Inhalt
- Abiogenese, Definition und Überblick
- Abiogenese ist keine spontane Erzeugung
- Theoretische Grundlagen der Abiogenese
- Die experimentelle Basis für die Abiogenese
- Weitere theoretische Erklärungen zur Abiogenese
- Spezifische Probleme mit dem zweiten Teil der Abiogenese
- First Life: Alternative Theorien zur Entstehung des Lebens auf der Erde
Während es in Charles Darwins Evolutionstheorie darum geht, wie sich Arten verändern, um sich an ihre Umwelt anzupassen, geht es nicht um die Frage, wie das Leben ursprünglich begann. Zu einem Zeitpunkt, sicherlich als der Planet noch heiß und geschmolzen war, gab es kein Leben auf der Erde, obwohl wir wissen, dass sich das Leben später entwickelte.
Die Frage ist, Wie sind frühe irdische Lebensformen entstanden??
Es gibt verschiedene Theorien darüber, wie die Grundbausteine lebender Organismen entstanden sind. Der Mechanismus, wie nicht lebende Materie wurde sich selbst replizierende lebende Organismen und dann werden komplexe Lebensformen nicht vollständig verstanden.
Es hat einige Lücken, aber Abiogenese setzt sich mit interessanten Konzepten auseinander und beginnt mit einer Erklärung.
Abiogenese, Definition und Überblick
Abiogenese ist der natürliche Prozess, durch den lebende Organismen aus nicht lebenden organischen Molekülen entstanden sind. Einfache Elemente, die zu Verbindungen kombiniert werden; Die Verbindungen wurden strukturierter und umfassten verschiedene Substanzen. Schließlich wurden einfache organische Verbindungen gebildet und verknüpft, um komplexe Moleküle wie z Aminosäuren.
Aminosäuren sind die Bausteine der Proteine, die die Basis organischer Prozesse bilden. Die Aminosäuren könnten sich zu Proteinketten zusammengeschlossen haben. Diese Proteine hätten sich selbst replizieren und die Grundlage für einfache Lebensformen bilden können.
Ein solcher Prozess könnte heute auf der Erde nicht stattfinden, da die notwendigen Voraussetzungen nicht mehr gegeben sind. Die Bildung organischer Moleküle setzt die Anwesenheit einer warmen Brühe voraus, die die Substanzen enthält, die für das Erscheinen dieser organischen Moleküle erforderlich sind.
Elemente und einfache Verbindungen wie Wasserstoff, Kohlenstoff, Phosphate und Zucker müssen zusammen vorliegen. Ein Energiequelle wie UV-Strahlen oder Blitzentladungen würde ihnen helfen, zu binden. Bedingungen wie diese mögen vor 3,5 Millionen Jahren bestanden haben, als angenommen wird, dass das Leben auf der Erde begonnen hat. Die Abiogenese beschreibt die Mechanismen, wie dies geschehen sein könnte.
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Abiogenese ist keine spontane Erzeugung
Sowohl die Abiogenese als auch die spontane Erzeugung lassen vermuten, dass das Leben dies kann stammen aus nicht lebender Materie, aber die Details der beiden sind völlig unterschiedlich. Während die Abiogenese eine gültige Theorie ist, die nicht widerlegt wurde, ist die spontane Erzeugung eine veraltete Überzeugung, die sich als falsch erwiesen hat.
Die beiden Theorien unterscheiden sich in drei wesentlichen Punkten. Die Theorie der Abiogenese besagt, dass:
Die Theorie der spontanen Erzeugung besagt, dass:
Früher glaubten Wissenschaftler an die spontane Erzeugung, aber heute glaubt auch die breite Öffentlichkeit nicht mehr, dass Fliegen aus verdorbenem Fleisch stammen oder Mäuse aus Müll. Einige Wissenschaftler stellen auch die Frage, ob die Abiogenese eine gültige Theorie ist, aber sie konnten keine bessere Alternative vorschlagen.
Theoretische Grundlagen der Abiogenese
Wie das Leben entstanden sein könnte, schlug der russische Wissenschaftler Alexander Oparin 1924 und der britische Biologe J.B.S. Haldane im Jahr 1929. Beide gingen davon aus, dass die frühe Erde eine Umgebung hat, die reich an Ammoniak, Kohlendioxid, Wasserstoff und Kohlenstoff ist, den Bausteinen organischer Moleküle.
Ultraviolette Strahlen und Blitze lieferten die Energie für chemische Reaktionen, die es diesen Molekülen ermöglichen würden, sich zu verbinden.
Eine typische Reaktionskette würde wie folgt ablaufen:
Während die Theorie konsistente und glaubwürdige Konzepte präsentierte, erwiesen sich einige der Schritte als schwierig, unter Laborbedingungen durchzuführen, die versuchten, jene auf der frühen Erde zu simulieren.
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Die experimentelle Basis für die Abiogenese
In den frühen 1950er Jahren beschlossen der amerikanische Doktorand Stanley Miller und sein Berater Harold Urey, die Oparin-Haldane-Abiogenese-Theorie zu testen, indem sie eine frühe Erdumgebung nachbildeten. Sie mischten die einfachen Verbindungen und Elemente aus der Theorie in Luft und entließen Funken durch die Mischung.
Bei der Analyse der resultierenden chemischen Reaktionsprodukte konnten sie nachweisen Aminosäuren, die während der Simulation erzeugt wurden. Dieser Beweis, dass der erste Teil der Theorie korrekt war, stützte spätere Experimente, die versuchten, aus den Aminosäuren Replikationsmoleküle zu erzeugen. Diese Versuche waren erfolglos.
Nachfolgende Untersuchungen ergaben, dass die präbiotische Atmosphäre der frühen Erde wahrscheinlich mehr Sauerstoff und weniger andere Schlüsselsubstanzen enthielt als die im Miller-Urey-Experiment verwendete Probe. Dies führte zu der Frage, ob die Schlussfolgerungen noch gültig waren.
Seitdem haben einige Experimente unter Verwendung einer korrigierten Atmosphärenzusammensetzung auch organische Moleküle wie Aminosäuren gefunden, was die ursprünglichen Schlussfolgerungen stützt.
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Weitere theoretische Erklärungen zur Abiogenese
Auch wenn festgestellt wird, dass die Bedingungen für die Erzeugung einfacher organischer Verbindungen gegeben waren prebiotische ErdeDer Weg zu lebenden Zellen ist umstritten. Es gibt drei Möglichkeiten, wie relativ einfache Verbindungen wie Aminosäuren letztendlich zu einem sich selbst erhaltenden Leben werden können:
Die Schritte ab Aminosäuren waren ein ernstes Problem, und keiner der verschiedenen theoretischen Pfade wurde bis Mai 2019 erfolgreich simuliert.
Spezifische Probleme mit dem zweiten Teil der Abiogenese
Es besteht kein Zweifel, dass a Simulation der frühen Erdatmosphäre können vergleichsweise komplexe Moleküle produzieren, die die Bausteine der organischen Moleküle in lebenden Zellen sind. Es gibt jedoch verschiedene Probleme, die von den komplexen Molekülen zu den tatsächlichen Lebensformen führen. Diese schließen ein:
Wenn die Abiogenese nicht wie in der Theorie beschrieben abläuft, alternative ideen müssen in betracht gezogen werden.
First Life: Alternative Theorien zur Entstehung des Lebens auf der Erde
Da die Fortschritte bei der Abiogenese scheinbar blockiert sind, wurden alternative Theorien zur Entstehung des Lebens vorgeschlagen. Das Leben könnte in ähnlicher Weise wie die Abiogenese - Theorie entstanden sein, aber in geothermische Entlüftungen unter dem Meer oder in der Erdkruste, und es kann mehrmals an verschiedenen Orten passiert sein. Keine dieser Theorien stützt sich auf härtere Daten als die klassische Abiogenese.
In einer anderen Theorie, die die Abiogenese gänzlich aufgibt, haben Wissenschaftler vorgeschlagen, dass komplexe organische Verbindungen oder vollständige Lebensformen wie Viren von auf die Erde gebracht wurden Meteoriten oder Kometen. Die frühe Erde (primitive Erde) wurde während der Hadean-Zeit (vor etwa 4 bis 4,6 Milliarden Jahren), als das Leben begonnen haben könnte, heftig bombardiert.
Ohne genauere Daten ist die einzige Schlussfolgerung, dass die Entstehung des Lebens auf der Erde immer noch ein Rätsel ist.