THEORIE DER ABIOTISCHEN SYNTHESE: HAUPTMERKMALE - BIOLOGIE - 2025

Die Theorie der abiotischen Synthese ist ein Postulat, das besagt, dass das Leben von nicht lebenden Verbindungen stammt (abiotisch = nicht lebend). Es deutet darauf hin, dass das Leben allmählich aus der Synthese organischer Moleküle entstand. Unter diesen organischen Molekülen fallen Aminosäuren auf, die die Vorläufer komplexerer Strukturen sind, aus denen lebende Zellen entstehen.

Die Forscher, die diese Theorie vorschlugen, waren der russische Wissenschaftler Alexander Oparin und der britische Biochemiker John Haldane. Jeder dieser Wissenschaftler, der für sich selbst nachforschte, kam zu der gleichen Hypothese: Der Ursprung des Lebens auf der Erde lag in organischen und mineralischen Verbindungen (nicht lebende Materie), die zuvor in der primitiven Atmosphäre existierten.

John Haldane, einer der Förderer der abiotischen Synthesetheorie

Woraus besteht es?

Die Theorie der abiotischen Synthese legt fest, dass der Ursprung des Lebens auf der Erde auf der Mischung zwischen anorganischen und organischen Verbindungen beruht, die sich zu diesem Zeitpunkt in der Atmosphäre befanden und mit Wasserstoff, Methan, Wasserdampf beladen waren. Kohlendioxid und Ammoniak.

Oparin- und Haldane-Theorie

Oparin und Haldane glaubten, dass die frühe Erde eine reduzierende Atmosphäre hatte; das heißt, eine Atmosphäre mit wenig Sauerstoff, in der die vorhandenen Moleküle dazu neigen, ihre Elektronen abzugeben.

Anschließend würde sich die Atmosphäre allmählich ändern und einfache Moleküle wie molekularen Wasserstoff (H2), Methan (CH4), Kohlendioxid (CO2), Ammoniak (NH3) und Wasserdampf (H2O) entstehen lassen. Unter diesen Bedingungen schlugen sie vor, dass:

- Einfache Moleküle könnten unter anderem mit Energie aus den Sonnenstrahlen, elektrischen Entladungen aus Stürmen, der Wärme des Erdkerns und anderen Energiearten reagiert haben, die letztendlich die physikochemischen Reaktionen beeinflussten.

- Dies förderte die Bildung von Koazervaten (Systemen von Molekülen, aus denen laut Oparin das Leben stammt), die in den Ozeanen schwammen.

- In dieser "primitiven Brühe" wären die Bedingungen ausreichend, so dass die Bausteine ​​in nachfolgenden Reaktionen kombiniert werden könnten.

- Aus diesen Reaktionen wurden größere und komplexere Moleküle (Polymere) wie Proteine ​​und Nukleinsäuren gebildet, die wahrscheinlich durch das Vorhandensein von Wasser in Pools in der Nähe des Ozeans begünstigt wurden.

- Diese Polymere könnten zu Einheiten oder Strukturen zusammengesetzt worden sein, die erhalten und repliziert werden können. Oparin glaubte, dass es sich um "Kolonien" von Proteinen handeln könnte, die zur Durchführung des Metabolismus zusammengefasst wurden, und Haldane schlug vor, dass die Makromoleküle in Membranen eingeschlossen wurden, um zellähnliche Strukturen zu bilden.

Überlegungen zur Theorie

Die Details zu diesem Modell sind wahrscheinlich nicht ganz korrekt. Zum Beispiel glauben Geologen jetzt, dass die frühe Atmosphäre nicht schrumpfte, und es ist unklar, ob Teiche am Rande des Ozeans ein wahrscheinlicher Ort für das erste Auftreten von Leben sind.

Die Grundidee "eine allmähliche und spontane Bildung von Gruppen einfacher Moleküle, dann die Bildung komplexerer Strukturen und schließlich der Erwerb der Fähigkeit zur Selbstreplikation" bleibt jedoch der Kern der meisten Hypothesen über die Ursprünge der tatsächliches Leben.

Experimente zur Unterstützung der abiotischen Synthesetheorie

Miller und Urey experimentieren

1953 führten Stanley Miller und Harold Urey ein Experiment durch, um die Ideen von Oparin und Haldane zu testen. Sie fanden heraus, dass organische Moleküle unter reduzierenden Bedingungen, die denen der zuvor beschriebenen frühen Erde ähneln, spontan produziert werden können.

Miller und Urey bauten ein geschlossenes System, das eine Menge erwärmtes Wasser und eine Mischung von Gasen enthielt, von denen angenommen wurde, dass sie in der frühen Erdatmosphäre reichlich vorhanden sind: Methan (CH4), Kohlendioxid (CO2) und Ammoniak (NH3).

Um die Blitze zu simulieren, die die Energie liefern konnten, die für die chemischen Reaktionen benötigt wurde, die zum Auftreten der komplexeren Polymere führten, sandten Miller und Urey elektrische Entladungen durch eine Elektrode in ihrem experimentellen System.

Miller und Urey experimentieren

Nachdem Miller und Urey das Experiment eine Woche lang durchgeführt hatten, stellten sie fest, dass verschiedene Arten von Aminosäuren, Zuckern, Lipiden und anderen organischen Molekülen gebildet worden waren.

Große, komplexe Moleküle - wie DNA und Protein - fehlten. Das Miller-Urey-Experiment zeigte jedoch, dass sich zumindest einige der Bausteine ​​dieser Moleküle spontan aus einfachen Verbindungen bilden können.

Das Experiment von Juan Oró

Der spanische Wissenschaftler Juan Oró setzte seine Suche nach den Ursprüngen des Lebens fort und nutzte sein biochemisches Wissen, um unter Laborbedingungen andere für das Leben wichtige organische Moleküle zu synthetisieren.

Oró wiederholte die Bedingungen des Miller- und Urey-Experiments, bei dem Cyanidderivate in großen Mengen hergestellt wurden.

Mit diesem Produkt (Blausäure) sowie Ammoniak und Wasser konnte dieser Forscher Adeninmoleküle, eine der 4 stickstoffhaltigen DNA-Basen und eine der Komponenten von ATP, einem Grundmolekül zur Energieversorgung der meisten Lebewesen, synthetisieren .

Als dieser Befund 1963 veröffentlicht wurde, hatte er nicht nur einen wissenschaftlichen, sondern auch einen populären Einfluss, da er die Möglichkeit des spontanen Auftretens von Nukleotiden auf der frühen Erde ohne äußeren Einfluss zeigte.

Es gelang ihm auch, im Labor eine ähnliche Umgebung wie auf der primitiven Erde zu synthetisieren, andere organische Verbindungen, hauptsächlich Lipide, die Teil der Zellmembranen sind, einige Proteine ​​und aktive Enzyme, die für den Stoffwechsel wichtig sind.

Sydney Fox Experiment

1972 führten Sydney Fox und seine Mitarbeiter ein Experiment durch, mit dem sie Strukturen mit membran- und osmotischen Eigenschaften erzeugen konnten. das heißt, ähnlich wie lebende Zellen, die sie Proteinoid-Mikrokügelchen nannten.

Unter Verwendung einer trockenen Mischung von Aminosäuren erhitzten sie sie auf mäßige Temperaturen; so erreichten sie die Bildung von Polymeren. Diese Polymere bildeten, wenn sie in Salzlösung gelöst wurden, winzige Tröpfchen von der Größe einer Bakterienzelle, die bestimmte chemische Reaktionen ausführen konnte.

Diese Mikrokügelchen hatten eine durchlässige Doppelhülle, ähnlich wie derzeitige Zellmembranen, die es ihnen ermöglichten, abhängig von Änderungen in der Umgebung, in der sie sich befanden, zu hydratisieren und zu dehydrieren.

Alle diese Beobachtungen aus der Untersuchung von Mikrokügelchen zeigten eine Vorstellung von der Art der Prozesse, aus denen die ersten Zellen hervorgegangen sein könnten.

Alfonso Herreras Experiment

Andere Forscher führten ihre eigenen Experimente durch, um zu versuchen, die molekularen Strukturen zu replizieren, aus denen die ersten Zellen hervorgingen. Alfonso Herrera, ein mexikanischer Wissenschaftler, gelang es, künstlich Strukturen zu erzeugen, die er Sulfobios und Colpoids nannte.

Herrera verwendete Stoffgemische wie Ammoniumsulfocyanid, Ammoniumthiosanat und Formaldehyd, mit denen er kleine Strukturen mit hohem Molekulargewicht synthetisieren konnte. Diese schwefelreichen Strukturen waren ähnlich wie lebende Zellen organisiert, weshalb er sie Sulfobie nannte.

In ähnlicher Weise mischte er Olivenöl und Benzin mit kleinen Mengen Natriumhydroxid, um andere Arten von Mikrostrukturen zu erzeugen, die ähnlich wie Protozoen organisiert waren. er nannte diese Mikrokügelchen Colpoids.

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