Hydrotermální hypotéza, co to je, pozadí a kritika

The hydrotermální hypotéza si klade za cíl vysvětlit primitivní podmínky, ve kterých první formy života vznikly na planetě Zemi, a navrhuje jako hlavní nastavení horké prameny umístěné v hlubinách oceánů.

Byla umístěna řada zdrojů termální vody s teplotami dosahujícími 350 ° C, kde obývá řada typických živočichů těchto podmínek, jako jsou mlži, červi, korýši, porifery a některé ostnokožci (hvězdice a jejich příbuzní).

Tento důkaz naznačuje, že prostředí hlubokého oceánu bylo pravděpodobně vhodné pro vznik života a první formy života byly chemoautotrofní mikroorganismy..

Kromě toho je vroucí voda domovem řady chemosyntetických bakterií, které získávají energii ze sirných látek, které jsou v tomto typu prostředí bohaté..

Chemosyntetické bakterie mají funkce producentů v ekosystémech, jsou základem potravinového řetězce, analogicky k roli rostlin v typických ekosystémech.

Myšlenky týkající se hydrotermální hypotézy se začaly objevovat počátkem roku 1977, kdy výzkumník Corliss provedl přímá pozorování v hydrotermálních systémech umístěných na ostrovech Galapágy..

Rejstřík článků

• 1 Pozadí a alternativní teorie
  • 1.1 Panspermie
  • 1.2 Abiotické modely
  • 1.3 RNA svět
• 2 Z čeho se skládá?
• 3 Kritiky teorie
• 4 Odkazy

Pozadí a alternativní teorie

Po několik desetiletí vědci navrhli desítky teorií, které se snaží vysvětlit původ života a příznivé prostředí, ve kterém se měl vyvíjet. Jak vznikl život, byla jednou z nejstarších a nejkontroverznějších vědeckých otázek.

Někteří autoři podporují primární původ metabolismu, zatímco jejich oponenti podporují genetický původ.

Panspermie

V polovině 20. století navrhl renomovaný vědec Arrhenius teorii panspermie nebo kosmologickou teorii. Tato myšlenka zvyšuje počátek života díky příchodu vesmírných mikroorganismů z planety, kde dříve existoval život..

Logicky kosmologická teorie neposkytuje nápady, které by tento problém řešily, protože nevysvětluje, jak na dané hypotetické planetě vznikl mimozemský život..

Navíc není příliš pravděpodobné, že mikroskopické entity, které kolonizovaly prebiotické prostředí, přežily podmínky vesmíru, dokud nedosáhly planety Země..

Abiotické modely

Abiotické modely navrhují, aby život vznikl na rozdíl od „mikrostruktur“ jako přechodných forem mezi organickými molekulami a formami raného života. Mezi hlavní obhájce této teorie patří Oparín, Sydney W. Fox a Alfonso F. Herrera.

Podle Oparina a Haldana jsou koacerváty probiotickými prekurzory života, vymezené plazmatickou membránou, která umožňuje interakci s jejich prostředím. Podle autorů vznikli před molekulami, které přenášejí genetickou informaci: DNA nebo RNA..

Stanley Miller a Harold Urey dokázali vybudovat důmyslný systém, který napodoboval „primitivní životní atmosféru“. Složky přítomné v hypotetické atmosféře, velmi odlišné od té současné, dokázaly syntetizovat organické molekuly nezbytné pro život (jako jsou aminokyseliny), když se použilo teplo a napětí..

Foxovi se podařilo získat mikrosféry podobné velikosti jako bakterie, které aminokyseliny vystavily zdroji tepla.

Stejným způsobem dosáhli další vědci syntézy organických molekul s použitím anorganických molekul jako suroviny, čímž vysvětlili původ života z abiotického prostředí..

Svět RNA

Další pozice původu života předpokládá jako hlavní událost vzhled molekul, které obsahují genetickou informaci. Různí autoři obhajují původ života z RNA a tvrdí, že tato molekula sloužila jako templát a zároveň katalyzátor.

Největším důkazem je existence ribozomů, molekul RNA schopných katalyzovat reakce a současně uchovávat informace v jejich nukleotidové sekvenci.

Z čeho se skládá?

Hydrotermální hypotéza navrhuje tato extrémní vodní prostředí jako vhodné místo pro syntézu organických sloučenin, které vedly ke vzniku živých organismů na Zemi..

Autoři této teorie jsou založeni na archeanských fosíliích, moderních podvodních hydrotermálních ventilačních systémech a teoretických a experimentálních pozorováních..

Hydrotermální systémy se vyznačují vysokými energetickými toky, vysoce redukujícím prostředím a bohatými minerálními jíly, které jsou ideálním povrchem pro katalytické reakce. Kromě toho má vysoké koncentrace CH₄, NH₃, H_dva a různé kovy.

Hypotéza spočívá v postupné přeměně CH₄, NH₃, H_dva v aminokyselinách, tyto v bílkovinách a poté ve složitějších polymerech, dokud nedosáhnou strukturovaného metabolismu a živých organismů.

Při zkoumání fosilií v prekambrických horninách byly nalezeny buněčné struktury z doby před 3,5 až 3,8 miliardami let v podmořských hydrotermálních soustavách..

Na rozdíl od předchozích hypotéz hydrotermální hypotéza navrhuje jako zdroj „primární polévky“ teplo jako zdroj energie, nikoli UV záření a elektrické výboje. Tento model dále navrhuje existenci gradientů prostředí, pokud jde o teplotu, pH a chemickou koncentraci..

Kritiky teorie

Ačkoli má hydrotermální hypotéza několik platných argumentů, není všeobecně přijímána. Jednou z kritik vzniku života ve zdroji termální vody je nesoulad a nedostatek informací o geologických modelech prebiotické éry..

Stejně tak základní molekuly pro vývoj života - jako jsou nukleové kyseliny, proteiny a membrány - by čelily okamžitému zničení kvůli vysokým teplotám hydrotermálního prostředí..

Je však také pravděpodobné, že první formy života byly termostabilní, podobné termofilním organismům, které dnes obývají extrémní prostředí..

Na druhou stranu se objevuje další nevýhoda související s koncentrací složek. Je nepravděpodobné, že by se život mohl vyvinout v obrovských prebiotických oceánech, kde by byly biomolekuly vysoce zředěny a rozptýleny..

Aby bylo prostředí vhodné pro vznik života, musí podporovat interakce mezi molekulami tak, aby vytvářely složitější entity; neřeďte je, jak by se stalo v hlubinách oceánu.

Zastánci hydrotermální teorie naznačují, že život mohl mít původ v ohraničených oblastech, které zabraňovaly ředění nově vytvořených molekul, jako jsou krátery..

Reference

1. Chatterjee, S. (2016). Symbiotický pohled na vznik života na kráterových jezerech s hydrotermálním dopadem. Fyzikální chemie Chemická fyzika, 18(30), 20033-20046.
2. Corliss, J. B., Baross, J. A., & Hoffman, S. E. (1981). Hypotéza týkající se vztahů mezi podmořskými horkými prameny a vznikem života na Zemi. Oceanologica Acta, speciální vydání.
3. Holm, N. G. (1992). Proč jsou hydrotermální systémy navrhovány jako věrohodné prostředí pro vznik života? v Mořské hydrotermální systémy a původ života (str. 5-14). Springer, Dordrecht.
4. Jheeta, S. (2017). Krajina vzniku života. Život, 7(2), 27.
5. Lanier, K.A., & Williams, L. D. (2017). Původ života: modely a data. Journal of Molecular Evolution, 84(2), 85-92.