

Pagal šią hipotezę RNR veikia ir kaip fermentas, ir kaip genų talpykla. Vėliau DNR perėmė genetinį vaidmenį.

RNR pasaulio hipotezė teigia, kad gyvybė, pagrįsta ribonukleorūgštimi (RNR), atsirado anksčiau nei dabartinė gyvybė, pagrįsta deoksiribonukleorūgštimi (DNR), RNR ir baltymais. RNR gali saugoti genetinę informaciją, kaip ir DNR, ir katalizuoti chemines reakcijas, kaip fermentai. Ji galėjo palaikyti ikiląstelinę gyvybę ir buvo svarbus žingsnis link ląstelinės gyvybės.

Šią mintį patvirtina keletas įrodymų:

1. Kai kurios RNR veikia kaip fermentai.
2. Kai kurie virusai paveldimumui naudoja RNR.
3. Daugeliui svarbiausių ląstelės dalių (t. y. toms, kurios vystosi lėčiausiai) reikalinga RNR.

Metabolizmas ir baltymai

Ši idėja rodo, kad baltymai pirmiausia veikė kaip fermentai, skatinantys medžiagų apykaitą. Po to DNR ir RNR pradėjo veikti kaip genų talpyklos.

Šią idėją taip pat patvirtina kai kurie įrodymai.

1. Baltymai, kaip fermentai, yra būtini šiuolaikiniam gyvenimui.
2. Kai kurios aminorūgštys susidaro iš paprastesnių cheminių medžiagų Millerio ir Urey eksperimento metu. Kai kurie šią idėją neigia, nes baltymai negali patys savęs kopijuoti.

Lipidai

Šioje schemoje membranos, sudarytos iš lipidų dvisluoksnių, atsiranda anksti. Kai organinės cheminės medžiagos yra uždaros, galima sudėtingesnė biochemija.

Panspermija

Tai Arrenijaus pasiūlyta ir Fredo Hoyle'o išplėtota idėja, kad gyvybė atsirado kitur Visatoje ir į Žemę pateko sporų pavidalu. Tai ne teorija, kaip atsirado gyvybė, bet teorija, kaip ji galėjo išplisti. Ji galėjo plisti, pavyzdžiui, per meteoritus.

Kai kas teigia, kad ankstyvasis Marsas buvo geresnė vieta gyvybei pradėti nei ankstyvoji Žemė. Molekulės, iš kurių susidarė genetinė medžiaga, yra sudėtingesnės nei "pirmapradė sriuba" iš organinių (anglies pagrindo) cheminių medžiagų, kuri Žemėje egzistavo prieš keturis milijardus metų. Jei RNR buvo pirmoji genetinė medžiaga, tai mineralai, kuriuose yra boro ir molibdeno, galėjo padėti jai susidaryti. Šie mineralai Marse buvo daug labiau paplitę nei Žemėje.

Panspermija

Tai Arrenijaus pasiūlyta ir Fredo Hoyle'o išplėtota idėja, kad gyvybė atsirado kitur Visatoje ir į Žemę pateko sporų pavidalu. Tai ne teorija, kaip atsirado gyvybė, bet teorija, kaip ji galėjo išplisti. Ji galėjo plisti, pavyzdžiui, per meteoritus.

Kai kas teigia, kad ankstyvasis Marsas buvo geresnė vieta gyvybei pradėti nei ankstyvoji Žemė. Molekulės, iš kurių susidarė genetinė medžiaga, yra sudėtingesnės nei "pirmapradė sriuba" iš organinių (anglies pagrindo) cheminių medžiagų, kuri Žemėje egzistavo prieš keturis milijardus metų. Jei RNR buvo pirmoji genetinė medžiaga, tai mineralai, kuriuose yra boro ir molibdeno, galėjo padėti jai susidaryti. Šie mineralai Marse buvo daug labiau paplitę nei Žemėje.

Susiję puslapiai

• Astrobiologija
• Seniausios žinomos gyvybės formos

Susiję puslapiai

• Astrobiologija
• Seniausios žinomos gyvybės formos