10 LÝ THUYẾT VỀ NGUỒN GỐC CỦA SỰ SỐNG - SINH HỌC - 2025

Các lý thuyết về nguồn gốc của sự sống cố gắng giải thích các sinh vật có nguồn gốc như thế nào. Làm thế nào mà sự sống nảy sinh như chúng ta biết, đó là một câu hỏi mà nhiều triết gia, thần học và khoa học đã đặt ra trong nhiều năm, trên thực tế, chúng ta có thể nói rằng hầu như từ khi con người là một con người.

Các tài liệu khoa học khác nhau cho thấy trái đất được hình thành cách đây khoảng 4,5-5 tỷ năm và là hóa thạch lâu đời nhất được biết đến, tương ứng với tàn tích của vi khuẩn lam được tìm thấy ở Tây Úc, có niên đại cách đây ít nhất 3,5 tỷ năm.

Hình ảnh từ WikiImages tại www.pixabay.com

Mặc dù không có hồ sơ hóa thạch hoặc bằng chứng địa chất cũ hơn, nhiều nhà khoa học đồng ý rằng các dạng sống khác có thể đã tồn tại trước đó, nhưng hóa thạch có thể đã bị phá hủy bởi nhiệt và sự thay đổi hình dạng của nhiều loại đá trong quá trình Precambrian.

Điều gì đã xảy ra trong gần 2 tỷ năm trôi qua kể từ khi hình thành trái đất và sự xuất hiện của những hóa thạch đầu tiên? Chính những sự kiện sinh học xảy ra vào thời điểm đó đã làm nên sự sống và là những điều gây tranh cãi rất nhiều trong cộng đồng khoa học ngày nay.

Tiếp theo, chúng ta sẽ tìm thấy một số giả thuyết chính do các tác giả khác nhau đưa ra để giải thích nguồn gốc của các sinh vật sống đầu tiên, từ đó các dạng sống “tiên tiến” nhất có lẽ đã tiến hóa.

Trái đất như thế nào trước khi sự sống xuất hiện?

Các dạng sống sớm nhất được biết đến trên Trái đất là các vi sinh vật hóa thạch giả định, được tìm thấy trong các miệng phun thủy nhiệt. Chúng được ước tính đã sống cách đây 4,28 tỷ năm.

Một số nhà khoa học cho rằng trái đất "ban đầu" bị tác động bởi các loại thiên thể khác nhau và nhiệt độ trên hành tinh này cao đến mức nước không ở trạng thái lỏng mà ở dạng khí.

Tuy nhiên, nhiều người đồng ý rằng vùng đất Precambrian có thể có nhiệt độ tương tự như đất liền ngày nay, nghĩa là nước có thể ở dạng lỏng, cô đặc lại để tạo thành đại dương, biển và hồ.

Mặt khác, bầu khí quyển trên cạn được cho là đang khử mạnh (không có hoặc rất ít oxy tự do), do đó sau khi tiếp xúc với các dạng năng lượng khác nhau, các hợp chất hữu cơ đầu tiên có thể được hình thành.

Các lý thuyết chính về nguồn gốc sự sống

- Cuộc sống theo thế hệ tự phát

Aristotle, tiền thân của thế hệ tự phát

Từ người Hy Lạp đến nhiều nhà khoa học vào giữa thế kỷ 19, đề xuất đã được chấp nhận rằng các sinh vật sống có thể phát sinh một cách tự nhiên, không cần các sinh vật cha mẹ khác, từ vật chất "không sống".

Do đó, trong nhiều thế kỷ, các nhà tư tưởng khác nhau đã tin rằng côn trùng, giun, ếch và các loài sâu bọ khác hình thành một cách tự phát trên bùn hoặc trên vật chất phân hủy.

Ví dụ, những lý thuyết này đã bị mất uy tín nhiều lần bởi các thí nghiệm được thực hiện bởi Francesco Redi (1668) và Louis Pasteur (1861).

Chân dung Francesco Redi (Nguồn: Valérie75, qua Wikimmedia Commons)

Redi đã chứng minh rằng trừ khi côn trùng trưởng thành đẻ trứng vào miếng thịt, thì ấu trùng không tự phát ra trên đó. Mặt khác, Pasteur sau đó đã chỉ ra rằng vi sinh vật chỉ có thể đến từ những vi sinh vật đã có từ trước.

Hơn nữa, cần phải nói rằng lý thuyết này cũng đã bị bỏ qua vì trong bối cảnh lịch sử khác nhau, "thế hệ tự phát" đề cập đến hai khái niệm khá khác nhau, đó là:

- Abiogenesis : khái niệm về nguồn gốc của sự sống từ vật chất vô cơ và

- Heterogenesis : ý tưởng cho rằng sự sống nảy sinh từ chất hữu cơ chết, giống như giun "xuất hiện" trên thịt thối rữa.

Darwin và Wallace, trước đó một chút, vào năm 1858, đã độc lập công bố lý thuyết của họ về sự tiến hóa bằng chọn lọc tự nhiên, bằng cách đó họ làm rõ rằng những sinh vật phức tạp nhất đã có thể tiến hóa từ những sinh vật đơn bào “đơn giản” hơn.

Do đó, lý thuyết về sự phát sinh tự phát đã biến mất khỏi hiện trường và cộng đồng khoa học bắt đầu tự hỏi làm thế nào mà những "sinh vật đơn bào đơn giản hơn" đó lại xuất hiện mà các nhà tiến hóa nói đến.

- Thuyết về canh sơ cấp và diễn biến hoá học dần dần

Alexander Oparin trong phòng thí nghiệm của mình (phải).

Năm 1920, các nhà khoa học A. Oparin và J. Haldane đã đề xuất riêng giả thuyết về nguồn gốc của sự sống trên trái đất mà ngày nay mang tên họ và bằng cách đó họ đã xác lập rằng sự sống trên trái đất có thể đã hình thành " từng bước ”từ vật chất không sống, thông qua“ tiến hóa hóa học ”.

Mùa xuân lớn hình lăng trụ ở Yellowstone. Môi trường nhiệt độ cao này được cho là tương tự như môi trường nguyên sinh của các vùng biển trên Trái đất. Nguồn:

Cả hai nhà nghiên cứu đều gợi ý rằng trái đất "ban đầu" phải có bầu khí quyển khử (nghèo oxy, trong đó tất cả các phân tử có xu hướng tặng electron), một điều kiện có thể giải thích hoàn hảo một số sự kiện:

- Rằng một số phân tử vô cơ phản ứng với nhau để tạo thành các "khối" cấu trúc hữu cơ của các sinh vật, một quá trình được định hướng bởi năng lượng điện (từ tia) hoặc ánh sáng (từ mặt trời) và các sản phẩm của chúng tích tụ trong đại dương tạo thành "nước chính" .

Hình ảnh của Elias Sch. tại www.pixabay.com

- Điều đó nói rằng các phân tử hữu cơ sau đó được kết hợp, tập hợp các phân tử phức tạp hơn, được hình thành bởi các mảnh của các phân tử đơn giản hơn (polyme) như protein và axit nucleic.

- Điều đó nói rằng các polyme đã được tập hợp thành các đơn vị có khả năng tự tái tạo, hoặc trong các nhóm trao đổi chất (đề xuất của Oparin) hoặc bên trong các màng hình thành cấu trúc “giống tế bào” (đề xuất của Haldane).

- Panspermia

Hình minh họa một loại vi khuẩn trên sao chổi. Nguồn: Silver Spoon Sokpop / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Năm 1908, một nhà khoa học tên August Arrhenius đề xuất rằng "hạt giống mang sự sống" được phân tán khắp không gian vũ trụ và chúng rơi xuống các hành tinh và "nảy mầm" khi điều kiện thuận lợi ở đó.

Lý thuyết này, còn được gọi là thuyết panspermia (từ tiếng Hy Lạp chảo, có nghĩa là "mọi thứ" và tinh trùng, có nghĩa là "hạt giống"), được ủng hộ bởi các nhà khoa học khác nhau và chúng ta cũng có thể tìm thấy nó trong một số văn bản là "nguồn gốc ngoài trái đất của đời sống".

- Cuộc sống bằng điện

Hình ảnh được cung cấp bởi FelixMittermeier từ Pixabay.com

Sau đó, một phần cộng đồng khoa học ám chỉ rằng nguồn gốc của sự sống do Oparin và Haldane đề xuất có thể bắt đầu trên trái đất nhờ một "tia lửa điện" cung cấp năng lượng cần thiết cho "tổ chức" của các hợp chất hữu cơ cơ bản từ hợp chất vô cơ (một dạng abiogenesis).

Những ý tưởng này đã được hỗ trợ bằng thực nghiệm bởi hai nhà nghiên cứu Bắc Mỹ: Stanley Miller và Harold Urey.

Thông qua các thí nghiệm của họ, cả hai nhà khoa học đã chứng minh rằng, từ các chất vô cơ và trong một số điều kiện khí quyển đặc biệt, sự phóng điện có khả năng hình thành các phân tử hữu cơ như axit amin và carbohydrate.

Sau đó, lý thuyết này đề xuất rằng với thời gian trôi qua, các phân tử phức tạp nhất mà ngày nay đặc trưng cho các sinh vật sống có thể đã được hình thành; đó là lý do tại sao điều này rất ủng hộ lý thuyết "cổ phiếu nguyên thủy" của Oparin và Haldane vài năm trước đó.

- Cuộc sống dưới băng

Hình ảnh của David Mark trên www.pixabay.com

Một giả thuyết khác, có lẽ ít được biết đến và được chấp nhận hơn, đề xuất rằng sự sống nảy sinh ở vùng biển sâu, bề mặt có lẽ được bao phủ bởi một lớp băng dày và dày, vì Mặt trời của trái đất ban đầu có lẽ không ảnh hưởng quá mạnh đến bề mặt như bây giờ.

Lý thuyết cho rằng băng có thể bảo vệ bất kỳ hiện tượng sinh học nào xảy ra ở biển, cho phép sự tương tác của các hợp chất khác nhau tạo ra các dạng sống đầu tiên.

- Sự sống từ các polyme hữu cơ

Chất đạm

Sau khi chứng minh được trong phòng thí nghiệm rằng các hợp chất hữu cơ như axit amin có thể hình thành từ chất vô cơ trong những điều kiện nhất định, các nhà khoa học bắt đầu tự hỏi quá trình trùng hợp của các hợp chất hữu cơ xảy ra như thế nào.

Hãy nhớ rằng tế bào được tạo thành từ các loại polyme lớn và phức tạp: protein (polyme của axit amin), carbohydrate (polyme của đường), axit nucleic (polyme của bazơ nitơ), v.v.

Sidney cáo, cáo

Vào năm 1950, nhà sinh hóa học Sidney Fox và nhóm nghiên cứu của ông đã phát hiện ra rằng, trong điều kiện thí nghiệm, nếu một tập hợp các axit amin được đun nóng trong điều kiện không có nước, chúng có thể liên kết với nhau để tạo thành một polyme, tức là một protein.

Những phát hiện này khiến Fox gợi ý rằng trong "nước dùng nguyên thủy" do Oparin và Haldane đề xuất, các axit amin có thể đã hình thành nên khi tiếp xúc với bề mặt nóng, thúc đẩy sự bay hơi của nước, có thể tạo thành protein.

Axit Ribonucleic và sự sống trên đất sét

Nhà hóa học hữu cơ Alexander Cairns-Smith sau đó đã đề xuất rằng các phân tử đầu tiên tạo ra sự sống có thể được tìm thấy trên bề mặt đất sét, điều này không chỉ giúp tập trung chúng mà còn thúc đẩy tổ chức của chúng thành các mô hình xác định.

Những ý tưởng này được đưa ra ánh sáng vào những năm 1990, khẳng định rằng đất sét có thể đóng vai trò như một “chất xúc tác” trong việc hình thành các polyme RNA (axit ribonucleic), đóng vai trò như một chất hỗ trợ xúc tác.

- Giả thuyết "gen đầu tiên"

Có tính đến các ý tưởng về sự hình thành “tự phát” của các polyme hữu cơ thiết yếu, một số tác giả đã hình dung ra khả năng các dạng sống đầu tiên chỉ đơn giản là các axit nucleic tự sao chép, chẳng hạn như DNA (axit deoxyribonucleic) hoặc RNA.

Do đó, người ta đề xuất rằng các yếu tố quan trọng khác, chẳng hạn như mạng lưới trao đổi chất và sự hình thành màng, chẳng hạn, được thêm vào sau đó vào hệ thống "nguyên sinh".

Với các đặc điểm phản ứng của RNA, nhiều nhà khoa học ủng hộ quan điểm cho rằng các cấu trúc tự xúc tác đầu tiên được hình thành bởi axit nucleic này (rõ ràng là ribozyme), giả thuyết được gọi là "thế giới của RNA".

Theo đó, ARN có khả năng xúc tác các phản ứng cho phép sao chép của chính nó, khiến nó có khả năng truyền thông tin di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác và thậm chí tiến hóa.

- Giả thuyết "trao đổi chất đầu tiên"

Mặt khác, các nhà nghiên cứu khác nhau ủng hộ quan điểm cho rằng sự sống diễn ra trước tiên trong các phân tử hữu cơ "giống protein", cho rằng các dạng sống ban đầu có thể bao gồm các mạng lưới trao đổi chất "tự duy trì" trước khi có axit nucleic.

Giả thuyết ngụ ý rằng "mạng lưới trao đổi chất" có thể đã hình thành ở những khu vực gần miệng phun thủy nhiệt, nơi duy trì nguồn cung cấp liên tục các tiền chất hóa học.

Do đó, các con đường đơn giản hơn trước đây có thể đã tạo ra các phân tử đóng vai trò như chất xúc tác cho sự hình thành các phân tử phức tạp hơn, và cuối cùng các mạng lưới trao đổi chất có thể hình thành các phân tử khác, thậm chí phức tạp hơn, chẳng hạn như axit nucleic và protein lớn.

Cuối cùng, những hệ thống tự duy trì này có thể đã được "gói gọn" bên trong màng, do đó hình thành nên những sinh vật tế bào đầu tiên.

- Nguồn gốc của sự sống bởi "tất yếu"

Một số nhà nghiên cứu thuộc Viện Công nghệ Massachusetts (MIT, Mỹ) đã đóng góp vào việc xây dựng một lý thuyết giải thích nguồn gốc của những sinh vật đầu tiên bằng "tính tất yếu", bằng cách nào đó "tuân theo quy luật tự nhiên" chứ không phải bởi "Cơ hội" hoặc "cơ hội".

Theo lý thuyết này, sự xuất hiện của sự sống là một vấn đề không thể tránh khỏi, vì người ta cho rằng vật chất thường phát triển trong các "hệ thống", được hướng bởi một nguồn năng lượng bên ngoài và được bao quanh bởi nhiệt, có hiệu quả hơn trong việc tiêu tán. năng lượng.

Các thí nghiệm liên quan đến lý thuyết này đã chỉ ra rằng khi một quần thể các nguyên tử ngẫu nhiên tiếp xúc với một nguồn năng lượng, chúng tự tổ chức để tiêu tán năng lượng hiệu quả hơn, cho thấy rằng việc "tái mô hình hóa" này cuối cùng sẽ kết thúc sự hình thành sự sống. .

Nguồn năng lượng thay thế có thể dễ dàng là mặt trời, mặc dù không loại trừ hoàn toàn các khả năng khác.

- Chủ nghĩa sáng tạo

Hình ảnh của Barbara Jackson trên www.pixabay.com

Thuyết sáng tạo là một lý thuyết khác được một bộ phận quan trọng của xã hội ngày nay ủng hộ, chủ yếu là bằng hành động của đức tin. Theo dòng suy nghĩ này, vũ trụ và tất cả các dạng sống trong đó được tạo ra từ "hư không" bởi một vị Thần.

Đó là một lý thuyết đối lập một cách thú vị với các lý thuyết tiến hóa hiện đại, vốn tìm cách giải thích nguồn gốc của sự đa dạng của các dạng sống mà không cần đến Chúa hay bất kỳ "sức mạnh thần thánh" nào khác và nhiều khi chỉ đơn giản là do "tình cờ". ”.

Có hai loại nhà sáng tạo: theo kinh thánh và "trái đất cũ". Người trước tin rằng mọi thứ được nêu trong chương Sáng thế ký trong Kinh thánh đều đúng theo nghĩa đen, trong khi người sau cho rằng một đấng sáng tạo đã tạo ra mọi thứ tồn tại, nhưng không khẳng định rằng câu chuyện về Sáng thế ký là một câu chuyện theo nghĩa đen.

Tuy nhiên, cả hai kiểu nhà sáng tạo đều tin rằng những thay đổi trong sinh vật có thể ngụ ý những thay đổi trong một loài, và họ cũng tin vào những thay đổi "từ dưới lên", chẳng hạn như đột biến tiêu cực.

Tuy nhiên, họ không tin rằng những thay đổi này có thể dẫn đến sự tiến hóa của một loài "thấp hơn" thành một loài "cao hơn" hoặc phức tạp hơn nhiều.

Thuyết sáng tạo và thuyết tiến hóa đã trở thành chủ đề tranh luận và tranh cãi kể từ khi xuất bản những lý thuyết tiến hóa đầu tiên và thậm chí ngày nay, cả hai quan điểm dường như loại trừ lẫn nhau.

Người giới thiệu

1. Andrulis, ED (2012). Thuyết về nguồn gốc, sự tiến hóa và bản chất của sự sống. Đời sống, 2 (1), 1-105.
2. Choi, C. (2016). Khoa học trực tiếp. Được truy cập ngày 26 tháng 4 năm 2020, từ www.livescience.com/13363-7-theories-origin-life.html
3. Horowitz, NH & Miller, SL (1962). Các lý thuyết hiện tại về nguồn gốc của sự sống. Trong Fortschritte der Chemie Organischer Naturs
4. TN & EL Taylor. 1993. Sinh học và Tiến hóa của Thực vật Hóa thạch. Sảnh Prentice, New Jersey.
5. Thaxton, CB, Bradley, WL & Olsen, RL (1992). Bí ẩn về nguồn gốc sự sống. na.
6. Các biên tập viên của Encyclopaedia Britannica. (2017). Bách khoa toàn thư Britannica. Truy cập ngày 26 tháng 4 năm 2020, từ www.britannica.com/topic/creationism