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Definizione di biogenesi

L’abiogenesi è la creazione di molecole organiche da forze diverse dagli organismi viventi. Mentre gli organismi possono creare legami carbonio-carbonio con relativa facilità grazie agli enzimi, farlo altrimenti richiede grandi apporti di energia. All’inizio della storia della scienza, questo fatto è stato usato per contestare l’evoluzione, poiché non si poteva concepire come le molecole organiche potessero essere prodotte da fonti non organiche. La teoria dell’abiogenesi come teoria evolutiva ha avuto molto credito quando Stanley Miller ha condotto il suo famoso esperimento cercando di dimostrare l’inizio inorganico della vita.

Miller ha combinato vari gas che si pensava esistessero nelle prime fasi della Terra. Questi gas venivano combinati in una camera e scossi con una grande quantità di elettricità per settimane. Dopo il processo, Miller analizzava i campioni. Trovò che le molecole avevano iniziato il processo di combinazione in molecole più avanzate. Miller teorizzò che nel corso di miliardi di anni, queste molecole potevano combinarsi in versioni auto-replicanti, come l’RNA e il DNA. Ulteriori esperimenti di laboratorio hanno confermato queste scoperte nei decenni successivi. Diversi esperimenti molto precisi hanno fornito prove sufficienti che molte delle strutture molecolari delle cellule potrebbero essere create da soluzioni inorganiche con un input di energia. Polipeptidi (proteine) e RNA sono stati entrambi sintetizzati in questo modo.

La sintesi di proteine e RNA in laboratorio è una prova cruciale per la teoria dell’abiogenesi. Si pensa che l’abiogenesi di queste molecole potrebbe portare a molecole di RNA autoreplicanti. Sia le proteine che le molecole di RNA sono note per agire come catalizzatori. Queste molecole, prodotte dall’abiogenesi, potrebbero catalizzare importanti reazioni che potrebbero portare alla replicazione dell’RNA e alla produzione di complessi come il ribosoma, che traduce le proteine dai messaggi di RNA. La formazione di queste due molecole attraverso l’abiogenesi dimostra che i primi passi della teoria dell’abiogenesi potrebbero aver avuto luogo. A causa della grande quantità di energia utilizzata, alcuni scienziati sostengono che la teoria dell’abiogenesi non considera la quantità di fulmini e altre fonti di energia nella prima atmosfera.

Teoria dell’abiogenesi

La teoria dell’abiogenesi è la teoria che tutta la vita è iniziata da molecole inorganiche, che si sono ricombinate in modi diversi a causa dell’input di energia. Queste diverse forme alla fine formarono una molecola autoreplicante, che potrebbe aver usato le altre molecole prodotte dall’abiogenesi per iniziare a creare le strutture di base della vita, come la cellula.

Proprio come le popolazioni cambiano nel tempo nell’evoluzione degli organismi, l’evoluzione delle molecole comporta il cambiamento delle molecole nel tempo. Gli scienziati ipotizzano che le prime molecole auto-replicanti furono probabilmente molecole di RNA. Alcune molecole di RNA hanno una nota capacità di catalizzare la formazione di nuove molecole di RNA, come si è visto nei ribosomi di quasi tutte le creature sulla Terra. Una di queste prime molecole di RNA si è formata nel modo giusto, in modo da produrre una molecola di RNA identica ad essa. La concentrazione di questa molecola nel brodo prebiotico aumentò drasticamente, e la molecola interagì ulteriormente con se stessa e con alcune proteine formatesi intorno ad essa, sempre per abiogenesi.

Alla fine, la molecola di RNA acquisì mutazioni che le permisero di sintetizzare una proteina che avrebbe prodotto altro RNA. Altre mutazioni causarono la creazione di proteine che sintetizzavano filamenti di DNA dall’RNA. Così nacque il genoma dell’organismo moderno. Nel corso di milioni di anni di storia evolutiva, i cambiamenti si sono accumulati lentamente in queste molecole, dando origine alla complessità della vita che vediamo oggi. Vari scienziati che studiano la teoria dell’abiogenesi discutono sul punto esatto in cui l’abiogenesi passa alla biogenesi. Argomenti simili possono essere visti nel caso in cui i virus costituiscano o meno organismi viventi. L’abiogenesi, per definizione, è semplicemente la creazione di molecole organiche da fonti inorganiche. Non implica necessariamente dove inizia la vita.

• Evoluzione – Il processo che cambia le popolazioni di organismi nel tempo, adattandole all’ambiente.
• Inorganico – Molecole contenenti poco carbonio, non prodotte negli organismi viventi.
• Organico – Molecole sintetizzate negli organismi viventi che contengono molti legami carbonio-carbonio.
• Ribosoma – Una delle prime macchine cellulari, capace di produrre proteine da molecole di RNA e aminoacidi.

Quiz

1. Un virus si attacca a una cellula e inietta il suo DNA in una cellula. Le proteine e le strutture della cellula creano proteine dal DNA, che creano altri casi di DNA e proteine virali. Attualmente, i virus non sono considerati “viventi”. Questa è abiogenesi?
A. Sì, perché il virus non è un organismo vivente ma sta creando proteine.
B. No, perché la cellula è ancora responsabile dei nuovi materiali.
C. Sì, ma solo se non c’è carbonio nel nuovo materiale.

2. Quale delle seguenti è una critica valida alla teoria dell’abiogenesi? I livelli di energia necessari per produrre molecole auto-replicanti non sono possibili al di fuori del laboratorio.
B. Non possiamo sapere com’era l’atmosfera della pre-Terra.
C. Se l’RNA si fosse formato prima, non ci sarebbe stata ragione per il DNA.

3. Perché le molecole si combinano naturalmente in natura? Sono naturalmente attratte l’una dall’altra.
B. I prodotti delle loro reazioni sono più stabili.
C. Tutte le precedenti.