Abiogeneesin määritelmä
Abiogeneesi on orgaanisten molekyylien syntymistä muiden voimien kuin elävien organismien toimesta. Vaikka eliöt voivat luoda hiili-hiili-sidoksia suhteellisen helposti entsyymien ansiosta, sen tekeminen muutoin vaatii suuria energiamääriä. Tieteen historian alkuaikoina tätä tosiasiaa käytettiin evoluution kiistämiseen, koska ei voitu käsittää, miten orgaanisia molekyylejä voitaisiin tuottaa epäorgaanisista lähteistä. Abiogeneesiteoria evoluutioteoriana sai paljon tunnustusta, kun Stanley Miller suoritti kuuluisan kokeensa, jolla hän yritti todistaa elämän epäorgaanisen alun.
Miller yhdisti erilaisia kaasuja, joiden uskottiin olleen olemassa maapallon alkuvaiheessa. Nämä kaasut yhdistettiin kammiossa, ja niitä sähköistettiin suurella sähkömäärällä viikkoja kerrallaan. Kokeiden jälkeen Miller analysoi näytteet. Hän havaitsi, että molekyylit olivat alkaneet yhdistyä kehittyneemmiksi molekyyleiksi. Miller teoretisoi, että miljardien vuosien kuluessa nämä molekyylit voisivat yhdistyä itsestään monistuviksi versioiksi, kuten RNA:ksi ja DNA:ksi. Myöhemmät laboratoriokokeet vahvistivat nämä havainnot myöhempinä vuosikymmeninä. Useat hyvin tarkat kokeet ovat antaneet riittävät todisteet siitä, että monet solujen molekyylirakenteet voitaisiin luoda epäorgaanisista liuoksista energian avulla. Sekä polypeptidejä (proteiineja) että RNA:ta on syntetisoitu tällä tavoin.
Sekä proteiinien että RNA:n synteesi laboratoriossa on ratkaiseva todiste abioogeneesiteorian puolesta. On ajateltu, että näiden molekyylien abioogeneesi voisi johtaa itseään monistaviin RNA-molekyyleihin. Sekä proteiinien että RNA-molekyylien tiedetään toimivan katalyytteinä. Nämä abioogeneesin tuottamat molekyylit voisivat katalysoida tärkeitä reaktioita, jotka voisivat johtaa RNA:n monistumiseen ja sellaisten kompleksien tuottamiseen kuin ribosomi, joka kääntää proteiineja RNA-viesteistä. Näiden kahden molekyylin muodostuminen abioogeneesin kautta todistaa, että abioogeneesiteorian ensimmäiset vaiheet ovat voineet toteutua. Käytetyn suuren energiamäärän vuoksi jotkut tutkijat väittävät, että abiogeneesiteoria ei ota huomioon salaman ja muiden energialähteiden määrää varhaisessa ilmakehässä.
Abiogeneesiteoria
Abiogeneesiteoria on teoria, jonka mukaan kaikki elämä on saanut alkunsa epäorgaanisista molekyyleistä, jotka ovat yhdistyneet uudelleen eri tavoin energian syötön vaikutuksesta. Nämä eri muodot muodostivat lopulta itseään monistavan molekyylin, joka on saattanut käyttää muita abioogeneesissä syntyneitä molekyylejä aloittaakseen elämän perusrakenteiden, kuten solun, luomisen.
Aivan kuten populaatiot muuttuvat ajan kuluessa eliöiden evoluutiossa, molekyylien evoluutio sisältää molekyylien muuttumisen ajan kuluessa. Tutkijat arvelevat, että ensimmäiset itseään monistavat molekyylit olivat todennäköisesti RNA-molekyylejä. Joillakin RNA-molekyyleillä tiedetään olevan kyky katalysoida uusien RNA-molekyylien muodostumista, kuten lähes kaikkien maapallon eliöiden ribosomeissa nähdään. Yksi näistä varhaisista RNA-molekyyleistä muodostui juuri oikealla tavalla niin, että se tuotti RNA-molekyylin, joka oli identtinen sen kanssa. Tämän molekyylin pitoisuus prebioottisessa keitossa kasvoi rajusti, ja molekyyli vuorovaikutti edelleen itsensä ja joidenkin sen ympärille muodostuneiden proteiinien kanssa, niin ikään abioogeneesin kautta.
Viimein RNA-molekyyli sai mutaatioita, joiden avulla se pystyi syntetisoimaan proteiinin, joka tuottaisi lisää RNA:ta. Toiset mutaatiot saivat aikaan proteiineja, jotka syntetisoivat RNA:sta DNA-juosteita. Näin syntyi modernin organismin genomi. Miljoonien vuosien evoluutiohistorian aikana näihin molekyyleihin kertyi hitaasti muutoksia, jotka synnyttivät nykyisin näkemämme elämän monimutkaisuuden. Eri tiedemiehet, jotka tutkivat abioogeneesiteoriaa, kiistelevät siitä, missä vaiheessa abioogeneesi siirtyy biogeneesiin. Samankaltaisia väitteitä voidaan esittää myös siitä, ovatko virukset eläviä organismeja vai eivät. Määritelmän mukaan abioogeneesi on yksinkertaisesti orgaanisten molekyylien syntymistä epäorgaanisista lähteistä. Se ei välttämättä tarkoita sitä, mistä elämä alkaa.
- Evoluutio – Prosessi, joka muuttaa eliöpopulaatioita ajan mittaan sopeutumalla ympäristöön.
- Epäorgaaninen – Molekyylit, jotka sisältävät vähän hiiltä ja joita ei synny elävissä organismeissa.
- Orgaaninen – Elävissä organismeissa syntetisoituja molekyylejä, jotka sisältävät paljon hiili-hiili-sidoksia.
- Ribosomi – Yksi ensimmäisistä solukoneista, joka kykeni tuottamaan proteiineja RNA-molekyyleistä ja aminohapoista.
Quiz
1. Virus, joka kiinnittyy soluun ja ruiskuttaa DNA:nsa soluun. Solun proteiinit ja rakenteet luovat DNA:sta proteiineja, jotka luovat lisää viruksen DNA:ta ja proteiinitapauksia. Tällä hetkellä viruksia ei pidetä ”elävinä”. Onko tämä abioogeneesi?
A. Kyllä, koska virus ei ole elävä organismi, mutta se luo proteiineja.
B. Ei, koska solu on edelleen vastuussa uusista materiaaleista.
C. Kyllä, mutta vain jos uudessa materiaalissa ei ole hiiltä.
2. Mikä seuraavista on pätevää kritiikkiä abioogeneesiteoriaa kohtaan?
A. Itsereplikoituvien molekyylien tuottamiseen tarvittavat energiatasot eivät ole mahdollisia laboratorion ulkopuolella.
B. Emme voi tietää, miltä maapalloa edeltävä ilmakehä näytti.
C. Jos RNA muodostui ensin, DNA:lle ei olisi mitään syytä.
3. Miksi molekyylit yhdistyvät luonnossa luonnollisesti?
A. Ne luonnostaan vetävät toisiaan puoleensa.
B. Niiden reaktioiden tuotteet ovat vakaampia.
C. Kaikki edellä mainitut.