Abioģenēze

Dzīvības izcelsmes pētījumu vēsture

Spontāna ģenerēšana

Līdz 19. gadsimta sākumam daudzi cilvēki ticēja, ka dzīvība regulāri spontāni rodas no nedzīvas matērijas. To sauca par spontānu veidošanos, un to atspēkoja Luijs Pastērs. Viņš pierādīja, ka bez sporām uz sterila materiāla baktērijas vai vīrusi neauga.

Darwin

1871. gada 11. februāra vēstulē Džozefam Daltonam Hukeram Čārlzs Darvins ierosināja dabisku dzīvības rašanās procesu.

Viņš izteica pieņēmumu, ka sākotnējā dzīvības dzirksts varētu būt sākusies "siltā mazā dīķī ar visiem amonjaka un fosfora sāļu veidiem, gaismu, siltumu, elektrību utt.". Pēc tam ķīmiski izveidojās olbaltumvielu savienojums, kas bija gatavs vēl sarežģītākām pārmaiņām". Viņš turpināja skaidrot, ka "mūsdienās šāda viela tiktu uzreiz apēsta vai absorbēta, kas nebūtu noticis, pirms radās dzīvas būtnes".

Haldāns un Oparins

Reāls progress netika panākts līdz 1924. gadam, kad Aleksandrs Oparins secināja, ka atmosfēras skābeklis kavē organisko molekulu sintēzi. Organiskās molekulas ir dzīvības evolūcijai nepieciešamie pamatelementi. Savā darbā "Dzīvības izcelsme" Oparins apgalvoja, ka organisko molekulu "pirmatnējā zupa" varētu būt radusies atmosfērā bez skābekļa, iedarbojoties saules gaismai. Tās savienotos arvien sarežģītākās formās, līdz veidotos pilieni. Šie pilieni "augtu", saplūstot ar citiem pilieniem, un "vairotos", sadaloties meitas pilienos, un tādējādi tiem būtu primitīva vielmaiņa, kurā izdzīvotu tie faktori, kas veicina "šūnu integritāti", bet tie, kas to neveicina, iznīktu. Daudzas mūsdienu teorijas par dzīvības rašanos joprojām par izejas punktu izmanto Oparina idejas.

Aptuveni tajā pašā laikā arī Dž.B.S. Haldāns (J.B.S. Haldane) izteica pieņēmumu, ka Zemes pirmsbiotiskie okeāni, kas ļoti atšķīrās no tagadējiem okeāniem, būtu veidojuši "karstu atšķaidītu zupu". Šajā zupā varēja veidoties organiskie savienojumi - dzīvības pamatelementi. Šo ideju sauca par biopoēzi - procesu, kurā dzīva matērija attīstās no pašreplikācijas, bet nedzīvām molekulām.

Aleksandrs Oparins (pa labi) laboratorijā

Dzīvības izcelsmes pētījumu vēsture

Spontāna ģenerēšana

Līdz 19. gadsimta sākumam daudzi cilvēki ticēja, ka dzīvība regulāri spontāni rodas no nedzīvas matērijas. To sauca par spontānu veidošanos, un to atspēkoja Luijs Pastērs. Viņš pierādīja, ka bez sporām uz sterila materiāla baktērijas vai vīrusi neauga.

Darwin

1871. gada 11. februāra vēstulē Džozefam Daltonam Hukeram Čārlzs Darvins ierosināja dabisku dzīvības rašanās procesu.

Viņš izteica pieņēmumu, ka sākotnējā dzīvības dzirksts varētu būt sākusies "siltā mazā dīķī ar visiem amonjaka un fosfora sāļu veidiem, gaismu, siltumu, elektrību utt.". Pēc tam ķīmiski izveidojās olbaltumvielu savienojums, kas bija gatavs vēl sarežģītākām pārmaiņām". Viņš turpināja skaidrot, ka "mūsdienās šāda viela tiktu uzreiz apēsta vai absorbēta, kas nebūtu noticis, pirms radās dzīvas būtnes".

Haldāns un Oparins

Reāls progress netika panākts līdz 1924. gadam, kad Aleksandrs Oparins secināja, ka atmosfēras skābeklis kavē organisko molekulu sintēzi. Organiskās molekulas ir dzīvības evolūcijai nepieciešamie pamatelementi. Savā darbā "Dzīvības izcelsme" Oparins apgalvoja, ka organisko molekulu "pirmatnējā zupa" varētu būt radusies atmosfērā bez skābekļa, iedarbojoties saules gaismai. Tās savienotos arvien sarežģītākās formās, līdz veidotos pilieni. Šie pilieni "augtu", saplūstot ar citiem pilieniem, un "vairotos", sadaloties meitas pilienos, un tādējādi tiem būtu primitīva vielmaiņa, kurā izdzīvotu tie faktori, kas veicina "šūnu integritāti", bet tie, kas to neveicina, iznīktu. Daudzas mūsdienu teorijas par dzīvības rašanos joprojām par izejas punktu izmanto Oparina idejas.

Aptuveni tajā pašā laikā arī Dž.B.S. Haldāns (J.B.S. Haldane) izteica pieņēmumu, ka Zemes pirmsbiotiskie okeāni, kas ļoti atšķīrās no tagadējiem okeāniem, būtu veidojuši "karstu atšķaidītu zupu". Šajā zupā varēja veidoties organiskie savienojumi - dzīvības pamatelementi. Šo ideju sauca par biopoēzi - procesu, kurā dzīva matērija attīstās no pašreplikācijas, bet nedzīvām molekulām.

Agrīnie apstākļi uz Zemes

Pirms 3,8 miljardiem gadu nav gandrīz nekādu ģeoloģisku liecību par laiku pirms 3,8 miljardiem gadu. Hadeja laikmetā pastāvošā vide bija dzīvībai naidīga, bet cik ļoti, nav zināms. Pirms 3,8 līdz 4,1 miljardiem gadu bija laiks, ko dēvē par vēlo smago bombardēšanu. Tas ir tā nosaukts tāpēc, ka tiek uzskatīts, ka tolaik ir izveidojušies daudzi Mēness krāteri. Līdzīga situācija bija arī uz citām planētām, piemēram, Zemes, Venēras, Merkurija un Marsa. Šie triecieni, visticamāk, būtu sterilizējuši Zemi (nogalinājuši visu dzīvību), ja tā tajā laikā būtu pastāvējusi.

Vairāki cilvēki ir izteikuši pieņēmumu, ka šūnā esošās ķīmiskās vielas sniedz norādes par to, kādām bija jābūt agrīnajām jūrām. Makallums 1926. gadā pamanīja, ka šūnas citozola neorganiskais sastāvs krasi atšķiras no mūsdienu jūras ūdens neorganiskā sastāva: "šūnā... ir iezīmes, kas pārmantotas no pagātnes, kas ir gandrīz tikpat tāla kā dzīvības rašanās uz Zemes". Piemēram: "Visas šūnas satur daudz vairāk kālija, fosfātu un pārejas metālu nekā mūsdienu ... okeāni, ezeri vai upes". "Anoksiskā, CO ₂dominējošā pirmatnējā atmosfērā iekšzemes baseinu ķīmiskais sastāvs ģeotermālajos laukos būtu [līdzīgs ķīmiskajam sastāvam] mūsdienu šūnās".

Temperatūra

Ja dzīvība ir attīstījusies okeāna dzīlēs, netālu no hidrotermālā izplūdes avota, tā varētu būt radusies jau pirms 4 līdz 4,2 miljardiem gadu. Savukārt, ja dzīvība ir radusies planētas virspusē, izplatīts viedoklis ir, ka tā varētu būt radusies tikai pirms 3,5 līdz 4 miljardiem gadu.

Lazcano un Miller (1994) uzskata, ka molekulārās evolūcijas tempu noteica ūdens recirkulācijas ātrums caur okeāna vidusdaļas zemūdens iztekām. Pilnīga recirkulācija ilgst 10 miljonus gadu, tāpēc visi līdz tam laikam radušies organiskie savienojumi būtu izmainījušies vai iznīcināti temperatūrā, kas pārsniedz 300 °C. Viņi lēš, ka 100 kilobāzu DNS/proteīna primitīva heterotrofa genoma attīstība par 7000 gēnu pavedienveida cianobaktēriju būtu prasījusi tikai 7 miljonus gadu.

Zemes atmosfēras vēsture

Sākotnēji Zemes atmosfērā gandrīz nebija brīva skābekļa. Tā pakāpeniski ļoti ilgā laika posmā mainījās līdz tādai, kāda tā ir šodien (sk. Lielo skābekļa veidošanos). Šo procesu sāka ciānbaktērijas. Tās bija pirmie organismi, kas fotosintēzes ceļā radīja brīvo skābekli. Mūsdienās lielākajai daļai organismu metabolismam ir nepieciešams skābeklis; tikai daži no tiem elpošanai var izmantot citus avotus.

Tāpēc ir sagaidāms, ka pirmie protoorganismi bija hemoautotrofi un neizmantoja aerobo elpošanu. Tie bija anaerobi.

Agrīnie apstākļi uz Zemes

Pirms 3,8 miljardiem gadu nav gandrīz nekādu ģeoloģisku liecību par laiku pirms 3,8 miljardiem gadu. Hadeja laikmetā pastāvošā vide bija dzīvībai naidīga, bet cik ļoti, nav zināms. Pirms 3,8 līdz 4,1 miljardiem gadu bija laiks, ko dēvē par vēlo smago bombardēšanu. Tas ir tā nosaukts tāpēc, ka tiek uzskatīts, ka tolaik ir izveidojušies daudzi Mēness krāteri. Līdzīga situācija bija arī uz citām planētām, piemēram, Zemes, Venēras, Merkurija un Marsa. Šie triecieni, visticamāk, būtu sterilizējuši Zemi (nogalinājuši visu dzīvību), ja tā tajā laikā būtu pastāvējusi.

Vairāki cilvēki ir izteikuši pieņēmumu, ka šūnā esošās ķīmiskās vielas sniedz norādes par to, kādām bija jābūt agrīnajām jūrām. Makallums 1926. gadā pamanīja, ka šūnas citozola neorganiskais sastāvs krasi atšķiras no mūsdienu jūras ūdens neorganiskā sastāva: "šūnā... ir iezīmes, kas pārmantotas no pagātnes, kas ir gandrīz tikpat tāla kā dzīvības rašanās uz Zemes". Piemēram: "Visas šūnas satur daudz vairāk kālija, fosfātu un pārejas metālu nekā mūsdienu ... okeāni, ezeri vai upes". "Anoksiskā, CO ₂dominējošā pirmatnējā atmosfērā iekšzemes baseinu ķīmiskais sastāvs ģeotermālajos laukos būtu [līdzīgs ķīmiskajam sastāvam] mūsdienu šūnās".

Temperatūra

Ja dzīvība ir attīstījusies okeāna dzīlēs, netālu no hidrotermālā izplūdes avota, tā varētu būt radusies jau pirms 4 līdz 4,2 miljardiem gadu. Savukārt, ja dzīvība ir radusies planētas virspusē, izplatīts viedoklis ir, ka tā varētu būt radusies tikai pirms 3,5 līdz 4 miljardiem gadu.

Lazcano un Miller (1994) uzskata, ka molekulārās evolūcijas tempu noteica ūdens recirkulācijas ātrums caur okeāna vidusdaļas zemūdens iztekām. Pilnīga recirkulācija ilgst 10 miljonus gadu, tāpēc visi līdz tam laikam radušies organiskie savienojumi būtu izmainījušies vai iznīcināti temperatūrā, kas pārsniedz 300 °C. Viņi lēš, ka 100 kilobāzu DNS/proteīna primitīva heterotrofa genoma attīstība par 7000 gēnu pavedienveida cianobaktēriju būtu prasījusi tikai 7 miljonus gadu.

Zemes atmosfēras vēsture

Sākotnēji Zemes atmosfērā gandrīz nebija brīva skābekļa. Tā pakāpeniski ļoti ilgā laika posmā mainījās līdz tādai, kāda tā ir šodien (sk. Lielo skābekļa veidošanos). Šo procesu sāka ciānbaktērijas. Tās bija pirmie organismi, kas fotosintēzes ceļā radīja brīvo skābekli. Mūsdienās lielākajai daļai organismu metabolismam ir nepieciešams skābeklis; tikai daži no tiem elpošanai var izmantot citus avotus.

Tāpēc ir sagaidāms, ka pirmie protoorganismi bija hemoautotrofi un neizmantoja aerobo elpošanu. Tie bija anaerobi.

Pašreizējie modeļi

Nav "standarta modeļa" par to, kā aizsākās dzīvība. Lielākā daļa pieņemto modeļu ir balstīti uz molekulāro bioloģiju un šūnu bioloģiju:

1. Tā kā ir piemēroti apstākļi, tiek radītas dažas pamata mazās molekulas. Tās sauc par dzīvības monomēriem. Aminoskābes ir viens no šo molekulu veidiem. To pierādīja 1953. gadā Stenlija L. Millera un Harolda K. Ureja veiktais Millera-Ureja eksperiments, un tagad mēs zinām, ka šie pamatelementi ir izplatīti visā kosmosā. Agrīnajai Zemei tie būtu bijuši visi.
2. Fosfolipīdi, kas var veidot lipīdu divkārtiņus - galveno šūnu membrānas sastāvdaļu.
3. Nukleotīdi, kas var savienoties nejaušās RNS molekulās. Tā rezultātā varēja rasties pašreplicējoši ribozīmi (RNS pasaules hipotēze).
4. Konkurence par substrātiem ļautu atlasīt mini-proteīnus fermentos. Šodienas šūnās olbaltumvielu sintēzei ļoti svarīga ir ribosoma, taču mums nav ne jausmas, kā tā attīstījusies.
5. Agrāk ribonukleīnskābes būtu bijušas katalizatori, bet vēlāk nukleīnskābes ir specializētas genomu izmantošanai.

Lai gan biomolekulu pamatkomponentu izcelsme nav atrisināta, tā nav tik strīdīga kā 2. un 3. posma nozīme un secība. Pamatķimikālijas, no kurām, domājams, ir izveidojusies dzīvība, ir šādas:

• Metāns (CH ₄),
• Amonjaks (NH ₃),
• Ūdens (H ₂O),
• Ūdeņraža sulfīds (H ₂S),
• oglekļa dioksīds (CO₂ ) vai oglekļa monoksīds (CO) un
• Fosfāti (PO ₄^3-).

Molekulārais skābeklis (O₂ ) un ozons (O₃ ) bija reti sastopami vai to nebija.

Trīs posmi

• 1. posms: bioloģisko monomēru izcelsme
• 2. posms: bioloģisko polimēru izcelsme
• 3. posms: evolūcija no molekulām līdz šūnām

Bernals ierosināja, ka evolūcija varētu būt sākusies agri, kaut kad starp 1. un 2. posmu.

Pašreizējie modeļi

Nav "standarta modeļa" par to, kā aizsākās dzīvība. Lielākā daļa pieņemto modeļu ir balstīti uz molekulāro bioloģiju un šūnu bioloģiju:

1. Tā kā ir piemēroti apstākļi, tiek radītas dažas pamata mazās molekulas. Tās sauc par dzīvības monomēriem. Aminoskābes ir viens no šo molekulu veidiem. To pierādīja 1953. gadā Stenlija L. Millera un Harolda K. Ureja veiktais Millera-Ureja eksperiments, un tagad mēs zinām, ka šie pamatelementi ir izplatīti visā kosmosā. Agrīnajai Zemei tie būtu bijuši visi.
2. Fosfolipīdi, kas var veidot lipīdu divkārtiņus - galveno šūnu membrānas sastāvdaļu.
3. Nukleotīdi, kas var savienoties nejaušās RNS molekulās. Tā rezultātā varēja rasties pašreplicējoši ribozīmi (RNS pasaules hipotēze).
4. Konkurence par substrātiem ļautu atlasīt mini-proteīnus fermentos. Šodienas šūnās olbaltumvielu sintēzei ļoti svarīga ir ribosoma, taču mums nav ne jausmas, kā tā attīstījusies.
5. Agrāk ribonukleīnskābes būtu bijušas katalizatori, bet vēlāk nukleīnskābes ir specializētas genomu izmantošanai.

Lai gan biomolekulu pamatkomponentu izcelsme nav atrisināta, tā nav tik strīdīga kā 2. un 3. posma nozīme un secība. Pamatķimikālijas, no kurām, domājams, ir izveidojusies dzīvība, ir šādas:

• Metāns (CH ₄),
• Amonjaks (NH ₃),
• Ūdens (H ₂O),
• Ūdeņraža sulfīds (H ₂S),
• oglekļa dioksīds (CO₂ ) vai oglekļa monoksīds (CO) un
• Fosfāti (PO ₄^3-).

Molekulārais skābeklis (O₂ ) un ozons (O₃ ) bija reti sastopami vai to nebija.

Trīs posmi

• 1. posms: bioloģisko monomēru izcelsme
• 2. posms: bioloģisko polimēru izcelsme
• 3. posms: evolūcija no molekulām līdz šūnām

Bernals ierosināja, ka evolūcija varētu būt sākusies agri, kaut kad starp 1. un 2. posmu.

Organisko molekulu izcelsme

Agrīnajā Zemes stadijā ir trīs organisko molekulu avoti:

1. organiskā sintēze, izmantojot enerģijas avotus (piemēram, ultravioleto gaismu vai elektrisko izlādi).
2. piegādā ārpuszemes objekti, piemēram, oglekli saturoši meteorīti (hondrīti);
3. organiskā sintēze, ko izraisa trieciena triecieni.

Šo avotu aplēses liecina, ka smagā bombardēšana pirms 3,5 miljardiem gadu ir radījusi pieejamus organisko vielu daudzumus, kas ir salīdzināmi ar citu enerģijas avotu radītajiem daudzumiem.

Millera eksperiments un pirmatnējā zupa

1953. gadā students Stenlijs Millers un viņa profesors Harolds Urejs veica eksperimentu, kas parādīja, kā organiskās molekulas varēja veidoties agrīnajā Zemes stadijā no neorganiskiem prekursoriem.

Tagad slavenajā Millera-Ureja eksperimentā tika izmantots ļoti reducēts gāzu - metāna, amonjaka un ūdeņraža - maisījums, lai veidotu pamata organiskos monomērus, piemēram, aminoskābes. Tagad mēs zinām, ka vairāk nekā pirmajā Zemes vēstures pusē tās atmosfērā gandrīz nebija skābekļa.

Fox eksperimenti

Pagājušā gadsimta 50. un 60. gados Sidnijs V. Fokss (Sidney W. Fox) pētīja spontānu peptīdu struktūru veidošanos apstākļos, kādi varētu būt pastāvējuši Zemes vēstures sākumā. Viņš pierādīja, ka aminoskābes pašas par sevi var veidot mazus peptīdus. Šīs aminoskābes un mazos peptīdus varēja veicināt slēgtu sfērisku membrānu, ko sauc par mikrosfērām, veidošanos.

Organisko molekulu izcelsme

Agrīnajā Zemes stadijā ir trīs organisko molekulu avoti:

1. organiskā sintēze, izmantojot enerģijas avotus (piemēram, ultravioleto gaismu vai elektrisko izlādi).
2. piegādā ārpuszemes objekti, piemēram, oglekli saturoši meteorīti (hondrīti);
3. organiskā sintēze, ko izraisa trieciena triecieni.

Šo avotu aplēses liecina, ka smagā bombardēšana pirms 3,5 miljardiem gadu ir radījusi pieejamus organisko vielu daudzumus, kas ir salīdzināmi ar citu enerģijas avotu radītajiem daudzumiem.

Millera eksperiments un pirmatnējā zupa

1953. gadā students Stenlijs Millers un viņa profesors Harolds Urejs veica eksperimentu, kas parādīja, kā organiskās molekulas varēja veidoties agrīnajā Zemes stadijā no neorganiskiem prekursoriem.

Tagad slavenajā Millera-Ureja eksperimentā tika izmantots ļoti reducēts gāzu - metāna, amonjaka un ūdeņraža - maisījums, lai veidotu pamata organiskos monomērus, piemēram, aminoskābes. Tagad mēs zinām, ka vairāk nekā pirmajā Zemes vēstures pusē tās atmosfērā gandrīz nebija skābekļa.

Fox eksperimenti

Pagājušā gadsimta 50. un 60. gados Sidnijs V. Fokss (Sidney W. Fox) pētīja spontānu peptīdu struktūru veidošanos apstākļos, kādi varētu būt pastāvējuši Zemes vēstures sākumā. Viņš pierādīja, ka aminoskābes pašas par sevi var veidot mazus peptīdus. Šīs aminoskābes un mazos peptīdus varēja veicināt slēgtu sfērisku membrānu, ko sauc par mikrosfērām, veidošanos.

Īpaši nosacījumi

Daži zinātnieki ir ierosinājuši īpašus nosacījumus, kas varētu atvieglot šūnu sintēzi.

Māla pasaule

A. Greiems Kērnss-Smits ierosināja māla modeli dzīvības rašanās modelim. Mālu teorija liecina, ka sarežģītas organiskās molekulas pakāpeniski radās uz iepriekš pastāvējušas neorganiskas platformas, proti, silikātu kristāliem šķīdumā.

Dziļi karstas biosfēras modelis

20. gadsimta 70. gados Tomass Golds (Thomas Gold) izvirzīja teoriju, ka dzīvība vispirms attīstījās nevis uz Zemes virsmas, bet gan vairākus kilometrus zem tās. Deviņdesmito gadu beigās atklātās nanobes (pavedienu struktūras, kas ir mazākas par baktērijām, bet var saturēt DNS dziļi iežos) varētu apstiprināt Goldes teoriju.

Pašlaik ir pietiekami labi zināms, ka Zemes nelielā dziļumā (līdz pieciem kilometriem zem virsmas) mikrobioloģiskā dzīvība ir bagātīga ekstrēmofīlo arheju, nevis labāk zināmo eubaktēriju (kas dzīvo pieejamākos apstākļos) veidā.

Golds apgalvoja, ka izdzīvošanai ir nepieciešama barības plūsma no dziļa, nesasniedzama avota, jo dzīvība, kas rodas organisko vielu peļķē, visticamāk, patērēs visu savu barību un iznīks. Golds izvirzīja teoriju, ka pārtikas plūsma rodas, izplūstot pirmatnējam metānam no Zemes mantijas.

Pašorganizācija un replikācija

Dzīvo sistēmu raksturīga iezīme ir pašorganizācija un pašatjaunošanās. Arī nedzīvām molekulām dažkārt ir raksturīgas šīs iezīmes, ja ir piemēroti apstākļi. Piemēram, Mārtins un Rasels pierādīja, ka šūnu membrānas, kas atdala saturu no apkārtējās vides, un pašorganizējošas redoksreakcijas ir visvairāk saglabājušās dzīvo organismu īpašības. Viņi apgalvo, ka šāda neorganiska matērija, visticamāk, būtu dzīvības pēdējais kopīgais priekštečs.

Īpaši nosacījumi

Daži zinātnieki ir ierosinājuši īpašus nosacījumus, kas varētu atvieglot šūnu sintēzi.

Māla pasaule

A. Greiems Kērnss-Smits ierosināja māla modeli dzīvības rašanās modelim. Mālu teorija liecina, ka sarežģītas organiskās molekulas pakāpeniski radās uz iepriekš pastāvējušas neorganiskas platformas, proti, silikātu kristāliem šķīdumā.

Dziļi karstas biosfēras modelis

20. gadsimta 70. gados Tomass Golds (Thomas Gold) izvirzīja teoriju, ka dzīvība vispirms attīstījās nevis uz Zemes virsmas, bet gan vairākus kilometrus zem tās. Deviņdesmito gadu beigās atklātās nanobes (pavedienu struktūras, kas ir mazākas par baktērijām, bet var saturēt DNS dziļi iežos) varētu apstiprināt Goldes teoriju.

Pašlaik ir pietiekami labi zināms, ka Zemes nelielā dziļumā (līdz pieciem kilometriem zem virsmas) mikrobioloģiskā dzīvība ir bagātīga ekstrēmofīlo arheju, nevis labāk zināmo eubaktēriju (kas dzīvo pieejamākos apstākļos) veidā.

Golds apgalvoja, ka izdzīvošanai ir nepieciešama barības plūsma no dziļa, nesasniedzama avota, jo dzīvība, kas rodas organisko vielu peļķē, visticamāk, patērēs visu savu barību un iznīks. Golds izvirzīja teoriju, ka pārtikas plūsma rodas, izplūstot pirmatnējam metānam no Zemes mantijas.

Pašorganizācija un replikācija

Dzīvo sistēmu raksturīga iezīme ir pašorganizācija un pašatjaunošanās. Arī nedzīvām molekulām dažkārt ir raksturīgas šīs iezīmes, ja ir piemēroti apstākļi. Piemēram, Mārtins un Rasels pierādīja, ka šūnu membrānas, kas atdala saturu no apkārtējās vides, un pašorganizējošas redoksreakcijas ir visvairāk saglabājušās dzīvo organismu īpašības. Viņi apgalvo, ka šāda neorganiska matērija, visticamāk, būtu dzīvības pēdējais kopīgais priekštečs.

Teorijas

RNS pasaules hipotēze

Saskaņā ar šo hipotēzi RNS darbojas gan kā enzīms, gan kā gēnu konteiners. Vēlāk DNS pārņēma tās ģenētisko lomu.

RNS pasaules hipotēze paredz, ka uz ribonukleīnskābi (RNS) balstīta dzīvība radās pirms pašreizējās dzīvības pasaules, kuras pamatā ir dezoksiribonukleīnskābe (DNS), RNS un olbaltumvielas. RNS spēj gan glabāt ģenētisko informāciju kā DNS, gan katalizēt ķīmiskās reakcijas kā enzīmi. Iespējams, ka tā ir nodrošinājusi pirmšūnu dzīvību un bijusi nozīmīgs solis ceļā uz šūnu dzīvību.

Ir daži pierādījumi, kas apstiprina šo ideju:

1. Ir dažas RNS, kas darbojas kā enzīmi.
2. Daži vīrusi iedzimtības nodrošināšanai izmanto RNS.
3. Daudzām šūnas pamatdaļām (tām, kas attīstās vislēnāk) ir nepieciešama RNS.

Metabolisms un olbaltumvielas

Šī ideja liecina, ka olbaltumvielas vispirms darbojās kā enzīmi, radot vielmaiņu. Pēc tam DNS un RNS sāka darboties kā gēnu konteineri.

Šai idejai ir arī daži pierādījumi, kas to apstiprina.

1. Olbaltumvielas kā ferments ir ļoti svarīgs mūsdienu cilvēka dzīvē.
2. Dažas aminoskābes Millera-Ureja eksperimentā veidojas no vairāk pamatķīmiskām vielām. Daži šo ideju noliedz, jo proteīni nevar paši sevi kopēt.

Lipīdi

Šajā shēmā membrānas, kas veidotas no lipīdu divkārtu slāņiem, parādās agrīnā stadijā. Kad organiskās ķimikālijas ir pievienotas, ir iespējama sarežģītāka bioķīmija.

Teorijas

RNS pasaules hipotēze

Saskaņā ar šo hipotēzi RNS darbojas gan kā enzīms, gan kā gēnu konteiners. Vēlāk DNS pārņēma tās ģenētisko lomu.

RNS pasaules hipotēze paredz, ka uz ribonukleīnskābi (RNS) balstīta dzīvība radās pirms pašreizējās dzīvības pasaules, kuras pamatā ir dezoksiribonukleīnskābe (DNS), RNS un olbaltumvielas. RNS spēj gan glabāt ģenētisko informāciju kā DNS, gan katalizēt ķīmiskās reakcijas kā enzīmi. Iespējams, ka tā ir nodrošinājusi pirmšūnu dzīvību un bijusi nozīmīgs solis ceļā uz šūnu dzīvību.

Ir daži pierādījumi, kas apstiprina šo ideju:

1. Ir dažas RNS, kas darbojas kā enzīmi.
2. Daži vīrusi iedzimtības nodrošināšanai izmanto RNS.
3. Daudzām šūnas pamatdaļām (tām, kas attīstās vislēnāk) ir nepieciešama RNS.

Metabolisms un olbaltumvielas

Šī ideja liecina, ka olbaltumvielas vispirms darbojās kā enzīmi, radot vielmaiņu. Pēc tam DNS un RNS sāka darboties kā gēnu konteineri.

Šai idejai ir arī daži pierādījumi, kas to apstiprina.

1. Olbaltumvielas kā ferments ir ļoti svarīgs mūsdienu cilvēka dzīvē.
2. Dažas aminoskābes Millera-Ureja eksperimentā veidojas no vairāk pamatķīmiskām vielām. Daži šo ideju noliedz, jo proteīni nevar paši sevi kopēt.

Lipīdi

Šajā shēmā membrānas, kas veidotas no lipīdu divkārtu slāņiem, parādās agrīnā stadijā. Kad organiskās ķimikālijas ir pievienotas, kļūst iespējama sarežģītāka bioķīmija.

Panspermija

Tā ir ideja, ko ierosināja Arrēniuss un attīstīja Freds Hoils (Fred Hoyle), ka dzīvība radusies citur Visumā un uz Zemes nonākusi sporu veidā. Tā nav teorija par to, kā radās dzīvība, bet gan teorija par to, kā tā varēja izplatīties. Tā varēja izplatīties, piemēram, ar meteorītu palīdzību.

Daži ierosina, ka agrīnais Marss bija labāka vieta dzīvības sākšanai nekā agrīnā Zeme. Molekulas, kas apvienojās, lai veidotu ģenētisko materiālu, ir sarežģītākas nekā organisko (oglekļa bāzes) ķīmisko vielu "pirmatnējā zupa", kas uz Zemes pastāvēja pirms četriem miljardiem gadu. Ja RNS bija pirmais ģenētiskais materiāls, tad boru un molibdēnu saturoši minerāli varētu palīdzēt tā veidošanā. Šie minerāli uz Marsa bija daudz izplatītāki nekā uz Zemes.

Panspermija

Tā ir ideja, ko ierosināja Arrēniuss un attīstīja Freds Hoils (Fred Hoyle), ka dzīvība radusies citur Visumā un uz Zemes nonākusi sporu veidā. Tā nav teorija par to, kā radās dzīvība, bet gan teorija par to, kā tā varēja izplatīties. Tā varēja izplatīties, piemēram, ar meteorītu palīdzību.

Daži ierosina, ka agrīnais Marss bija labāka vieta dzīvības sākšanai nekā agrīnā Zeme. Molekulas, kas apvienojās, lai veidotu ģenētisko materiālu, ir sarežģītākas nekā organisko (oglekļa bāzes) ķīmisko vielu "pirmatnējā zupa", kas uz Zemes pastāvēja pirms četriem miljardiem gadu. Ja RNS bija pirmais ģenētiskais materiāls, tad boru un molibdēnu saturoši minerāli varētu palīdzēt tā veidošanā. Šie minerāli uz Marsa bija daudz izplatītāki nekā uz Zemes.

Saistītās lapas

• Astrobioloģija
• Senākās zināmās dzīvības formas

Saistītās lapas

• Astrobioloģija
• Senākās zināmās dzīvības formas