Οι 7 θεωρίες για την προέλευση της ζωής

Η ζωή στη Γη άρχισε πάνω από 3 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, ξεκινώντας από τον πιο βασικό μονοκύτταρο οργανισμό και φθάνοντας σε μια εκθαμβωτική σειρά πολυπλοκότητας κατά τη διάρκεια των χρόνων που πέρασαν. Αλλά πώς αναπτύχθηκαν από την αρχέγονη σούπα οι πρώτοι οργανισμοί στο μόνο γνωστό χώρο για τη ζωή στο σύμπαν;

Εδώ είναι οι επτά επιστημονικές θεωρίες για την προέλευση της ζωής πάνω στη Γη.

Ηλεκτρικός σπινθήρας


 Οι ηλεκτρικοί σπινθήρες μπορούν να παραγάγουν τα αμινοξέα και τα σάκχαρα από μια ατμόσφαιρα γεμάτη με νερό, μεθάνιο, αμμωνία και υδρογόνο, όπως παρουσιάστηκε στο διάσημο πείραμα των Miller-Urey το 1953, προτείνοντας ότι η αστραπή μπορεί να έχει βοηθήσει στην δημιουργία των βασικών δομικών μονάδων της ζωής στη Γη στις πρώτες ημέρες της. Μετά δε από πολλά εκατομμύρια χρόνια, μπόρεσαν να σχηματιστούν μεγαλύτερα και πιο σύνθετα μόρια . Αν και η έρευνα από τότε έχει αποκαλύψει ότι η πρώιμη ατμόσφαιρα της Γης ήταν στην πράξη φτωχή σε υδρογόνο, οι επιστήμονες έχουν προτείνει ότι ηφαιστειογενής προέλευσης νέφη στην πρώιμη ατμόσφαιρα μπορεί να είχαν γεμίσει την ατμόσφαιρα με μεθάνιο, αμμωνία και υδρογόνο και να ενώθηκαν με την αστραπή.


Κοινότητα αργίλου

Τα πρώτα μόρια της ζωής μπορεί να έχουν συναντηθεί στην άργιλο, σύμφωνα με μια ιδέα που διαμορφώθηκε από τον οργανικό χημικό Alexander Graham Cairns-Smith στο Πανεπιστήμιο της Γλασκώβης. Αυτές οι επιφάνειες όχι μόνο μπορεί να είχαν συγκεντρώσει αυτές τις οργανικές ενώσεις μαζί, αλλά και τις βοήθησαν να οργανωθούν σε μοτίβα σαν τα γονίδιά μας τώρα.

Ο κύριος ρόλος του DNA είναι να αποθηκεύει πληροφορίες για τον τρόπο με τον οποίο άλλα μόρια πρέπει να διευθετούνται ή να οργανώνονται. Οι γενετικές ακολουθίες στο DNA είναι ουσιαστικά οδηγίες για τον τρόπο με τον οποίο τα αμινοξέα πρέπει να οργανώνονται στις πρωτεΐνες. Ο Cairns-Smith προτείνει ότι ορισμένοι ορυκτοί κρύσταλλοι στην άργιλο θα μπορούσαν να έχουν οργανώσει τα οργανικά μόρια σε οργανωμένα σχέδια. Μετά από εκεί, τα οργανικά μόρια ανάλαβαν αυτήν την δουλειά και αυτο-οργανώθηκαν.

• Υποθαλάσσιοι διέξοδοι αερίων

Η θεωρία των υποθαλάσσιων αεραγωγών προτείνει ότι η ζωή μπορεί να είχε ξεκινήσει σε υποβρύχιες υδροθερμικές διεξόδους, που ανέβλυζαν τα βασικά μόρια πλούσια σε υδρογόνο απαραίτητα για τη ζωή. Οι βραχώδεις κρυψώνες τους θα μπορούσαν έπειτα να έχουν συνενώσει αυτά τα μόρια, προσφέροντας τους ορυκτούς καταλύτες για τις κρίσιμες αντιδράσεις. Ακόμα και τώρα, αυτές οι υδροθερμικές υποθαλάσσιες διέξοδοι, πλούσιες σε χημική και θερμική ενέργεια, στηρίζουν δραστήρια οικοσυστήματα.

• Ψυχρό ξεκίνημα

Ο πάγος μπορεί να είχε καλύψει τους ωκεανούς πριν 3 δισεκατομμύριο χρόνια, δεδομένου ότι ο ήλιος ήταν τότε κατά ένα τρίτο λιγότερο φωτεινός από ότι είναι τώρα. Αυτό το στρώμα του πάγου, με πάχος ενδεχομένως λίγες εκατοντάδες μέτρα, μπορεί να είχε προστατεύσει τις εύθραυστες οργανικές ενώσεις κάτω στο νερό από το υπεριώδες φως και την καταστροφή από τις επιδράσεις των κοσμικών ακτίνων. Το κρύο μπορεί να είχε βοηθήσει, επίσης, αυτά τα μόρια α επιζήσουν περισσότερο, επιτρέποντας έτσι να γίνουν οι βασικές αντιδράσεις.

• Κόσμος RNA

Σήμερα οι πρωτεΐνες χρειάζονται το DNA προκειμένου να φτιαχτούν, και το DNA τις πρωτεΐνες για να σχηματιστεί, γι αυτό και οι επιστήμονες απορούν πώς μπόρεσαν αυτά τα δύο να έχουν σχηματιστεί το ένα χωρίς το άλλο; Η απάντηση γι αυτό το ζήτημα μπορεί να είναι το RNA, που μπορεί να αποθηκεύσει πληροφορίες όπως και το DNA, να παίξει το ρόλο ενός ενζύμου, όπως οι πρωτεΐνες, και να βοηθήσει στην δημιουργία τόσο του DNA όσο και των πρωτεϊνών. Αργότερα το DNA και οι πρωτεΐνες  διαδέχθηκαν αυτόν τον "RNA κόσμο," επειδή αυτά είναι περισσότερο αποδοτικά. Το RNA υπάρχει ακόμα και εκτελεί διάφορες λειτουργίες στους οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένης και της δράσης του ως on-off διακόπτης για μερικά γονίδια. Μα ένα ερώτημα παραμένει ακόμα: πώς ξεκίνησε το RNA; Και ενώ μερικοί επιστήμονες νομίζουν ότι το μόριο θα μπορούσε να έχει προκύψει αυθόρμητα στη Γη, άλλοι λένε ότι ήταν πολύ απίθανο να έχει συμβεί αυτό.

Άλλα νουκλεϊκά οξέα που έχουν προταθεί επίσης εκτός από το RNA, είναι το εσωτερικό PNA ή TNA.

• Απλή εκκίνηση

Αντί η ζωή να αναπτυχθεί από σύνθετα μόρια όπως είναι το RNA, μπορεί να έχει ξεκινήσει με μικρότερα μόρια αλληλεπιδρώντας το ένα με το άλλο σε κύκλους αντιδράσεων. Αυτά μπορεί να είχαν βρεθεί μέσα σε απλές κάψες, συγγενείς με τις μεμβράνες των κυττάρων, και με τον χρόνο θα μπορούσαν να έχουν εξελιχθεί κάποια πιο σύνθετα μόρια, που εκτελούσαν αυτές τις αντιδράσεις καλύτερα από όσο τα μικρότερα, σενάρια που ονομάστηκαν  μοντέλα "πρώτα ο μεταβολισμός", σε αντιδιαστολή με το μοντέλο "πρώτα το γονίδιο" της υπόθεσης του RNA κόσμου.

• Πανσπερμία

Ίσως η ζωή να μην  άρχισε στη Γη, αλλά να παρουσιάστηκε εδώ ερχόμενη από κάπου αλλού στο διάστημα, μια ιδέα γνωστή ως πανσπερμία. Παραδείγματος χάριν, βράχοι σε τακτικά διαστήματα εκτινάσσονται από τον Άρη λόγω κοσμικών συγκρούσεων, και αρκετοί Αρειανοί μετεωρίτες έχουν βρεθεί στη Γη, και έτσι μερικοί ερευνητές έχουν κάνει αμφιλεγόμενες προτάσεις ότι έφεραν μικρόβια εδώ, κάνοντας μας ενδεχομένως όλους να έχουμε Αρειανή προέλευση. Άλλοι επιστήμονες έχουν προτείνει ακόμη και ότι η ζωή μπορεί να έχει κάνει ωτοστόπ στους κομήτες από άλλα συστήματα άστρων. Εντούτοις, ακόμα κι αν αυτή η άποψη ήταν αληθινή, το θέμα για το πώς άρχισε η ζωή πάνω στη Γη μεταφέρεται στο πώς άρχισε η ζωή αλλού στο διάστημα.

Πολλά και ενδιαφέροντα παλιά σχετικά άρθρα:

• 50 χρόνια από τη δημιουργία της αρχέγονης σούπας της ζωής

• Λιθοπανσπερμία: η θεωρία της διάδοσης της ζωής μέσα σε ένα σμήνος άστρων

• Ερωτήσεις για την προέλευση της ζωής

• Η αρχή της ζωής: Η αναζήτηση για το πρώτο αντιγραφέα

• Το δύσκολο πρόβλημα της προέλευσης της ζωής

• Η άργιλος μπορεί να έχει ενεργήσει ως "αρχέγονη μήτρα" για τα πρώτα οργανικά μόρια

• Ωκεάνεια γκέυζερς μπορεί να κρατούν το κλειδί της κατανόησης για την εξέλιξη μας

• Ποια ζεστή λίμνη; Τα απολιθώματα υποδεικνύουν ότι η ζωή ξεκίνησε σε μια θερμή πηγή στα βάθη της θάλασσας

• Φυσικοχημικοί βρίσκουν ότι η ζωή ξεκίνησε στον πάγο

  
  
  physics4u.wordpress.com