NộI Dung
- Abiogenesis, định nghĩa và tổng quan
- Abiogenesis không phải là thế hệ tự phát
- Cơ sở lý thuyết cho Abiogenesis
- Cơ sở thí nghiệm cho sự phát sinh
- Giải thích thêm về lý thuyết của Abiogenesis
- Các vấn đề cụ thể với phần thứ hai của Abiogenesis
- Cuộc sống đầu tiên: Các lý thuyết thay thế về nguồn gốc của sự sống trên trái đất
Trong khi Charles Darwins Thuyết tiến hóa là về cách các loài thay đổi để thích nghi với môi trường của chúng, nó không giải quyết được câu hỏi về việc cuộc sống bắt đầu như thế nào. Tại một thời điểm, chắc chắn khi hành tinh vẫn còn nóng và nóng chảy, không có sự sống trên Trái đất, mặc dù chúng ta biết sự sống phát triển sau đó.
Câu hỏi là, sự sống hình thành từ trái đất sớm như thế nào?
Có một số lý thuyết về cách các khối xây dựng cơ bản của các sinh vật sống ra đời. Cơ chế làm thế nào vật chất không sinh tồn trở thành sinh vật tự sao chép và sau đó các dạng sống phức tạp không được hiểu đầy đủ.
Nó có một số khoảng trống, nhưng sinh sản đề cập đến các khái niệm thú vị và bắt đầu tại một lời giải thích.
Abiogenesis, định nghĩa và tổng quan
Sinh sản là quá trình tự nhiên mà các sinh vật sống phát sinh từ các phân tử hữu cơ không tồn tại. Các yếu tố đơn giản kết hợp để tạo thành các hợp chất; các hợp chất trở nên có cấu trúc hơn và liên quan đến các chất khác nhau. Cuối cùng, các hợp chất hữu cơ đơn giản được hình thành và liên kết để tạo ra các phân tử phức tạp như axit amin.
Axit amin là các khối xây dựng của protein tạo thành cơ sở của các quá trình hữu cơ. Các axit amin có thể đã kết hợp để tạo thành chuỗi protein. Những protein này có thể đã tự sao chép và tạo thành cơ sở cho các dạng sống đơn giản.
Quá trình như vậy không thể diễn ra trên Trái đất ngày nay vì các điều kiện cần thiết không còn tồn tại. Việc tạo ra các phân tử hữu cơ giả định sự hiện diện của nước dùng ấm có chứa các chất cần thiết cho các phân tử hữu cơ đó xuất hiện.
Các nguyên tố và các hợp chất đơn giản như hydro, carbon, phốt phát và đường đều phải có mặt cùng nhau. An nguồn năng lượng như tia cực tím hoặc phóng sét sẽ giúp họ gắn kết. Những điều kiện như thế này có thể đã tồn tại 3,5 triệu năm trước khi sự sống trên Trái đất được cho là bắt đầu. Abiogenesis chi tiết các cơ chế làm thế nào điều đó có thể xảy ra.
Nội dung liên quan: Louis Pasteur: Tiểu sử, phát minh, thí nghiệm & sự kiện
Abiogenesis không phải là thế hệ tự phát
Cả sinh sản và sinh sản tự phát đều đề xuất rằng cuộc sống có thể bắt nguồn từ vật chất không sống, nhưng các chi tiết của hai là hoàn toàn khác nhau. Mặc dù abiogenesis là một lý thuyết hợp lệ chưa được chứng minh, nhưng việc tạo ra tự phát là một niềm tin lỗi thời đã được chứng minh là không chính xác.
Hai lý thuyết khác nhau theo ba cách chính. Lý thuyết về abiogenesis nói rằng:
Lý thuyết về thế hệ tự phát nói rằng:
Các nhà khoa học từng tin vào thế hệ tự phát, nhưng ngày nay, ngay cả công chúng cũng không còn tin rằng ruồi đến từ thịt thối hay chuột đến từ rác. Một số nhà khoa học cũng đặt câu hỏi liệu abiogenesis có phải là một lý thuyết hợp lệ hay không, nhưng họ đã không thể đề xuất một giải pháp thay thế tốt hơn.
Cơ sở lý thuyết cho Abiogenesis
Làm thế nào cuộc sống có thể có nguồn gốc lần đầu tiên được đề xuất bởi nhà khoa học Nga Alexander Oparin vào năm 1924 và một lần nữa độc lập bởi nhà sinh học người Anh J.B.S. Haldane vào năm 1929. Cả hai đều cho rằng Trái đất sơ khai có môi trường giàu amoniac, carbon dioxide, hydro và carbon, các khối xây dựng của các phân tử hữu cơ.
Tia cực tím và sét cung cấp năng lượng cho các phản ứng hóa học cho phép các phân tử này liên kết với nhau.
Một chuỗi các phản ứng điển hình sẽ tiến hành như sau:
Trong khi lý thuyết trình bày các khái niệm nhất quán và đáng tin cậy, một số bước tỏ ra khó thực hiện trong các điều kiện phòng thí nghiệm cố gắng mô phỏng những người trên Trái đất sơ khai.
Nội dung liên quan: Các yếu tố của axit nucleic
Cơ sở thí nghiệm cho sự phát sinh
Đầu những năm 1950, sinh viên tốt nghiệp người Mỹ Stanley Miller và cố vấn tốt nghiệp Harold Urey đã quyết định thử nghiệm lý thuyết abiogenesis Oparin-Haldane bằng cách tái tạo một môi trường Trái đất sơ khai. Họ trộn các hợp chất và nguyên tố đơn giản từ lý thuyết trong không khí và thải tia lửa qua hỗn hợp.
Khi họ phân tích các sản phẩm phản ứng hóa học thu được, họ có thể phát hiện ra axit amin được tạo ra trong quá trình mô phỏng. Bằng chứng này cho thấy phần đầu tiên của lý thuyết đã được hỗ trợ chính xác cho các thí nghiệm sau này đã cố gắng tạo ra các phân tử sao chép từ các axit amin. Những thí nghiệm này đã không thành công.
Nghiên cứu sau đó cho thấy bầu khí quyển prebiotic của Trái đất sơ khai có thể có nhiều oxy hơn và ít chất quan trọng hơn so với mẫu được sử dụng trong thí nghiệm Miller-Urey. Điều này dẫn đến việc đặt câu hỏi liệu các kết luận có còn hiệu lực hay không.
Kể từ đó, một số thí nghiệm sử dụng chế phẩm khí quyển đã điều chỉnh cũng đã tìm thấy các phân tử hữu cơ như axit amin, do đó hỗ trợ cho kết luận ban đầu.
Nội dung liên quan: Chọn lọc tự nhiên: Định nghĩa, Lý thuyết Darwins, Ví dụ & Sự kiện
Giải thích thêm về lý thuyết của Abiogenesis
Ngay cả khi nó được thiết lập rằng các điều kiện để tạo ra các hợp chất hữu cơ đơn giản đã có mặt trên trái đất prebiotic, con đường đến các tế bào sống đã bị tranh chấp. Có ba cách hợp chất tương đối đơn giản như axit amin cuối cùng có thể trở thành tự duy trì sự sống:
Các bước từ axit amin trên là một vấn đề nghiêm trọng và không có con đường lý thuyết nào khác, kể từ tháng 5 năm 2019, đã được mô phỏng thành công.
Các vấn đề cụ thể với phần thứ hai của Abiogenesis
Không có nghi ngờ rằng một mô phỏng bầu khí quyển trái đất sơ khai có thể tạo ra các phân tử tương đối phức tạp là các khối xây dựng của các phân tử hữu cơ được tìm thấy trong các tế bào sống. Tuy nhiên, có một số vấn đề nhận được từ các phân tử phức tạp đến các dạng sống thực tế. Bao gồm các:
Nếu abiogenesis không diễn ra theo cách mà lý thuyết mô tả, ý tưởng thay thế phải được xem xét.
Cuộc sống đầu tiên: Các lý thuyết thay thế về nguồn gốc của sự sống trên trái đất
Với tiến bộ về abiogenesis dường như bị chặn, các lý thuyết thay thế cho nguồn gốc của sự sống đã được đề xuất. Sự sống có thể bắt nguồn từ một cách tương tự như lý thuyết abiogenesis nhưng trong lỗ thông hơi địa nhiệt dưới biển hoặc trong Vỏ trái đấtvà nó có thể đã xảy ra nhiều lần ở những nơi khác nhau. Không có lý thuyết nào trong số này có bất kỳ sự hỗ trợ dữ liệu cứng nào hơn phương pháp abiogen cổ điển.
Trong một lý thuyết khác từ bỏ hoàn toàn abiogenesis, các nhà khoa học đã đề xuất rằng các hợp chất hữu cơ phức tạp hoặc các dạng sống hoàn chỉnh như virus có thể đã được chuyển đến Trái đất bằng cách thiên thạch hoặc sao chổi. Trái đất sơ khai (Trái đất nguyên thủy) đã bị bắn phá dữ dội trong thời gian Hadean (khoảng 4 đến 4,6 tỷ năm trước) khi cuộc sống có thể bắt đầu.
Không có nhiều dữ liệu cứng hơn, kết luận duy nhất là chính xác sự sống trên Trái đất bắt nguồn như thế nào vẫn còn là một bí ẩn.