Abiogenese Definitie
Abiogenese is het ontstaan van organische moleculen door andere krachten dan levende organismen. Terwijl organismen dankzij enzymen betrekkelijk gemakkelijk koolstof-koolstofverbindingen kunnen maken, vereist dit anders een grote energie-input. Vroeg in de geschiedenis van de wetenschap werd dit feit gebruikt om de evolutie te betwisten, omdat men zich niet kon voorstellen hoe organische moleculen konden worden geproduceerd uit niet-organische bronnen. De theorie van abiogenesis als evolutietheorie kreeg veel krediet toen Stanley Miller zijn beroemde experiment uitvoerde om het anorganische begin van het leven te bewijzen.
Miller combineerde verschillende gassen die verondersteld werden te bestaan in de vroegste stadia van de Aarde. Deze gassen werden gecombineerd in een kamer, en wekenlang geschokt met grote hoeveelheden elektriciteit. Na de proef analyseerde Miller de monsters. Hij ontdekte dat de moleculen waren begonnen met het proces van samenvoeging tot meer geavanceerde moleculen. Miller theoretiseerde dat deze moleculen zich over miljarden jaren zouden kunnen combineren tot zelfreplicerende versies, zoals RNA en DNA. Deze bevindingen werden in de daaropvolgende decennia door verdere laboratoriumexperimenten bevestigd. Verscheidene zeer nauwkeurige experimenten hebben voldoende bewijs geleverd dat veel van de moleculaire structuren van cellen uit anorganische oplossingen konden worden gecreëerd met inbreng van energie. Polypeptiden (proteïnen) en RNA zijn beide op deze wijze gesynthetiseerd.
De synthese van zowel proteïnen als RNA in het laboratorium is een cruciaal bewijsstuk voor de abiogenese theorie. Men denkt dat de abiogenese van deze moleculen zou kunnen leiden tot zelfreplicerende RNA moleculen. Zowel van eiwitten als van RNA-moleculen is bekend dat zij als katalysator werken. Deze door abiogenese geproduceerde moleculen zouden belangrijke reacties kunnen katalyseren die kunnen leiden tot de replicatie van RNA en de productie van complexen zoals het ribosoom, dat eiwitten vertaalt uit RNA boodschappen. De vorming van deze twee moleculen door abiogenese bewijst dat de eerste stappen in de abiogenesetheorie zouden kunnen hebben plaatsgevonden. Vanwege de grote hoeveelheid energie die gebruikt wordt, stellen sommige wetenschappers dat de abiogenese theorie geen rekening houdt met de hoeveelheid bliksem en andere energiebronnen in de vroege atmosfeer.
Abiogenese Theorie
Abiogenese theorie is de theorie dat al het leven begon uit anorganische moleculen, die op verschillende manieren recombineerden als gevolg van energie-inbreng. Deze verschillende vormen vormden uiteindelijk een zichzelf replicerend molecuul, dat mogelijk de andere moleculen die door abiogenese werden geproduceerd gebruikte om te beginnen met het creëren van de basisstructuren van het leven, zoals de cel.
Net zoals populaties in de loop der tijd veranderen in de evolutie van organismen, gaat de evolutie van moleculen gepaard met het veranderen van moleculen in de loop der tijd. Wetenschappers speculeren dat de eerste zelfreplicerende moleculen waarschijnlijk RNA-moleculen waren. Van sommige RNA-moleculen is bekend dat zij in staat zijn de vorming van nieuwe RNA-moleculen te katalyseren, zoals te zien is in de ribosomen van bijna alle schepselen op aarde. Een van deze vroege RNA-moleculen vormde zich precies goed, zodat het een RNA-molecuul produceerde dat identiek was aan het RNA-molecuul. De concentratie van dit molecuul in de prebiotische soep nam drastisch toe, en het molecuul interacteerde verder met zichzelf en enkele eiwitten die eromheen werden gevormd, eveneens door abiogenese.
Op den duur kreeg het RNA-molecuul mutaties waardoor het een eiwit kon synthetiseren dat meer RNA zou produceren. Andere mutaties zorgden ervoor dat eiwitten werden aangemaakt die uit RNA DNA-strengen synthetiseerden. Zo werd het genoom van het moderne organisme geboren. In de loop van miljoenen jaren evolutionaire geschiedenis stapelden de veranderingen zich langzaam op in deze moleculen, waardoor de complexiteit van het leven ontstond die we vandaag de dag zien. Verschillende wetenschappers die de abiogenese-theorie bestuderen, twisten over het precieze punt waarop abiogenese overgaat in biogenese. Soortgelijke argumenten zijn te vinden in het geval van de vraag of virussen al dan niet levende organismen zijn. Abiogenese is per definitie eenvoudigweg het ontstaan van organische moleculen uit anorganische bronnen. Het impliceert niet noodzakelijkerwijs waar het leven begint.
- Evolutie – Het proces dat populaties van organismen in de loop van de tijd verandert, door ze aan te passen aan de omgeving.
- Anorganisch – Moleculen die weinig koolstof bevatten, niet gemaakt in levende organismen.
- Organisch – Moleculen gesynthetiseerd in levende organismen die veel koolstof-koolstofbindingen bevatten.
- Ribosoom – Een van de eerste cellulaire machines, in staat om eiwitten te produceren uit RNA-moleculen en aminozuren.
Quiz
1. Een virus hecht zich aan een cel, en injecteert zijn DNA in een cel. De eiwitten en structuren van de cel maken uit het DNA eiwitten, die meer virale DNA- en eiwitgevallen creëren. Momenteel worden virussen niet als “levend” beschouwd. Is dit abiogenesis?
A. Ja, want het virus is geen levend organisme, maar het maakt wel eiwitten aan.
B. Nee, want de cel is nog steeds verantwoordelijk voor de nieuwe materialen.
C. Ja, maar alleen als er geen koolstof in het nieuwe materiaal zit.
2. Welke van de volgende punten is een geldige kritiek op de abiogenese theorie?
A. De energieniveaus die nodig zijn om zelfreplicerende moleculen te produceren zijn niet mogelijk buiten het lab.
B. We kunnen niet weten hoe de atmosfeer van vóór de aarde eruit zag.
C. Als RNA zich eerst zou hebben gevormd, zou er geen reden zijn voor DNA.
3. Waarom zouden moleculen zich in de natuur op natuurlijke wijze met elkaar verbinden?
A. Ze worden van nature tot elkaar aangetrokken.
B. De producten van hun reacties zijn stabieler.
C. Alle bovenstaande.