Abiogenezis definíció
Az abiogenezis a szerves molekuláknak az élő szervezetektől eltérő erők általi létrehozása. Míg az élőlények az enzimeknek köszönhetően viszonylag könnyen képesek szén-szén kötéseket létrehozni, addig egyébként ehhez nagy energiabefektetés szükséges. A tudomány történetének korai szakaszában ezt a tényt az evolúció vitatására használták fel, mivel nem lehetett elképzelni, hogyan jöhetnének létre szerves molekulák nem szerves forrásokból. Az abiogenezis mint evolúciós elmélet akkor kapott nagy hitelt, amikor Stanley Miller elvégezte híres kísérletét, amellyel az élet szervetlen kezdetét próbálta bizonyítani.
Miller különböző gázokat kombinált, amelyekről úgy gondolták, hogy a Föld legkorábbi szakaszában léteztek. Ezeket a gázokat egy kamrában egyesítették, és heteken keresztül nagy mennyiségű elektromossággal sokkolták. A kísérlet után Miller elemezte a mintákat. Megállapította, hogy a molekulák megkezdték a fejlettebb molekulákká való egyesülés folyamatát. Miller elmélete szerint ezek a molekulák évmilliárdok alatt olyan önreprodukáló változatokká egyesülhetnek, mint az RNS és a DNS. A későbbi évtizedekben további laboratóriumi kísérletek igazolták ezeket a megállapításokat. Számos nagyon pontos kísérlet elegendő bizonyítékot szolgáltatott arra, hogy a sejtek számos molekulaszerkezete szervetlen oldatokból energiabefektetéssel létrehozható. Polipeptideket (fehérjéket) és RNS-t is sikerült ilyen módon szintetizálni.
A fehérjék és az RNS laboratóriumi szintézise egyaránt az abiogenezis elmélet egyik döntő bizonyítéka. Úgy gondoljuk, hogy ezeknek a molekuláknak az abiogenezise vezethetett önreprodukáló RNS-molekulákhoz. Mind a fehérjék, mind az RNS-molekulákról ismert, hogy katalizátorként működnek. Ezek az abiogenezis által létrehozott molekulák fontos reakciókat katalizálhatnak, amelyek az RNS replikációjához és olyan komplexek előállításához vezethetnek, mint a riboszóma, amely az RNS-üzenetekből fehérjéket fordít le. E két molekula abiogenezis révén történő keletkezése bizonyítja, hogy az abiogenezis elméletének első lépései megtörténhettek. A felhasznált nagy mennyiségű energia miatt egyes tudósok azzal érvelnek, hogy az abiogenezis-elmélet nem veszi figyelembe a villámlás és más energiaforrások mennyiségét a korai légkörben.
Abiogenezis-elmélet
Az abiogenezis-elmélet az az elmélet, amely szerint minden élet szervetlen molekulákból indult, amelyek energiabevitel hatására különböző módon rekombinálódtak. Ezek a különböző formák végül egy önreprodukáló molekulát alkottak, amely az abiogenezis során keletkezett más molekulákat felhasználva kezdhette el létrehozni az élet alapvető struktúráit, például a sejtet.
Amint ahogyan az élőlények evolúciója során a populációk idővel változnak, a molekulák evolúciója a molekulák időbeli változásával jár. A tudósok feltételezik, hogy az első önreprodukáló molekulák valószínűleg RNS-molekulák voltak. Egyes RNS-molekulákról ismert, hogy képesek katalizálni új RNS-molekulák képződését, amint azt a Föld szinte valamennyi élőlényének riboszómáiban láthatjuk. Az egyik ilyen korai RNS-molekula éppen úgy alakult ki, hogy egy vele azonos RNS-molekulát hozott létre. Ennek a molekulának a koncentrációja a prebiotikus levesben drasztikusan megnőtt, és a molekula további kölcsönhatásba lépett önmagával és néhány, szintén abiogenezis révén körülötte kialakult fehérjével.
Az RNS-molekula végül olyan mutációkat szerzett, amelyek lehetővé tették, hogy olyan fehérjét szintetizáljon, amely további RNS-t termel. Más mutációk hatására olyan fehérjék jöttek létre, amelyek RNS-ből DNS-szálakat szintetizáltak. Így született meg a modern szervezet genomja. Az evolúció több millió éves története során a változások lassan felhalmozódtak ezekben a molekulákban, és így alakult ki az élet mai komplexitása. Az abiogenezis elméletét tanulmányozó különböző tudósok vitatkoznak arról, hogy pontosan mikor vált át az abiogenezis biogenezisbe. Hasonló vitákat láthatunk abban az esetben is, hogy a vírusok élő szervezetnek minősülnek-e vagy sem. Az abiogenezis definíció szerint egyszerűen szerves molekulák keletkezését jelenti szervetlen forrásokból. Nem feltétlenül jelenti azt, hogy hol kezdődik az élet.
- Evolúció – Az a folyamat, amely idővel megváltoztatja a szervezetek populációit, alkalmazkodva a környezethez.
- Szervetlen – Kevés szenet tartalmazó molekulák, amelyek nem az élő szervezetekben keletkeznek.
- Szerves – Az élő szervezetekben szintetizálódó, sok szén-szén kötést tartalmazó molekulák.
- Riboszóma – Az egyik első sejtgépezet, amely RNS-molekulákból és aminosavakból képes fehérjéket előállítani.
Kvíz
1. Egy vírus, amely egy sejthez kötődik, és bejuttatja DNS-ét a sejtbe. A sejt fehérjéi és struktúrái a DNS-ből fehérjéket hoznak létre, amelyek újabb vírusos DNS- és fehérjehalmazokat hoznak létre. Jelenleg a vírusokat nem tekintik “élőnek”. Ez az abiogenezis?
A. Igen, mert a vírus nem élő szervezet, de fehérjéket hoz létre.
B. Nem, mert az új anyagokért továbbra is a sejt a felelős.
C. Igen, de csak akkor, ha az új anyagban nincs szén.
2. Az alábbiak közül melyik az abiogenezis elmélet jogos kritikája?
A. Az önreprodukáló molekulák előállításához szükséges energiaszintek nem lehetségesek a laboratóriumon kívül.
B. Nem tudhatjuk, hogy milyen volt a Föld előtti légkör.
C. Ha az RNS alakult volna ki először, akkor nem lenne szükség a DNS-re.
3. Miért egyesülnek a molekulák természetes módon a természetben?
A. Természetes módon vonzódnak egymáshoz.
B. Reakcióik termékei stabilabbak.
C. A fentiek mindegyike.