Abiogenezis

Az élet eredetével kapcsolatos kutatások története

Spontán generáció

A 19. század elejéig sokan hittek abban, hogy az élet rendszeresen spontán módon keletkezik élettelen anyagból. Ezt spontán generációnak nevezték, és Louis Pasteur cáfolta meg. Ő mutatta ki, hogy spórák nélkül steril anyagon sem baktériumok, sem vírusok nem növekedtek.

Darwin

Charles Darwin 1871. február 11-én Joseph Dalton Hookerhez írt levelében az élet keletkezésének természetes folyamatát javasolta.

Felvetette, hogy az élet eredeti szikrája egy "meleg kis tóban kezdődhetett, mindenféle ammóniával és foszforsóval, fénnyel, hővel, elektromossággal stb. Ezután kémiailag kialakult egy fehérje vegyület, amely készen állt arra, hogy még bonyolultabb változásokon menjen keresztül". A továbbiakban kifejtette, hogy "napjainkban az ilyen anyagokat azonnal felfalnák vagy felszívódnának, ami az élőlények kialakulása előtt nem így történt volna".

Haldane és Oparin

Igazi előrelépés 1924-ig nem történt, amikor Alekszandr Oparin arra a következtetésre jutott, hogy a légköri oxigén megakadályozza a szerves molekulák szintézisét. A szerves molekulák az élet kialakulásához szükséges építőelemek. Az élet eredete című művében Oparin azzal érvelt, hogy a szerves molekulákból álló "ősleves" oxigénmentes légkörben a napfény hatására létrejöhetett. Ezek egyre bonyolultabb módon egyesülnének, amíg cseppekké nem alakulnának. Ezek a cseppek más cseppekkel való fúzió révén "növekednének", és leánycseppekre való hasadással "szaporodnának", és így olyan kezdetleges anyagcserével rendelkeznének, amelyben a "sejtek integritását" elősegítő tényezők maradnának fenn, azok pedig, amelyek nem, kihalnának. Az élet eredetének számos modern elmélete még mindig Oparin elképzeléseiből indul ki.

Ugyanebben az időben J.B.S. Haldane azt is felvetette, hogy a Föld prebiotikus óceánjai, amelyek nagyban különböztek a mostani óceánoktól, egy "forró híg levest" alkottak volna. Ebben a levesben alakulhattak ki szerves vegyületek, az élet építőkövei. Ezt az elképzelést nevezték biopoézisnek, vagyis annak a folyamatnak, amelynek során az élő anyag önreprodukáló, de nem élő molekulákból fejlődik ki.

Alexander Oparin (jobbra) a laboratóriumban

Az élet eredetével kapcsolatos kutatások története

Spontán generáció

A 19. század elejéig sokan hittek abban, hogy az élet rendszeresen spontán keletkezik élettelen anyagból. Ezt spontán generációnak nevezték, és Louis Pasteur cáfolta meg. Ő mutatta ki, hogy spórák nélkül steril anyagon sem baktériumok, sem vírusok nem növekedtek.

Darwin

Charles Darwin 1871. február 11-én Joseph Dalton Hookerhez írt levelében az élet keletkezésének természetes folyamatát javasolta.

Felvetette, hogy az élet eredeti szikrája egy "meleg kis tóban kezdődhetett, mindenféle ammóniával és foszforsóval, fénnyel, hővel, elektromossággal stb. Ezután kémiailag kialakult egy fehérje vegyület, amely készen állt arra, hogy még bonyolultabb változásokon menjen keresztül". A továbbiakban kifejtette, hogy "napjainkban az ilyen anyagokat azonnal felfalnák vagy felszívódnának, ami az élőlények kialakulása előtt nem így történt volna".

Haldane és Oparin

Igazi előrelépés 1924-ig nem történt, amikor Alekszandr Oparin arra a következtetésre jutott, hogy a légköri oxigén megakadályozza a szerves molekulák szintézisét. A szerves molekulák az élet kialakulásához szükséges építőelemek. Az élet eredete című művében Oparin azzal érvelt, hogy a szerves molekulákból álló "ősleves" oxigénmentes légkörben a napfény hatására létrejöhetett. Ezek egyre bonyolultabb módon egyesülnének, amíg cseppekké nem alakulnának. Ezek a cseppek más cseppekkel való fúzió révén "növekednének", és leánycseppekre való hasadással "szaporodnának", és így olyan kezdetleges anyagcserével rendelkeznének, amelyben a "sejtek integritását" elősegítő tényezők maradnának fenn, azok pedig, amelyek nem, kihalnának. Az élet eredetének számos modern elmélete még mindig Oparin elképzeléseiből indul ki.

Ugyanebben az időben J.B.S. Haldane azt is felvetette, hogy a Föld biotikus kor előtti óceánjai, amelyek nagyon különbözőek voltak a mostani óceánoktól, egy "forró híg levest" alkottak volna. Ebben a levesben alakulhattak ki szerves vegyületek, az élet építőkövei. Ezt az elképzelést nevezték biopoézisnek, vagyis annak a folyamatnak, amelynek során az élő anyag önreprodukáló, de nem élő molekulákból fejlődik ki.

Korai körülmények a Földön

A 3,8 milliárd évvel ezelőtti időszakból szinte semmilyen földtani adat nem maradt fenn. A hádészi korszakban létező környezet ellenséges volt az élettel szemben, de hogy mennyire volt az, azt nem tudjuk. Volt egy időszak, 3,8 és 4,1 milliárd évvel ezelőtt, amelyet késői nehézbombázásként ismerünk. Azért kapta ezt a nevet, mert feltételezhetően sok holdkráter keletkezett ekkor. Más bolygókon, például a Földön, a Vénuszon, a Merkúron és a Marson is hasonló lehetett a helyzet. Ezek a becsapódások valószínűleg sterilizálták volna a Földet (megöltek volna minden életet), ha létezett volna akkoriban.

Többen felvetették, hogy a sejtben lévő vegyi anyagok nyomokat adnak arra vonatkozóan, hogy milyenek lehettek a korai tengerek. Macallum 1926-ban megállapította, hogy a sejt citoszoljának szervetlen összetétele drámaian eltér a modern tengervízétől: "a sejt... olyan adottságokkal rendelkezik, amelyek egy olyan távoli múltból származnak, amely majdnem olyan távoli, mint a földi élet eredete". Például: "Minden sejt sokkal több káliumot, foszfátot és átmeneti fémet tartalmaz, mint a modern ... óceánok, tavak vagy folyók". "Az anoxikus, CO ₂-dominált őslégkörben a geotermikus mezők belvízi medencéinek kémiája [olyan lenne, mint a modern sejtek belső kémiája]".

Hőmérséklet

Ha az élet az óceán mélyén, egy hidrotermális nyílás közelében alakult ki, akkor már 4-4,2 milliárd évvel ezelőtt kialakulhatott. Ha viszont az élet a bolygó felszínén alakult ki, akkor az általános vélemény szerint ez csak 3,5 és 4 milliárd évvel ezelőtt történhetett.

Lazcano és Miller (1994) szerint a molekuláris evolúció ütemét az óceánközépi tengeralatti nyílásokon keresztül keringő víz sebessége határozta meg. A teljes recirkuláció 10 millió évet vesz igénybe, így az addig keletkezett szerves vegyületek a 300 °C-ot meghaladó hőmérséklet hatására megváltoznának vagy megsemmisülnének. Becsléseik szerint egy 100 kilobázisú DNS/fehérje primitív heterotróf genomjának 7000 génből álló, fonalas cianobaktériummá történő átalakulásához mindössze 7 millió évre lett volna szükség.

A Föld légkörének története

Eredetileg a Föld légkörében szinte egyáltalán nem volt szabad oxigén. Ez fokozatosan, nagyon hosszú idő alatt változott a mai állapotára (lásd Nagy Oxigénes Esemény). A folyamat a cianobaktériumokkal kezdődött. Ők voltak az első organizmusok, amelyek fotoszintézissel szabad oxigént állítottak elő. A legtöbb szervezetnek ma oxigénre van szüksége az anyagcseréhez; csak néhány szervezet képes más forrásokat használni a légzéshez.

Ezért várható, hogy az első ősorganizmusok kemoautotrófok voltak, és nem használtak aerob légzést. Anaerobok voltak.

Korai körülmények a Földön

A 3,8 milliárd évvel ezelőtti időszakból szinte semmilyen földtani adat nem maradt fenn. A hádészi korszakban létező környezet ellenséges volt az élettel szemben, de hogy mennyire volt az, azt nem tudjuk. Volt egy időszak, 3,8 és 4,1 milliárd évvel ezelőtt, amelyet késői nehézbombázásként ismerünk. Azért kapta ezt a nevet, mert feltételezhetően sok holdkráter keletkezett ekkor. Más bolygókon, például a Földön, a Vénuszon, a Merkúron és a Marson is hasonló lehetett a helyzet. Ezek a becsapódások valószínűleg sterilizálták volna a Földet (megöltek volna minden életet), ha létezett volna akkoriban.

Többen felvetették, hogy a sejtben lévő vegyi anyagok nyomokat adnak arra vonatkozóan, hogy milyenek lehettek a korai tengerek. Macallum 1926-ban megállapította, hogy a sejt citoszoljának szervetlen összetétele drámaian eltér a modern tengervízétől: "a sejt... olyan adottságokkal rendelkezik, amelyek egy olyan távoli múltból származnak, amely majdnem olyan távoli, mint a földi élet eredete". Például: "Minden sejt sokkal több káliumot, foszfátot és átmeneti fémet tartalmaz, mint a modern ... óceánok, tavak vagy folyók". "Az anoxikus, CO ₂-dominált őslégkörben a geotermikus mezők belvízi medencéinek kémiája [olyan lenne, mint a modern sejtek belső kémiája]".

Hőmérséklet

Ha az élet az óceán mélyén, egy hidrotermális nyílás közelében alakult ki, akkor már 4-4,2 milliárd évvel ezelőtt kialakulhatott. Ha viszont az élet a bolygó felszínén alakult ki, akkor az általános vélemény szerint ez csak 3,5 és 4 milliárd évvel ezelőtt történhetett.

Lazcano és Miller (1994) szerint a molekuláris evolúció ütemét az óceánközépi tengeralatti nyílásokon keresztül keringő víz sebessége határozta meg. A teljes recirkuláció 10 millió évet vesz igénybe, így az addig keletkezett szerves vegyületek a 300 °C-ot meghaladó hőmérséklet hatására megváltoznának vagy megsemmisülnének. Becsléseik szerint egy 100 kilobázisú DNS/fehérje primitív heterotróf genomjának 7000 génből álló, fonalas cianobaktériummá történő átalakulásához mindössze 7 millió évre lett volna szükség.

A Föld légkörének története

Eredetileg a Föld légkörében szinte egyáltalán nem volt szabad oxigén. Ez fokozatosan, nagyon hosszú idő alatt változott a mai állapotára (lásd Nagy Oxigénes Esemény). A folyamat a cianobaktériumokkal kezdődött. Ők voltak az első organizmusok, amelyek fotoszintézissel szabad oxigént állítottak elő. A legtöbb szervezetnek ma oxigénre van szüksége az anyagcseréhez; csak néhány szervezet képes más forrásokat használni a légzéshez.

Ezért várható, hogy az első ősorganizmusok kemoautotrófok voltak, és nem használtak aerob légzést. Anaerobok voltak.

Jelenlegi modellek

Nincs "standard modell" arra vonatkozóan, hogyan kezdődött az élet. A legtöbb elfogadott modell a molekuláris biológiára és a sejtbiológiára épül:

1. Mivel megvannak a megfelelő feltételek, néhány alapvető kis molekula keletkezik. Ezeket nevezzük az élet monomerjeinek. Az aminosavak az ilyen molekulák egyik típusa. Ezt Stanley L. Miller és Harold C. Urey 1953-as Miller-Urey-kísérlete bizonyította be, és ma már tudjuk, hogy ezek az alapvető építőelemek az egész világűrben elterjedtek. A korai Földön mind megvoltak volna.
2. Foszfolipidek, amelyek képesek lipid kettősrétegeket, a sejtmembrán egyik fő alkotóelemét képezni.
3. Nukleotidok, amelyek véletlenszerű RNS-molekulákká kapcsolódhatnak össze. Ez önreprodukáló ribozimeket eredményezhetett (RNS-világ hipotézis).
4. A szubsztrátokért folyó verseny a minifehérjéket enzimekre szelektálná. A riboszóma kritikus fontosságú a fehérjeszintézis szempontjából a mai sejtekben, de fogalmunk sincs arról, hogyan fejlődött ki.
5. Korábban a ribonukleinsavak katalizátorok voltak, később azonban a nukleinsavak genomikai felhasználásra specializálódtak.

Az alapvető biomolekulák eredete, bár nem megoldott, kevésbé vitatott, mint a 2. és 3. lépés jelentősége és sorrendje. Az alapkémiai anyagok, amelyekből az élet feltételezhetően kialakult, a következők:

• Metán (CH ₄),
• Ammónia (NH ₃),
• Víz (H ₂O),
• Kénhidrogén-szulfid (H ₂S),
• szén-dioxid (CO₂ ) vagy szén-monoxid (CO), és
• Foszfát (PO ₄^3-).

A molekuláris oxigén (O₂ ) és az ózon (O₃ ) vagy ritka volt, vagy hiányzott.

Három szakasz

• 1. szakasz: A biológiai monomerek eredete
• 2. szakasz: A biológiai polimerek eredete
• 3. szakasz: A molekuláktól a sejtekig tartó evolúció

Bernal szerint az evolúció korán, valamikor az 1. és 2. szakasz között kezdődhetett.

Jelenlegi modellek

Nincs "standard modell" arra vonatkozóan, hogyan kezdődött az élet. A legtöbb elfogadott modell a molekuláris biológiára és a sejtbiológiára épül:

1. Mivel megvannak a megfelelő feltételek, néhány alapvető kis molekula keletkezik. Ezeket nevezzük az élet monomerjeinek. Az aminosavak az ilyen molekulák egyik típusa. Ezt Stanley L. Miller és Harold C. Urey 1953-as Miller-Urey-kísérlete bizonyította be, és ma már tudjuk, hogy ezek az alapvető építőelemek az egész világűrben elterjedtek. A korai Földön mind megvoltak volna.
2. Foszfolipidek, amelyek képesek lipid kettősrétegeket, a sejtmembrán egyik fő alkotóelemét képezni.
3. Nukleotidok, amelyek véletlenszerű RNS-molekulákká kapcsolódhatnak össze. Ez önreprodukáló ribozimeket eredményezhetett (RNS-világ hipotézis).
4. A szubsztrátokért folyó verseny a minifehérjéket enzimekre szelektálná. A riboszóma kritikus fontosságú a fehérjeszintézis szempontjából a mai sejtekben, de fogalmunk sincs arról, hogyan fejlődött ki.
5. Korábban a ribonukleinsavak katalizátorok lettek volna, de később a nukleinsavak genomikai felhasználásra specializálódtak.

Az alapvető biomolekulák eredete, bár nem megoldott, kevésbé vitatott, mint a 2. és 3. lépés jelentősége és sorrendje. Az alapkémiai anyagok, amelyekből az élet feltételezhetően kialakult, a következők:

• Metán (CH ₄),
• Ammónia (NH ₃),
• Víz (H ₂O),
• Kénhidrogén (H ₂S),
• szén-dioxid (CO₂ ) vagy szén-monoxid (CO), és
• Foszfát (PO ₄^3-).

A molekuláris oxigén (O₂ ) és az ózon (O₃ ) vagy ritka volt, vagy hiányzott.

Három szakasz

• 1. szakasz: A biológiai monomerek eredete
• 2. szakasz: A biológiai polimerek eredete
• 3. szakasz: A molekuláktól a sejtekig tartó evolúció

Bernal szerint az evolúció korán, valamikor az 1. és 2. szakasz között kezdődhetett.

A szerves molekulák eredete

A szerves molekuláknak három forrása van a korai Földön:

1. szerves szintézis energiaforrásokkal (például ultraibolya fény vagy elektromos kisülések).
2. földönkívüli tárgyak, például szén-dioxidot tartalmazó meteoritok (kondritok) által történő szállítás;
3. ütéssokkok által vezérelt szerves szintézis.

E forrásokra vonatkozó becslések szerint a 3,5 milliárd évvel ezelőtti nehézbombázás olyan mennyiségű szerves anyagot tett elérhetővé, amely más energiaforrások által előállított mennyiségekhez hasonló.

Miller kísérlete és az ősleves

1953-ban egy végzős hallgató, Stanley Miller és professzora, Harold Urey kísérletet végeztek, amely megmutatta, hogyan alakulhattak ki szerves molekulák a korai Földön szervetlen prekurzorokból.

A ma már híres Miller-Urey-kísérletben gázok - metán, ammónia és hidrogén - erősen redukált keverékét alkalmazták arra, hogy bázikus szerves monomereket, például aminosavakat képezzenek. Ma már tudjuk, hogy a Föld történetének több mint az első felében a légkörében szinte egyáltalán nem volt oxigén.

Fox kísérletei

Az 1950-es és 1960-as években Sidney W. Fox tanulmányozta a peptidszerkezetek spontán kialakulását olyan körülmények között, amelyek a Föld történelmének korai szakaszában létezhettek. Kimutatta, hogy az aminosavak önmagukban is képesek kis peptideket alkotni. Ezeket az aminosavakat és kis peptideket arra lehetett ösztönözni, hogy zárt gömbhártyákat, úgynevezett mikrogömböket alkossanak.

A szerves molekulák eredete

A szerves molekuláknak három forrása van a korai Földön:

1. szerves szintézis energiaforrásokkal (például ultraibolya fény vagy elektromos kisülések).
2. földönkívüli tárgyak, például szén-dioxidot tartalmazó meteoritok (kondritok) által történő szállítás;
3. ütéssokkok által vezérelt szerves szintézis.

E forrásokra vonatkozó becslések szerint a 3,5 milliárd évvel ezelőtti nehézbombázás olyan mennyiségű szerves anyagot tett elérhetővé, amely más energiaforrások által előállított mennyiségekhez hasonló.

Miller kísérlete és az ősleves

1953-ban egy végzős hallgató, Stanley Miller és professzora, Harold Urey kísérletet végeztek, amely megmutatta, hogyan alakulhattak ki szerves molekulák a korai Földön szervetlen prekurzorokból.

A ma már híres Miller-Urey-kísérletben gázok - metán, ammónia és hidrogén - erősen redukált keverékét alkalmazták arra, hogy bázikus szerves monomereket, például aminosavakat képezzenek. Ma már tudjuk, hogy a Föld történetének több mint az első felében a légkörében szinte egyáltalán nem volt oxigén.

Fox kísérletei

Az 1950-es és 1960-as években Sidney W. Fox tanulmányozta a peptidszerkezetek spontán kialakulását olyan körülmények között, amelyek a Föld történelmének korai szakaszában létezhettek. Kimutatta, hogy az aminosavak önmagukban is képesek kis peptideket alkotni. Ezeket az aminosavakat és kis peptideket arra lehetett ösztönözni, hogy zárt gömbhártyákat, úgynevezett mikrogömböket alkossanak.

Különleges feltételek

Egyes tudósok olyan speciális feltételeket javasoltak, amelyek megkönnyíthetik a sejtek szintézisét.

Agyagvilág

A. Graham Cairns-Smith egy agyagmodellt javasolt az élet eredetére. Az agyagelmélet szerint az összetett szerves molekulák fokozatosan keletkeztek egy korábban létező, nem szerves platformon, nevezetesen az oldott szilikátkristályokon.

Mély-forró bioszféra modell

Az 1970-es években Thomas Gold felvetette azt az elméletet, hogy az élet először nem a Föld felszínén, hanem több kilométerrel a felszín alatt alakult ki. Az 1990-es évek végén felfedezett nanobaktériumok (a baktériumoknál kisebb, de DNS-t esetleg tartalmazó rostos struktúrák a mélyben lévő kőzetekben) alátámaszthatják Gold elméletét.

Ma már viszonylag jól ismert, hogy a Föld sekély mélységeiben (akár öt kilométerrel a felszín alatt) bőséges a mikrobiális élet extrémofil archaea formájában, nem pedig a jobban ismert eubaktériumok formájában (amelyek hozzáférhetőbb körülmények között élnek).

Gold azt állította, hogy a túléléshez egy mély, elérhetetlen forrásból származó táplálékcsordára van szükség, mert a szerves anyagból álló pocsolyában keletkező élet valószínűleg elfogyasztja az összes táplálékát, és kihal. Gold elmélete szerint a táplálékáramlás a Föld köpenyéből kiáramló ősmetánnak köszönhető.

Önszerveződés és replikáció

Az önszerveződés és az önreprodukció az élő rendszerek jellemzője. A nem élő molekulák megfelelő körülmények között néha mutatják ezeket a tulajdonságokat. Martin és Russel például kimutatta, hogy a tartalmat a környezettől elválasztó sejtmembránok és az önszerveződő redoxireakciók önszerveződése az élőlények leginkább konzervált tulajdonságai. Érvelésük szerint az ilyen szervetlen anyag lenne az élet legvalószínűbb utolsó közös őse.

Különleges feltételek

Egyes tudósok olyan speciális feltételeket javasoltak, amelyek megkönnyíthetik a sejtek szintézisét.

Agyagvilág

A. Graham Cairns-Smith egy agyagmodellt javasolt az élet eredetére. Az agyagelmélet szerint az összetett szerves molekulák fokozatosan keletkeztek egy korábban létező, nem szerves platformon, nevezetesen az oldott szilikátkristályokon.

Mély-forró bioszféra modell

Az 1970-es években Thomas Gold azt az elméletet terjesztette elő, hogy az élet először nem a Föld felszínén, hanem több kilométerrel a felszín alatt alakult ki. Az 1990-es évek végén felfedezett nanobaktériumok (a baktériumoknál kisebb, de DNS-t esetleg tartalmazó rostos struktúrák a mélyben lévő kőzetekben) alátámaszthatják Gold elméletét.

Ma már viszonylag jól ismert, hogy a Föld sekély mélységeiben (akár öt kilométerrel a felszín alatt) bőséges a mikrobiális élet extrémofil archaea formájában, nem pedig a jobban ismert eubaktériumok formájában (amelyek hozzáférhetőbb körülmények között élnek).

Gold azt állította, hogy a túléléshez egy mély, elérhetetlen forrásból származó táplálékcsordára van szükség, mert a szerves anyagból álló pocsolyában keletkező élet valószínűleg elfogyasztja az összes táplálékát, és kihal. Gold elmélete szerint a táplálékáramlás a Föld köpenyéből kiáramló ősmetánnak köszönhető.

Önszerveződés és replikáció

Az önszerveződés és az önreprodukció az élő rendszerek jellemzője. A nem élő molekulák megfelelő körülmények között néha mutatják ezeket a tulajdonságokat. Martin és Russel például kimutatta, hogy a tartalmat a környezettől elválasztó sejtmembránok és az önszerveződő redoxireakciók önszerveződése az élőlények leginkább konzervált tulajdonságai. Érvelésük szerint az ilyen szervetlen anyag lenne az élet legvalószínűbb utolsó közös őse.

Elméletek

RNS világ hipotézis

E hipotézis szerint az RNS egyszerre működik enzimként és a gének tárolójaként. Később a DNS vette át a genetikai szerepét.

Az RNS-világ hipotézis szerint a ribonukleinsavra (RNS) épülő élet a dezoxiribonukleinsavra (DNS), RNS-re és fehérjékre épülő jelenlegi életvilágot megelőzően alakult ki. Az RNS képes a DNS-hez hasonlóan genetikai információt tárolni, és az enzimhez hasonlóan kémiai reakciókat katalizálni. Ez támogathatta a sejtek előtti életet, és jelentős lépés lehetett a sejtes élet felé.

Van néhány bizonyíték, amely alátámasztja ezt az elképzelést:

1. Vannak olyan RNS-ek, amelyek enzimként működnek.
2. Egyes vírusok RNS-t használnak az öröklődéshez.
3. A sejt legalapvetőbb részei közül sokhoz (amelyek a leglassabban fejlődnek) RNS-re van szükség.

Anyagcsere és fehérjék

Ez az elképzelés azt sugallja, hogy a fehérjék először enzimként működtek, és anyagcserét eredményeztek. Ezt követően a DNS és az RNS a gének tárolójaként kezdett működni.

Ezt az elképzelést néhány bizonyíték is alátámasztja.

1. A fehérje mint enzim nélkülözhetetlen a mai életünkben.
2. A Miller-Urey-kísérletben egyes aminosavak bázikusabb vegyületekből keletkeznek. Egyesek tagadják ezt az elképzelést, mivel a fehérjék nem tudják lemásolni önmagukat.

Lipidek

Ebben a sémában a lipid kettősrétegekből álló membránok már korán megjelennek. Amint a szerves vegyi anyagok be vannak zárva, bonyolultabb biokémia válik lehetővé.

Elméletek

RNS világ hipotézis

E hipotézis szerint az RNS egyszerre működik enzimként és a gének tárolójaként. Később a DNS vette át a genetikai szerepét.

Az RNS-világ hipotézis szerint a ribonukleinsavra (RNS) épülő élet a dezoxiribonukleinsavra (DNS), RNS-re és fehérjékre épülő jelenlegi életvilágot megelőzően alakult ki. Az RNS képes a DNS-hez hasonlóan genetikai információt tárolni, és az enzimhez hasonlóan kémiai reakciókat katalizálni. Ez támogathatta a sejtek előtti életet, és jelentős lépés lehetett a sejtes élet felé.

Van néhány bizonyíték, amely alátámasztja ezt az elképzelést:

1. Vannak olyan RNS-ek, amelyek enzimként működnek.
2. Egyes vírusok RNS-t használnak az öröklődéshez.
3. A sejt legalapvetőbb részei közül sokhoz (amelyek a leglassabban fejlődnek) RNS-re van szükség.

Anyagcsere és fehérjék

Ez az elképzelés azt sugallja, hogy a fehérjék először enzimként működtek, és anyagcserét eredményeztek. Ezt követően a DNS és az RNS a gének tárolójaként kezdett működni.

Ezt az elképzelést néhány bizonyíték is alátámasztja.

1. A fehérje mint enzim nélkülözhetetlen a mai életünkben.
2. A Miller-Urey-kísérletben egyes aminosavak bázikusabb vegyületekből keletkeznek. Egyesek tagadják ezt az elképzelést, mivel a fehérjék nem tudják lemásolni önmagukat.

Lipidek

Ebben a sémában a lipid kettősrétegekből álló membránok már korán megjelennek. Amint a szerves vegyi anyagok be vannak zárva, bonyolultabb biokémia válik lehetővé.

Panspermia

Ez az Arrhenius által javasolt és Fred Hoyle által továbbfejlesztett elképzelés szerint az élet máshol alakult ki a világegyetemben, és spórák formájában érkezett a Földre. Ez nem az élet keletkezésének elmélete, hanem annak elmélete, hogyan terjedhetett el. Elterjedhetett például meteoritok révén.

Egyesek szerint a korai Mars jobb hely volt az élet elindításához, mint a korai Föld. A genetikai anyagot alkotó molekulák összetettebbek, mint a Földön négymilliárd évvel ezelőtt létezett szerves (szénalapú) vegyi anyagok "ősleves". Ha az RNS volt az első genetikai anyag, akkor a bórt és molibdént tartalmazó ásványok segíthettek a kialakulásában. Ezek az ásványok sokkal gyakoribbak voltak a Marson, mint a Földön.

Panspermia

Ez az Arrhenius által javasolt és Fred Hoyle által továbbfejlesztett elképzelés szerint az élet máshol alakult ki a világegyetemben, és spórák formájában érkezett a Földre. Ez nem az élet keletkezésének elmélete, hanem annak elmélete, hogyan terjedhetett el. Elterjedhetett például meteoritok révén.

Egyesek szerint a korai Mars jobb hely volt az élet elindításához, mint a korai Föld. A genetikai anyagot alkotó molekulák összetettebbek, mint a Földön négymilliárd évvel ezelőtt létezett szerves (szénalapú) vegyi anyagok "ősleves". Ha az RNS volt az első genetikai anyag, akkor a bórt és molibdént tartalmazó ásványok segíthettek a kialakulásában. Ezek az ásványok sokkal gyakoribbak voltak a Marson, mint a Földön.

Kapcsolódó oldalak

• Asztrobiológia
• Legkorábbi ismert életformák

Kapcsolódó oldalak

• Asztrobiológia
• Legkorábbi ismert életformák