Teori utama abiogenesis



itu abiogenesis Ini mengacu pada serangkaian proses dan langkah-langkah yang berasal dari bentuk kehidupan pertama di bumi, mulai dari blok monomer inert, yang seiring waktu berhasil meningkatkan kompleksitas mereka. Mengingat teori ini, kehidupan muncul dari molekul tidak hidup, di bawah kondisi yang tepat.

Sangat mungkin bahwa setelah abiogenesis menghasilkan sistem kehidupan yang sederhana, evolusi biologis akan bertindak untuk memunculkan semua bentuk kehidupan kompleks yang ada saat ini..

Beberapa peneliti percaya bahwa proses abiogenesis seharusnya terjadi setidaknya sekali dalam sejarah bumi untuk memunculkan organisme hipotetis LUCA atau leluhur bersama universal terakhir (dari singkatan dalam bahasa Inggris), leluhur bersama universal terakhir), sekitar 4 miliar tahun yang lalu.

Disarankan bahwa LUCA harus memiliki kode genetik berdasarkan pada molekul DNA, yang dengan empat basa yang dikelompokkan dalam kembar tiga, dikodifikasi untuk 20 jenis asam amino yang membentuk protein. Para peneliti mencoba memahami asal mula kehidupan mempelajari proses abiogenesis yang memunculkan LUCA.

Jawaban atas pertanyaan ini telah dipertanyakan secara luas dan seringkali ditutupi oleh kabut misteri dan ketidakpastian. Karena alasan ini, ratusan ahli biologi telah mengusulkan serangkaian teori yang melibatkan mulai dari munculnya sup purba hingga penjelasan yang berkaitan dengan xenobiologi dan astrobiologi..

Indeks

  • 1 Terdiri dari apakah itu??
  • 2 Asal usul kehidupan: teori
    • 2.1 Teori generasi spontan
    • 2.2. Penolakan terhadap generasi spontan
    • 2.3 Kontribusi dari Pasteur
    • 2.4 Panspermia    
    • 2.5 Teori kemosintetik
    • 2.6 Percobaan Miller dan Urey
    • 2.7 Pembentukan polimer
    • 2.8. Merekonsiliasi hasil Miller dan Pasteur
    • 2.9 Dunia RNA
  • 3 Konsep saat ini tentang asal usul kehidupan
  • 4 Istilah biogenesis dan abiogenesis
  • 5 Referensi

Terdiri dari apa itu??

Teori abiogenesis didasarkan pada proses kimia yang dengannya bentuk-bentuk kehidupan yang lebih sederhana muncul dari prekursor-prekursor tak bernyawa.

Diasumsikan bahwa proses abiogenesis terjadi secara terus menerus, berbeda dengan pandangan kemunculan secara tiba-tiba dalam suatu peristiwa keberuntungan. Dengan demikian, teori ini mengasumsikan adanya kontinum antara benda mati dan sistem kehidupan pertama.

Demikian juga, serangkaian skenario bervariasi disarankan di mana awal kehidupan dapat dimulai dari molekul anorganik. Umumnya lingkungan ini ekstrem dan berbeda dengan kondisi bumi saat ini.

Kondisi prebiotik yang diduga sering direproduksi di laboratorium untuk mencoba menghasilkan molekul organik, seperti percobaan Miller dan Urey yang terkenal.

Asal usul kehidupan: teori

Asal usul kehidupan telah menjadi salah satu topik paling kontroversial oleh para ilmuwan dan filsuf sejak zaman Aristoteles. Menurut pemikir penting ini, materi penguraian dapat ditransformasikan menjadi hewan dengan kehidupan berkat tindakan spontan dari alam.

Abiogenesis berdasarkan pemikiran Aristotelian dapat diringkas dalam frasa terkenalnya omne vivum ex vivo, yang berarti "semua kehidupan berasal dari kehidupan".

Berikutnya, sejumlah besar model, teori, dan spekulasi telah mencoba menjelaskan kondisi dan proses yang mengarah pada asal usul kehidupan..

Di bawah ini kita akan menjelaskan teori-teori yang paling menonjol, baik dari sudut pandang historis dan ilmiah, yang telah berusaha menjelaskan asal usul sistem kehidupan pertama:

Teori generasi spontan

Pada awal abad ke-17, dipostulatkan bahwa bentuk-bentuk kehidupan dapat muncul dari unsur-unsur tak bernyawa. Teori generasi spontan diterima secara luas oleh para pemikir saat itu karena mendapat dukungan dari Gereja Katolik. Dengan demikian, makhluk hidup dapat berkecambah baik orang tua maupun benda mati.

Di antara contoh paling terkenal yang digunakan untuk mendukung teori ini adalah munculnya cacing dan serangga lain dalam daging yang membusuk, katak yang muncul dari lumpur dan tikus yang muncul dari pakaian kotor dan keringat..

Bahkan, ada resep yang menjanjikan penciptaan hewan hidup. Misalnya, untuk dapat membuat tikus dari bahan tidak hidup, kami harus menggabungkan butiran gandum dengan pakaian kotor di lingkungan yang gelap dan dengan berlalunya hari tikus hidup muncul.

Pendukung campuran ini berpendapat bahwa keringat manusia dalam pakaian dan fermentasi gandum adalah agen yang mengarahkan pembentukan kehidupan..

Bantahan dari generasi spontan

Pada abad ketujuh belas mulai memperhatikan kekurangan dan kesenjangan dalam pernyataan teori generasi spontan. Baru pada tahun 1668 fisikawan Italia Francesco Redi menyusun desain eksperimental yang memadai untuk menolaknya.

Dalam eksperimennya yang terkontrol, Redi menempatkan potongan daging yang diiris halus yang dibungkus dengan kain muslin dalam wadah steril. Guci ini ditutup dengan kain kasa, sehingga tidak ada yang bisa menyentuh daging. Selain itu, percobaan diceritakan dengan serangkaian botol lain yang tidak tertutup.

Dengan berlalunya hari, cacing diamati hanya di guci yang ditemukan, karena lalat dapat dengan bebas masuk dan menyimpan telur. Dalam kasus toples tertutup, telur ditempatkan langsung pada kain kasa.

Dengan cara yang sama, peneliti Lazzaro Spallanzani mengembangkan serangkaian percobaan untuk menolak premis generasi spontan. Untuk ini, ia menguraikan serangkaian kaldu yang ia serahkan ke perebusan berkepanjangan untuk menghancurkan semua mikroorganisme yang akan tinggal di sana..

Namun, para pendukung generasi spontan mengklaim bahwa jumlah panas yang terkandung dalam kaldu itu berlebihan dan menghancurkan "kekuatan vital".

Kontribusi dari Pasteur

Kemudian, pada tahun 1864 ahli biologi dan kimiawan Perancis Louis Pasteur memutuskan untuk mengakhiri postulat dari generasi spontan..

Untuk memenuhi tujuan ini, Pasteur membuat wadah kaca yang dikenal sebagai "leher angsa", karena panjang dan melengkung di ujungnya, sehingga mencegah masuknya mikroorganisme apa pun..

Dalam wadah ini Pasteur merebus serangkaian kaldu yang tetap steril. Ketika leher salah satu dari mereka patah, itu menjadi terkontaminasi dan mikroorganisme berkembang biak dalam waktu singkat.

Bukti-bukti yang diberikan oleh Pasteur tidak dapat disangkal, berhasil menghancurkan sebuah teori yang bertahan selama lebih dari 2.500 tahun.

Panspermia    

Pada awal 1900-an, ahli kimia Swedia Svante Arrhenius menulis sebuah buku berjudul "Penciptaan dunia"Di mana ia menyarankan bahwa kehidupan datang dari ruang angkasa melalui spora yang tahan terhadap kondisi ekstrim.

Secara logis, teori panspermia dikelilingi oleh banyak kontroversi, selain itu tidak benar-benar memberikan penjelasan tentang asal usul kehidupan.

Teori kemosintetik

Dalam memeriksa eksperimen Pasteur, salah satu kesimpulan tidak langsung dari buktinya adalah bahwa mikroorganisme hanya berkembang dari yang lain, yaitu, kehidupan hanya dapat berasal dari kehidupan. Fenomena ini disebut "biogenesis".

Mengikuti perspektif ini, teori evolusi kimia akan muncul, dipimpin oleh Alexander Oparin dari Rusia dan orang Inggris John D. S. Haldane.

Visi ini, juga disebut teori kemosintetik Oparin-Haldane, mengusulkan bahwa dalam lingkungan prebiotik bumi memiliki atmosfer yang kekurangan oksigen dan uap air, metana, amonia, karbon dioksida, dan hidrogen yang tinggi, sehingga sangat mengurangi. 

Di lingkungan ini ada kekuatan yang berbeda seperti pelepasan listrik, radiasi matahari dan radioaktivitas. Kekuatan-kekuatan ini bekerja pada senyawa anorganik, sehingga menimbulkan molekul yang lebih besar, menciptakan molekul organik yang dikenal sebagai senyawa prebiotik.

Eksperimen Miller dan Urey

Pada pertengahan 1950-an, peneliti Stanley L. Miller dan Harold C. Urey berhasil menciptakan sistem cerdik yang mensimulasikan kondisi leluhur atmosfer di bumi mengikuti teori Oparin-Haldane.

Stanley dan Urey membuktikan bahwa di bawah kondisi "primitif" ini, senyawa anorganik sederhana dapat berasal dari molekul organik yang kompleks, sangat diperlukan untuk kehidupan, seperti asam amino, asam lemak, urea, dan lainnya..

Pembentukan polimer

Meskipun percobaan yang disebutkan sebelumnya menyarankan cara yang masuk akal dari mana biomolekul yang merupakan bagian dari sistem kehidupan berasal, mereka tidak menyarankan penjelasan tentang proses polimerisasi dan meningkatkan kompleksitas.

Ada beberapa model yang mencoba menjelaskan pertanyaan ini. Yang pertama melibatkan permukaan mineral padat, di mana area permukaan yang ditinggikan dan silikat dapat bertindak sebagai katalis untuk molekul karbon.

Di kedalaman laut, ventilasi hidrotermal merupakan sumber katalis yang tepat, seperti besi dan nikel. Menurut percobaan di laboratorium, logam ini berpartisipasi dalam reaksi polimerisasi.

Akhirnya, di lubang lautan terdapat kolam-kolam panas, yang dengan proses penguapan dapat mendukung konsentrasi monomer, mendorong pembentukan molekul yang lebih kompleks. Dalam asumsi ini, hipotesis "sup purba" didasarkan.

Rekonsiliasi hasil Miller dan Pasteur

Mengikuti urutan ide yang dibahas pada bagian sebelumnya, kami memiliki eksperimen Pasteur yang membuktikan bahwa kehidupan tidak muncul dari bahan lembam, sedangkan bukti Miller dan Urey menunjukkan bahwa jika itu terjadi, tetapi pada tingkat molekul.

Untuk dapat merekonsiliasi kedua hasil tersebut, perlu diingat bahwa komposisi atmosfer bumi saat ini sama sekali berbeda dengan atmosfer prebiotik..

Oksigen yang ada di atmosfer saat ini akan beroperasi sebagai "perusak" molekul-molekul dalam formasi. Juga perlu untuk mempertimbangkan bahwa sumber energi yang diduga mendorong pembentukan molekul organik tidak lagi hadir dengan frekuensi dan intensitas lingkungan prebiotik..

Semua bentuk kehidupan yang ada di Bumi terdiri dari serangkaian blok struktural besar dan biomolekul, yang disebut protein, asam nukleat, dan lipid. Dengan mereka Anda dapat "membangun" dasar kehidupan saat ini: sel.

Di dalam sel, kehidupan diabadikan, dan pada prinsip ini Pasteur mendasarkan dirinya untuk menegaskan bahwa setiap makhluk hidup harus berasal dari makhluk lain yang sudah ada sebelumnya..

Dunia RNA

Peran autokatalisis selama abiogenesis sangat penting, oleh karena itu salah satu hipotesis paling terkenal tentang asal usul kehidupan adalah dunia RNA, yang mendalilkan permulaan dari molekul rantai sederhana dengan kapasitas replikasi diri.

Gagasan RNA ini menunjukkan bahwa biokatalis pertama bukanlah molekul yang bersifat protein tetapi molekul RNA - atau polimer yang mirip dengan ini - dengan kemampuan untuk melakukan katalisis.

Asumsi ini didasarkan pada properti RNA untuk mensintesis fragmen pendek menggunakan penempaan yang mengarahkan proses, di samping mempromosikan pembentukan peptida, ester dan ikatan glikosidik.

Menurut teori ini, RNA leluhur dikaitkan dengan beberapa kofaktor seperti logam, pirimidin dan asam amino. Dengan kemajuan dan peningkatan kompleksitas dalam metabolisme, kemampuan untuk mensintesis polipeptida muncul.

Selama evolusi, RNA digantikan oleh molekul yang lebih stabil secara kimiawi: DNA.

Konsepsi saat ini tentang asal usul kehidupan

Saat ini diduga bahwa kehidupan berasal dari skenario ekstrem: daerah laut dekat cerobong gunung berapi di mana suhu bisa mencapai 250 ° C dan tekanan atmosfer melebihi 300 atmosfer.

Kecurigaan ini muncul karena keragaman bentuk kehidupan yang ditemukan di wilayah yang bermusuhan ini dan prinsip ini dikenal sebagai "teori dunia panas".

Lingkungan ini telah dijajah oleh archaebacteria, organisme yang mampu tumbuh, berkembang dan bereproduksi di lingkungan yang ekstrim, mungkin sangat mirip dengan kondisi prebiotik (termasuk konsentrasi oksigen rendah dan kadar CO yang tinggi).2).

Stabilitas termal dari lingkungan ini, perlindungan yang mereka berikan terhadap perubahan mendadak dan aliran gas konstan adalah beberapa atribut positif yang membuat cerobong asap dasar laut dan vulkanik cocok untuk asal usul kehidupan.

Istilah biogenesis dan abiogenesis

Pada tahun 1974, peneliti terkenal Carl Sagan menerbitkan sebuah artikel yang mengklarifikasi penggunaan istilah biogenesis dan abiogenesis. Menurut Sagan, kedua istilah tersebut telah disalahgunakan dalam artikel yang berkaitan dengan penjelasan tentang asal mula bentuk kehidupan pertama.

Di antara kesalahan-kesalahan ini adalah menggunakan istilah biogenesis sebagai antonimnya sendiri. Yaitu, biogenesis digunakan untuk menggambarkan asal usul kehidupan dari bentuk-bentuk makhluk hidup lainnya, sedangkan abiogenesis mengacu pada asal usul kehidupan dari benda tidak hidup.

Dalam hal ini, rute biokimia kontemporer dianggap biogenik dan jalur metabolisme prebiologis adalah abiogenik. Oleh karena itu, perlu memperhatikan penggunaan kedua istilah tersebut.

Referensi

  1. Bergman, J. (2000). Mengapa abiogenesis tidak mungkin. Lembaga Penelitian, Triwulan Masyarakat, 36(4).
  2. Pross, A., & Pascal, R. (2013). Asal usul kehidupan: apa yang kita ketahui, apa yang kita ketahui dan apa yang tidak akan pernah kita ketahui. Biologi Terbuka, 3(3), 120190.
  3. Sadava, D., & Purves, W. H. (2009). Hidup: ilmu biologi. Ed. Panamericana Medical.
  4. Sagan, C. (1974). Dengan istilah 'biogenesis' dan 'abiogenesis'. Asal-usul Kehidupan dan Evolusi Biosfer, 5(3), 529-529.
  5. Schmidt, M. (2010). Xenobiology: bentuk kehidupan baru sebagai alat biosafety utama. Bioessays, 32(4), 322-331.
  6. Serafino, L. (2016). Abiogenesis sebagai tantangan teoretis: Beberapa refleksi. Jourakhir biologi teoretis, 402, 18-20.