ABIOGENESIS: CÁC LÝ THUYẾT CHÍNH - SINH HỌC - 2026

Các phát sanh luận đề cập đến số của các quá trình và các bước mà có nguồn gốc từ các hình thức đầu tiên của sự sống trên trái đất, trơ khối bắt đầu monomeric, với thời gian trôi qua đã có thể để tăng tính phức tạp của họ. Theo lý thuyết này, sự sống nảy sinh từ các phân tử không sống, trong các điều kiện thích hợp.

Có khả năng là sau khi abiogenesis tạo ra các hệ thống sống đơn giản, quá trình tiến hóa sinh học đã hành động để tạo ra tất cả các dạng sống phức tạp tồn tại ngày nay.

Nguồn: pixabay.com

Một số nhà nghiên cứu tin rằng các quá trình bào sinh phải xảy ra ít nhất một lần trong lịch sử trái đất để tạo ra sinh vật giả thuyết LUCA hoặc tổ tiên chung phổ quát cuối cùng (từ viết tắt trong tiếng Anh, tổ tiên chung phổ quát cuối cùng), khoảng 4 tỷ trước đây trong nhiều năm.

Có ý kiến ​​cho rằng LUCA phải có mã di truyền dựa trên phân tử DNA, với bốn bazơ được nhóm lại thành bộ ba, mã hóa 20 loại axit amin tạo nên protein. Các nhà nghiên cứu đang cố gắng tìm hiểu nguồn gốc của sự sống sẽ nghiên cứu các quá trình bào tử sinh ra LUCA.

Câu trả lời cho câu hỏi này đã được nhiều người đặt câu hỏi và thường bị bao phủ bởi một lớp mù bí ẩn và không chắc chắn. Vì lý do này, hàng trăm nhà sinh vật học đã đề xuất một loạt lý thuyết từ sự xuất hiện của một món súp nguyên thủy cho đến những giải thích liên quan đến xenobiology và sinh vật học chiêm tinh.

Nó bao gồm những gì?

Lý thuyết về sự phát sinh dựa trên một quá trình hóa học trong đó các dạng sống đơn giản nhất xuất hiện từ các tiền chất không có sự sống.

Quá trình phát sinh được cho là xảy ra liên tục, ngược lại với quan điểm về sự xuất hiện đột ngột trong một sự kiện may mắn. Vì vậy, lý thuyết này giả định sự tồn tại của một liên tục giữa vật chất không sống và các hệ thống sống đầu tiên.

Tương tự như vậy, một loạt các kịch bản khác nhau được đề xuất nơi sự khởi đầu của sự sống có thể xảy ra từ các phân tử vô cơ. Những môi trường này nói chung là khắc nghiệt và khác với điều kiện hiện tại trên trái đất.

Những điều kiện tiền sinh học được cho là này thường được tái tạo trong phòng thí nghiệm để cố gắng tạo ra các phân tử hữu cơ, giống như thí nghiệm Miller và Urey nổi tiếng.

Nguồn gốc của sự sống: lý thuyết

Nguồn gốc của sự sống đã là một trong những chủ đề gây tranh cãi nhất đối với các nhà khoa học và triết học kể từ thời Aristotle. Theo nhà tư tưởng quan trọng này, vật chất phân hủy có thể chuyển hóa thành động vật sống nhờ hoạt động tự nhiên của tự nhiên.

Abiogenesis dưới ánh sáng của tư tưởng Aristotle có thể được tóm tắt trong cụm từ nổi tiếng omne vivum ex vivo của ông, có nghĩa là "tất cả sự sống đều bắt nguồn từ sự sống."

Sau đó, một số lượng lớn các mô hình, lý thuyết và suy đoán đã cố gắng làm sáng tỏ các điều kiện và quá trình dẫn đến nguồn gốc của sự sống.

Những lý thuyết nổi bật nhất, cả từ quan điểm lịch sử và khoa học, đã tìm cách giải thích nguồn gốc của các hệ thống sống đầu tiên sẽ được mô tả dưới đây:

Lý thuyết về thế hệ tự phát

Vào đầu thế kỷ 17, người ta đã công nhận rằng các dạng sống có thể xuất hiện từ các yếu tố vô hồn. Lý thuyết về thế hệ tự phát đã được các nhà tư tưởng thời đó chấp nhận rộng rãi vì nó có sự ủng hộ của Giáo hội Công giáo. Vì vậy, chúng sinh có thể nảy mầm từ cả cha mẹ của chúng và từ các vật chất không sống.

Trong số các ví dụ nổi tiếng nhất được sử dụng để ủng hộ lý thuyết này là sự xuất hiện của giun và các côn trùng khác trong thịt thối rữa, ếch xuất hiện từ bùn và chuột xuất hiện từ quần áo bẩn và mồ hôi.

Trên thực tế, có những công thức hứa hẹn tạo ra động vật sống. Ví dụ, để có thể tạo ra chuột từ vật chất không sống, hạt lúa mì phải được kết hợp với quần áo bẩn trong môi trường tối và các loài gặm nhấm sống xuất hiện qua nhiều ngày.

Những người ủng hộ hỗn hợp này cho rằng mồ hôi của con người trên quần áo và quá trình lên men của lúa mì là những tác nhân trực tiếp hình thành sự sống.

Bác bỏ thế hệ tự phát

Vào thế kỷ XVII, những sai sót và lỗ hổng bắt đầu được chú ý trong các tuyên bố của lý thuyết về sự phát sinh tự phát. Mãi đến năm 1668, nhà vật lý người Ý Francesco Redi đã nghĩ ra một thiết kế thí nghiệm phù hợp để bác bỏ nó.

Trong các thí nghiệm được kiểm soát của mình, Redi đặt những miếng thịt đã được cắt nhuyễn bọc trong muslin vào các thùng chứa vô trùng. Những chiếc lọ này được đậy kín bằng gạc nên không có gì có thể tiếp xúc với thịt. Ngoài ra, thử nghiệm còn có một bộ lọ khác không có nắp.

Qua nhiều ngày, người ta chỉ quan sát thấy giun trong các lọ không đậy nắp, vì ruồi có thể vào tự do và đẻ trứng. Trong trường hợp các lọ có nắp đậy, trứng được đặt trực tiếp lên miếng gạc.

Tương tự, nhà nghiên cứu Lazzaro Spallanzani đã phát triển một loạt các thí nghiệm để bác bỏ các tiền đề của sự phát sinh tự phát. Để làm được điều này, ông đã làm một loạt các loại nước dùng mà ông phải đun sôi trong thời gian dài để tiêu diệt bất kỳ vi sinh vật nào sẽ sống ở đó.

Tuy nhiên, những người ủng hộ chế tạo tự phát cho rằng nhiệt lượng mà nước dùng tiếp xúc là quá mức và phá hủy "sinh lực".

Đóng góp của Pasteur

Sau đó, vào năm 1864, nhà sinh vật học và nhà hóa học người Pháp Louis Pasteur bắt đầu chấm dứt định đề về thế hệ tự phát.

Để đáp ứng mục tiêu này, Pasteur đã sản xuất bình thủy tinh được gọi là "bình cổ ngỗng", vì chúng dài và cong ở đầu, do đó ngăn chặn sự xâm nhập của bất kỳ vi sinh vật nào.

Trong những thùng này Pasteur đun sôi một loạt nước dùng vẫn vô trùng. Khi cổ của một trong số chúng bị gãy, nó bị nhiễm bẩn và vi sinh vật sinh sôi nảy nở trong thời gian ngắn.

Bằng chứng do Pasteur cung cấp là không thể chối cãi, có thể lật ngược một lý thuyết tồn tại hơn 2.500 năm.

Panspermia

Vào đầu những năm 1900, nhà hóa học Thụy Điển Svante Arrhenius đã viết một cuốn sách có tựa đề "Sự sáng tạo của các thế giới", trong đó ông cho rằng sự sống đến từ không gian thông qua các bào tử chịu được điều kiện khắc nghiệt.

Về mặt logic, lý thuyết về bệnh panspermia bị bao vây bởi nhiều tranh cãi, bên cạnh đó nó không thực sự đưa ra lời giải thích về nguồn gốc của sự sống.

Lý thuyết tổng hợp hóa học

Khi xem xét các thí nghiệm của Pasteur, một trong những kết luận gián tiếp bằng chứng của ông là vi sinh vật chỉ phát triển từ những người khác, tức là sự sống chỉ có thể từ sự sống mà ra. Hiện tượng này được gọi là "sự phát sinh sinh học".

Theo quan điểm này, các lý thuyết về sự tiến hóa hóa học sẽ xuất hiện, do Alexander Oparin người Nga và John DS Haldane người Anh đứng đầu.

Quan điểm này, còn được gọi là lý thuyết tổng hợp hóa học Oparin - Haldane, đề xuất rằng trong môi trường tiền sinh học, trái đất có một bầu khí quyển không có oxy và chứa nhiều hơi nước, mêtan, amoniac, carbon dioxide và hydro, làm cho nó có tính khử cao.

Trong môi trường này có các lực khác nhau như phóng điện, bức xạ mặt trời và phóng xạ. Các lực này tác động lên các hợp chất vô cơ, làm phát sinh các phân tử lớn hơn, tạo ra các phân tử hữu cơ được gọi là hợp chất tiền sinh học.

Thử nghiệm Miller và Urey

Vào giữa những năm 1950, các nhà nghiên cứu Stanley L. Miller và Harold C. Urey đã thành công trong việc tạo ra một hệ thống khéo léo mô phỏng các điều kiện cổ xưa của khí quyển trên trái đất bằng cách tuân theo lý thuyết Oparin - Haldane.

Stanley và Urey phát hiện ra rằng trong những điều kiện "nguyên thủy" này, các hợp chất vô cơ đơn giản có thể làm phát sinh các phân tử hữu cơ phức tạp, thiết yếu cho sự sống, chẳng hạn như axit amin, axit béo, urê, và những thứ khác.

Sự hình thành polyme

Mặc dù các thí nghiệm nói trên gợi ý một cách hợp lý mà các phân tử sinh học là một phần của hệ thống sống bắt nguồn, chúng không gợi ý bất kỳ lời giải thích nào cho quá trình trùng hợp và sự gia tăng phức tạp.

Có một số mô hình cố gắng làm sáng tỏ câu hỏi này. Đầu tiên liên quan đến các bề mặt khoáng rắn, nơi diện tích bề mặt cao và các silicat có thể hoạt động như chất xúc tác cho các phân tử cacbon.

Sâu trong đại dương, các miệng phun thủy nhiệt là nguồn cung cấp chất xúc tác thích hợp, chẳng hạn như sắt và niken. Theo thí nghiệm trong phòng, các kim loại này tham gia phản ứng trùng hợp.

Cuối cùng, trong các rãnh đại dương có các vũng nước nóng, do quá trình bay hơi có thể làm tăng nồng độ các monome, tạo điều kiện cho việc hình thành các phân tử phức tạp hơn. Giả thuyết “súp nguyên thủy” dựa trên giả định này.

Đối chiếu kết quả Miller và Pasteur

Theo trình tự ý tưởng đã thảo luận trong các phần trước, chúng ta có các thí nghiệm của Pasteur phát hiện ra rằng sự sống không phát sinh từ các vật liệu trơ, trong khi bằng chứng của Miller và Urey chỉ ra rằng nó có, nhưng ở cấp độ phân tử.

Để dung hòa cả hai kết quả, cần phải nhớ rằng thành phần của bầu khí quyển trái đất ngày nay hoàn toàn khác với bầu khí quyển tiền sinh học.

Oxy có trong bầu khí quyển hiện tại sẽ hoạt động như một "kẻ hủy diệt" các phân tử đang hình thành. Cũng cần phải xem xét rằng các nguồn năng lượng được cho là thúc đẩy sự hình thành các phân tử hữu cơ không còn hiện diện với tần suất và cường độ của môi trường tiền sinh học.

Tất cả các dạng sống hiện nay trên trái đất đều bao gồm một tập hợp các khối cấu trúc và các phân tử sinh học lớn, được gọi là protein, axit nucleic và lipid. Với chúng, bạn có thể "trang bị" cơ sở của cuộc sống hiện tại: tế bào.

Trong tế bào, sự sống là tồn tại vĩnh viễn, và theo nguyên tắc này, Pasteur dựa trên để khẳng định rằng mọi sinh vật phải đến từ một sinh vật khác đã tồn tại từ trước.

Thế giới RNA

Vai trò của quá trình tự phân giải trong quá trình bào tử là rất quan trọng, vì lý do này, một trong những giả thuyết nổi tiếng nhất về nguồn gốc của sự sống là của thế giới RNA, giả thuyết bắt đầu từ các phân tử chuỗi đơn có khả năng tự sao chép.

Khái niệm này về RNA cho thấy rằng các chất xúc tác sinh học đầu tiên không phải là các phân tử có bản chất protein mà là các phân tử RNA - hoặc một polyme tương tự như nó - với khả năng xúc tác.

Giả thiết này dựa trên đặc tính của RNA để tổng hợp các đoạn ngắn bằng cách sử dụng phương pháp ủ định hướng quá trình, ngoài việc thúc đẩy sự hình thành các peptit, este và liên kết glycosidic.

Theo lý thuyết này, RNA của tổ tiên có liên quan đến một số đồng yếu tố như kim loại, pyrimidine và axit amin. Với sự tiến bộ và ngày càng phức tạp của quá trình trao đổi chất, khả năng tổng hợp polypeptit phát sinh.

Trong quá trình tiến hóa, RNA đã được thay thế bằng một phân tử ổn định hơn về mặt hóa học: DNA.

Những quan niệm hiện tại về nguồn gốc sự sống

Ngày nay, người ta nghi ngờ rằng sự sống bắt nguồn từ một kịch bản cực đoan: các khu vực đại dương gần miệng núi lửa nơi nhiệt độ có thể lên tới 250 ° C và áp suất khí quyển vượt quá 300 atm.

Sự nghi ngờ này nảy sinh từ sự đa dạng của các dạng sống được tìm thấy trong các vùng thù địch này và nguyên lý này được gọi là "lý thuyết thế giới nóng".

Những môi trường này đã được thực dân hóa bởi vi khuẩn khảo cổ, những sinh vật có khả năng sinh trưởng, phát triển và sinh sản trong môi trường khắc nghiệt, có lẽ rất giống với điều kiện tiền sinh học (bao gồm nồng độ oxy thấp và mức CO ₂ cao ).

Tính ổn định nhiệt của những môi trường này, khả năng bảo vệ chúng chống lại những thay đổi đột ngột và dòng khí liên tục là một số thuộc tính tích cực khiến đáy biển và miệng núi lửa trở thành những môi trường thích hợp cho nguồn gốc của sự sống.

Thuật ngữ phát sinh sinh học và bào thai

Năm 1974, nhà nghiên cứu nổi tiếng Carl Sagan đã xuất bản một bài báo làm rõ việc sử dụng các thuật ngữ phát sinh và bào thai. Theo Sagan, cả hai thuật ngữ đã được sử dụng sai trong các bài báo liên quan đến giải thích về nguồn gốc của các dạng sống đầu tiên.

Trong số những lỗi này là sử dụng thuật ngữ phát sinh sinh học làm từ trái nghĩa của nó. Có nghĩa là, quá trình phát sinh sinh học được sử dụng để mô tả nguồn gốc của sự sống bắt đầu từ các dạng sống khác, trong khi quá trình phát sinh dùng để chỉ nguồn gốc của sự sống từ vật chất không sống.

Theo nghĩa này, một con đường sinh hóa đương đại được coi là sinh học và một con đường chuyển hóa tiền sinh học là con đường bào mòn. Vì vậy, cần đặc biệt lưu ý khi sử dụng cả hai thuật ngữ này.

Người giới thiệu

1. Bergman, J. (2000). Tại sao abiogenesis là không thể. Hiệp hội Nghiên cứu Sáng tạo Hàng quý, 36 (4).
2. Pross, A., & Pascal, R. (2013). Nguồn gốc của sự sống: những gì chúng ta biết, những gì chúng ta có thể biết và những gì chúng ta sẽ không bao giờ biết. Sinh học mở, 3 (3), 120190.
3. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Đời sống: khoa học sinh học. Panamerican Medical Ed.
4. Sagan, C. (1974). Về thuật ngữ 'phát sinh sinh học' và 'phát sinh bào thai'. Nguồn gốc sự sống và sự tiến hóa của các hạt sinh học, 5 (3), 529–529.
5. Schmidt, M. (2010). Xenobiology: một dạng sống mới như một công cụ an toàn sinh học cuối cùng. Ngày sinh học, 32 (4), 322–331.
6. Serafino, L. (2016). Abiogenesis như một thách thức lý thuyết: Một số phản ánh. Ngày sinh học lý thuyết, 402, 18–20.