Phát sinh phi sinh học – Wikipedia tiếng Việt

Trong sinh học tiến hóa, phát sinh phi sinh học (abiogenesis), hoặc tên không chính thức là nguồn gốc của sự sống (origin of life) viết tắt là OoL,[3][4][5][a] là quá trình tự nhiên mà sự sống đã phát sinh từ vật chất không sống, chẳng hạn như các hợp chất hữu cơ đơn giản.[4][6][7][8] Mặc dù các chi tiết của quá trình này vẫn chưa được hiểu rõ, giả thuyết khoa học phổ biến về quá trình biến đổi từ các thực thể không sống sang các thực thể sống không phải là một sự kiện đơn lẻ, mà là một quá trình tiến hóa tăng tiến phức tạp liên quan đến phân tử tự nhân bản, tự lắp ráp, tự phân giải, và sự xuất hiện của màng tế bào.[9][10][11] Mặc dù sự xuất hiện của sự sống là sự thật không bàn cãi giữa các nhà khoa học, nhưng các cơ chế khả thi cho quá trình này vẫn chưa được hiểu rõ. Có một số nguyên lý và giả thuyết về việc làm thế nào mà sự sống có thể xuất hiện.[12]

Việc nghiên cứu và điều tra nguồn gốc sự sống nhằm mục đích mục tiêu xác lập xem phản ứng hóa học tiền sự sống đã tạo ra sự sống như thế nào trong những điều kiện kèm theo trọn vẹn khác với trên Trái Đất ngày này. [ 13 ] Nó đa phần sử dụng những công cụ từ sinh học, hóa học và địa vật lý, [ 14 ] với những chiêu thức tiếp cận gần đây đang cố gắng nỗ lực tổng hợp cả ba môn khoa học trên : [ 15 ] đơn cử là, thiên văn học, sinh hóa, sinh lý, địa hóa học, sinh học phân tử, hải dương học và cổ sinh vật học. Sự sống hoạt động giải trí trải qua quy trình hoạt hóa chuyên biệt của carbon và nước ; phần nhiều được thiết kế xây dựng dựa trên bốn nhóm hóa chất chính : lipid ( màng tế bào ), carbohydrate ( đường, cellulose ), amino acid ( chuyển hóa protein ) và acid nucleic ( DNA và RNA ). Bất kỳ học thuyết thành công xuất sắc nào về sự phát sinh sự sống đều phải lý giải được nguồn gốc và sự tương tác của những lớp phân tử này. [ 16 ] Nhiều giải pháp tiếp cận sự phát sinh sự sống điều tra và nghiên cứu cách những phân tử tự nhân bản, hoặc những thành phần của chúng đã sinh ra như thế nào. Các nhà nghiên cứu thường nghĩ rằng sự sống hiện tại bắt nguồn từ quốc tế RNA, [ 17 ] mặc dầu những phân tử tự nhân bản khác hoàn toàn có thể có trước RNA. [ 18 ] [ 19 ] Thí nghiệm sinh tổng hợp Miller–Urey của các phân tử hữu cơ nhỏ trong hỗn hợp các khí đơn giản được đặt trong một gradien nhiệt bằng cách đun nóng (bên phải) và làm lạnh (bên trái) hỗn hợp cùng một lúc; hỗn hợp cũng chịu phóng điệncủa những phân tử hữu cơ nhỏ trong hỗn hợp những khí đơn thuần được đặt trong một gradien nhiệt bằng cách đun nóng ( bên phải ) và làm lạnh ( bên trái ) hỗn hợp cùng một lúc ; hỗn hợp cũng chịu phóng điện

Thí nghiệm Miller–Urey cổ điển năm 1952 và các nghiên cứu tương tự đã chứng minh rằng hầu hết các amino acid, thành phần hóa học của protein có mặt trong tất cả các sinh vật sống, có thể được tổng hợp từ các hợp chất vô cơ trong các điều kiện mô phỏng trạng thái của Trái Đất sơ khai. Các nhà khoa học đã đề xuất các nguồn năng lượng khác nhau bên ngoài có thể đã kích hoạt những phản ứng này, bao gồm sét và bức xạ. Các phương pháp tiếp cận khác (giả thuyết “chuyển hóa-đầu tiên”) tập trung vào việc tìm hiểu cách chất tự xúc tác trong các hệ thống hóa học trên Trái Đất sơ khai có thể đã cung cấp phân tử tiền chất cần thiết cho quá trình tự nhân bản.[20]

Thiên thạch mầm ( Panspermia ) [ 21 ] thì lại cho rằng những mầm sống đã phát sinh bên ngoài Trái Đất bởi những chính sách chưa xác lập, và được mang đến Trái Đất sơ khai trải qua bụi khoảng trống [ 22 ] và những thiên thạch. [ 23 ] Người ta biết được những phân tử hữu cơ phức tạp hình thành trong Hệ Mặt trời và trong khoảng trống giữa những vì sao, và những phân tử này hoàn toàn có thể đã phân phối tiền chất cho sự phát sinh sự sống trên Trái Đất. [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]Trái Đất vẫn là nơi duy nhất trong thiên hà được biết đến là sống sót sự sống, [ 28 ] [ 29 ] và bằng chứng hóa thạch từ Trái Đất phân phối thông tin cho hầu hết những điều tra và nghiên cứu về nguồn gốc sự sống. Tuổi của Trái Đất là 4,54 tỷ năm ; [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] dẫn chứng sớm nhất không hề bàn cãi về sự sống trên Trái Đất có niên đại tối thiểu là 3,5 tỷ năm trước, [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] và hoàn toàn có thể Open sớm nhất ở Kỷ Eoarchean ( 3.6 – 4.0 tỷ năm trước ). Vào năm 2017, những nhà khoa học đã tìm thấy dẫn chứng khả thi về sự sống sơ khai trên đất liền có niên đại 3,48 tỷ năm trong geyserite và những mỏ tài nguyên khác có tương quan ( thường được tìm thấy xung quanh suối nước nóng và mạch nước phun ) tại Pilbara Craton nằm ở Tây Úc. [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] Tuy nhiên, 1 số ít mày mò cho thấy sự sống hoàn toàn có thể đã Open trên Trái Đất sớm hơn. Kể từ năm 2017, vi hóa thạch ( vi sinh vật đã hóa thạch ) trong kết tủa thủy nhiệt có niên đại từ 3,77 đến 4,28 tỷ năm trong đá ở Quebec, được xem là kỷ lục truyền kiếp nhất về sự sống trên Trái Đất, cho thấy sự sống khởi đầu ngay sau sự hình thành đại dương 4.4 tỷ năm trước trong kỷ địa chất Hadean. [ 1 ] [ 2 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ]Chiến lược nghiên cứu và điều tra của NASA về sự phát sinh sự sống phát biểu rằng cần phải xác lập những tương tác, cấu trúc và tính năng trung gian ; nguồn nguồn năng lượng và những yếu tố thiên nhiên và môi trường góp thêm phần vào sự phong phú, tinh lọc và nhân rộng của những quy mô đại phân tử hoàn toàn có thể tiến hóa. [ 43 ] Cần phải liên tục nhấn mạnh vấn đề việc tạo lập một sơ đồ hóa học khái quát của những polymer nguyên thủy tiềm năng có năng lực tàng trữ thông tin. Sự sinh ra của những polymer hoàn toàn có thể tự nhân bản, tàng trữ thông tin di truyền và bộc lộ những đặc thù để chịu ảnh hưởng tác động của tinh lọc tự nhiên là một bước quan trọng trong sự Open của quy trình tiến hóa hóa học tiền sinh học. [ 43 ]

Sự sống hiện tại, tác dụng của sự phát sinh sự sống phi sinh học : Sinh học[sửa|sửa mã nguồn]

Định nghĩa của sự sống[sửa|sửa mã nguồn]

Có tới 123 định nghĩa về sự sống đã được biên soạn. [ 44 ]Định nghĩa về sự sống có phần sự không tương đồng với nhau ; sách giáo khoa sinh học khác nhau định nghĩa sự sống khác nhau. James Gould ghi chú :

Hầu hết các từ điển đều định nghĩa sự sống là đặc tính phân biệt thực thể sống với thực thể chết, và định nghĩa thực thể chết là bị tước đoạt sự sống. Những định nghĩa kỳ lạ và không thỏa đáng này không cho chúng ta manh mối nào về những điểm chung của chúng ta với động vật nguyên sinh và thực vật.[45]

Neil Campbell và Jane Reece đã viết :

Hiện tượng mà tất cả chúng ta gọi là “ sự sống ” đã đưa ra một thử thách đơn thuần, một câu định nghĩa chính bản thân nó. [ 46 ]

Sự độc lạ này cũng hoàn toàn có thể được tìm thấy trong những cuốn sách về nguồn gốc của sự sống. John Casti đưa ra một câu định nghĩa :

Ngày nay, một thực thể được coi là ” sống ” nếu nó có năng lực thực thi ba công dụng cơ bản : trao đổi chất, tự thay thế sửa chữa và tự nhân bản. [ 47 ]

trái lại, Dirk Schulze – Makuch và Louis Irwin dành hàng loạt chương tiên phong của cuốn sách của họ để tranh luận về định nghĩa sự sống. [ 48 ]Tuy nhiên, NASA hiện đang ưu thích một định nghĩa về sự sống là “ một hệ thống hóa học tự duy trì có năng lực tiến hóa theo thuyết Darwin. ” [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ] Nói một cách đơn thuần hơn, sự sống là, ” vật chất hoàn toàn có thể tự sinh sản và tiến hóa theo quy luật sống sót “. [ 53 ] [ 54 ] [ 55 ]
Sơ đồ toàn diện và tổng thể về những phản ứng hóa học của quy trình trao đổi chất, trong đó Chu trình Krebs hoàn toàn có thể được nhận ra là vòng tròn ngay dưới giữa hìnhAlbert Lehninger đã công bố vào khoảng chừng năm 1970 rằng quy trình lên men, gồm có quy trình đường phân, là một nguồn nguồn năng lượng nguyên thủy thích hợp cho nguồn gốc của sự sống. [ 56 ]

Vì những sinh vật sống hoàn toàn có thể phát sinh lần tiên phong trong thiên nhiên và môi trường thiếu oxy, nên quy trình lên men kỵ khí là loại chính sách sinh học đơn thuần nhất và nguyên thủy nhất để lấy nguồn năng lượng từ những phân tử chất dinh dưỡng ..

Quá trình lên men gồm có quy trình đường phân, chuyển hóa nguồn năng lượng của đường thành nguồn năng lượng hóa học ATP .
Vì quy trình lên men đã được làm sáng tỏ vào khoảng chừng năm 1970, trong khi chính sách của quy trình oxy hóa phosphoryl thì không dẫn đến một số ít tranh cãi vẫn còn sống sót, và những quy trình khác ngoài quy trình lên men hoàn toàn có thể quá phức tạp vào thời gian đó. Tuy nhiên, quy trình hóa thẩm của Peter Mitchell lúc bấy giờ được gật đầu thoáng đãng là đúng chuẩn. Ngay cả bản thân Peter Mitchell cũng cho rằng quy trình lên men có trước quy trình hóa thẩm. Tuy nhiên, hóa thẩm xuất hiện ở khắp nơi trong đời sống. Một quy mô cho nguồn gốc của sự sống đã được trình diễn dưới dạng hóa thẩm. [ 57 ] [ 58 ]Cả quy trình hô hấp của ti thể và quang hợp trong lục lạp đều sử dụng quy trình hóa thẩm để tạo ra hầu hết ATP của chúng .Ngày nay, những nguồn nguồn năng lượng của hầu hết mọi sự sống đều hoàn toàn có thể tương quan đến quy trình quang hợp, và nó được gọi là quy trình sản xuất sơ cấp nhờ ánh sáng mặt trời. Oxy phân phối nguồn năng lượng cho những sinh vật [ 59 ] mà oxi hóa H2 or H2S tại những miệng phun thủy nhiệt dưới đáy đại dương là hiệu quả của quy trình quang hợp ở mặt phẳng đại dương .
Mô tả ATP synthase bằng cách sử dụng gradient proton hóa trị để phân phối nguồn năng lượng tổng hợp ATP trải qua quy trình oxy hóa phosphoryl Paul BoyerCơ chế tổng hợp ATP rất phức tạp và tương quan đến một màng kín, trong đó ATP synthase được gắn vào. ATP được tổng hợp bởi tiểu đơn vị chức năng F1 của ATP synthase bằng chính sách gắn biến hóa được phát hiện bởi Paul Boyer. Năng lượng thiết yếu để giải phóng ATP link mạnh được tạo thành có nguồn gốc từ những proton chuyển dời qua màng. Các proton này đã được gắn trên màng trong quy trình hô hấp hoặc quang hợp .

Thế giới RNA[sửa|sửa mã nguồn]

Giả thuyết quốc tế RNA diễn đạt một Trái Đất sơ khai có RNA tự nhân bản và xúc tác mà không cần sự xuất hiện của DNA hoặc protein. [ 61 ] Cộng đồng khoa học hiện tại gật đầu thoáng rộng rằng sự sống hiện tại trên Trái Đất bắt nguồn từ một quốc tế RNA, [ 17 ] [ 62 ] [ 63 ] mặc dầu sự sống dựa trên RNA hoàn toàn có thể không phải là sự sống tiên phong sống sót. [ 18 ] [ 19 ] Kết luận này được rút ra từ nhiều dẫn chứng độc lập, ví dụ điển hình như những nhận xét rằng RNA là TT của quy trình dịch mã và những RNA nhỏ hoàn toàn có thể xúc tác cho toàn bộ những chất hóa học và di truyền thông tin thiết yếu cho sự sống. [ 19 ] [ 64 ] Cấu trúc của ribosome được gọi là ” vật chứng không hề chối cãi “, vì nó cho thấy ribosome là một ribozyme, với lõi TT là RNA và không có chuỗi amino acid nào có độ dài tới 18 Ångström ( đường kính của một nguyên tử là cỡ 1 Angstrom ) của khu vực hoạt động giải trí nơi hình thành link peptide được xúc tác. [ 65 ] [ 66 ] Tuy nhiên, vào tháng 3 năm 2021, những nhà nghiên cứu đã báo cáo giải trình dẫn chứng cho thấy rằng một dạng RNA luân chuyển sơ cấp hoàn toàn có thể là một phân tử tự nhân bản chính nó trong quy trình phát sinh rất sớm của sự sống. [ 67 ] [ 68 ]Khái niệm về quốc tế RNA lần tiên phong được đề xuất kiến nghị vào năm 1962 bởi Alexander Rich, [ 69 ] và thuật ngữ này được đặt ra bởi Walter Gilbert vào năm 1986. [ 19 ] [ 70 ] Vào tháng 3 năm 2020, nhà thiên văn học Tomonori Totani đã trình diễn một chiêu thức thống kê để lý giải cách một phân tử RNA bắt đầu hoàn toàn có thể được tạo ra một cách ngẫu nhiên trong ngoài hành tinh kể từ vụ nổ Big Bang. [ 71 ] [ 72 ]

Phát sinh loài và LUCA[sửa|sửa mã nguồn]

Bắt đầu với khu công trình của Carl Woese, những nghiên cứu và điều tra phân tử đã đặt tổ tiên chung toàn thể ở đầu cuối ( LUCA ) giữa Vi khuẩn và một nhánh được hình thành bởi cổ khuẩn và sinh vật nhân thực trong cây phát sinh loài của sự sống. [ 73 ] [ 74 ] Một số ít những nghiên cứu và điều tra đã đặt LUCA nằm trong Vi khuẩn, yêu cầu rằng sinh vật nhân chuẩn là một trong những dẫn xuất của quy trình tiến hóa. [ 75 ] Thomas Cavalier – Smith đưa ra giả thuyết rằng ngành phong phú về mặt kiểu hình Chloroflexi bao hàm cả LUCA. [ 76 ]Năm 2005, Peter Ward đã yêu cầu rằng RNA được tổng hợp bằng những yếu tố phi sinh học sẽ được phủ bọc trong nang ( capsule ) và sau đó tạo ra RNA ribozyme nhân bản. Sau đó được phân tách giữa vực Ribosa ( sự sống RNA ), vực Viorea ( Virus ) và vực Terroa ( sự sống tế bào ), mà hàm chứa LUCA của những cây phát sinh loài trước đó. [ 77 ]Vào năm năm nay, một tập hợp 355 gen có năng lực sống sót trong Tổ tiên chung toàn thể sau cuối ( LUCA ) của tổng thể sinh vật sống trên Trái Đất đã được xác lập. [ 78 ] Tổng cộng có 6,1 triệu gen nhân sơ từ Vi khuẩn và Cổ khuẩn đã được giải trình tự, xác lập 355 cụm protein trong số 286.514 cụm protein có lẽ rằng là xuất phát từ LUCA. Kết quả cho thấy LUCA là sinh vật yếm khí chuyển hóa bằng con đường Wood – Ljungdahl, cố định và thắt chặt nitơ và carbon, ưa nhiệt. Đồng yếu tố của nó gợi ý sự nhờ vào nhiều nhất vào thiên nhiên và môi trường giàu hydro, carbon dioxide, sắt và sắt kẽm kim loại chuyển tiếp. Mã di truyền của nó nhu yếu đổi khác nucleoside và methyl hóa. LUCA có năng lực sinh sống trong môi trường tự nhiên kỵ khí như lỗ thông hơi thủy nhiệt tại một thiên nhiên và môi trường hoạt địa hóa. [ 79 ] [ 80 ]

Các yếu tố chính trong nguồn gốc sự sống[sửa|sửa mã nguồn]

Protein với acid nucleic như là tiền thân của quy trình tổng hợp protein[sửa|sửa mã nguồn]

Các tiền chất hoàn toàn có thể cần cho quy trình tổng hợp protein gồm có chính sách tổng hợp những đồng yếu tố peptide ngắn hoặc hình thành chính sách nhân đôi RNA. Có năng lực là ribosome của tổ tiên tất cả chúng ta được cấu trúc trọn vẹn từ RNA, mặc dầu một số ít vai trò sau đó đã được protein tiếp đón thay. Các thắc mắc quan trọng còn lại về chủ đề này gồm có xác lập lực ảnh hưởng tác động của tinh lọc tự nhiên so với sự tiến hóa của ribosome và xác lập mã di truyền hình thành như thế nào. [ 81 ]
Eugene Koonin cho biết ,

Bất chấp nỗ lực thực nghiệm và đặt ra những học thuyết đáng kể, không có ngữ cảnh mê hoặc nào hiện sống sót lý giải cho nguồn gốc của quy trình sao chép và dịch mã, đây là những quy trình quan trọng phân phối cốt lõi của những mạng lưới hệ thống sinh học và là điều kiện kèm theo tiên quyết rõ ràng của sinh học tiến hóa. Khái niệm Thế giới RNA hoàn toàn có thể mang lại thời cơ tốt nhất để xử lý yếu tố hóc búa này nhưng cho đến nay vẫn chưa thể lý giải vừa đủ về sự Open của một mạng lưới hệ thống sao chép RNA hiệu suất cao hoặc mạng lưới hệ thống dịch mã. Cách lý giải của học thuyết “ nhiều quốc tế trong một ” ( many worlds in one ) của quy mô lạm phát kinh tế vĩnh cửu ngoài hành tinh gợi ý cách thoát khỏi câu hỏi hóc búa này. Bởi vì, trong một đa thiên hà vô hạn với một số lượng hữu hạn những lịch sử dân tộc vĩ mô riêng không liên quan gì đến nhau ( mỗi cái lặp đi lặp lại vô số lần ), sự Open của những mạng lưới hệ thống thậm chí còn rất phức tạp một cách vô tình không chỉ hoàn toàn có thể xảy ra mà còn là điều không hề tránh khỏi. [ 82 ]

Sự Open của mã di truyền[sửa|sửa mã nguồn]

Xem : Mã di truyền .

Lỗi trong thảm họa dịch mã[sửa|sửa mã nguồn]

Hoffmann đã chỉ ra rằng một cỗ máy dịch thuật dễ mắc lỗi bắt đầu hoàn toàn có thể không thay đổi chống lại một loạt thảm họa lỗi thuộc loại từng được coi là có yếu tố về nguồn gốc sự sống, và được gọi là ” nghịch lý của Orgel “. [ 83 ] [ 84 ] [ 85 ]

Tính giống hệt về đồng phân quang học[sửa|sửa mã nguồn]

Tính giống hệt về đồng phân quang học đề cập đến sự như nhau về quang học của một số ít vật tư được cấu trúc từ những đơn vị chức năng đồng phân quang học. Đồng phân quang học được xem là những dạng 3D không hề như nhau, là hình ảnh phản chiếu của nhau, cũng như tay trái và tay phải. Các sinh vật sống sử dụng những phân tử có cùng đồng phân quang học ( ” tính thuận tay ” ) : phần đông không có ngoại lệ, [ 86 ] amino acid thuận tay trái trong khi nucleotide và đường thuận tay phải. Các phân tử cùng thuận tay hoàn toàn có thể được tổng hợp, nhưng trong trường hợp không có nguồn cùng thuận tay hoặc chất xúc tác, chúng sẽ được tạo ra trong một hỗn hợp 50/50 của cả tay trái và tay phải đồng phân quang học ( enantiomer ) ( được gọi là hỗn hợp racemic ). Các chính sách đã biết để sản xuất hỗn hợp không racemic từ nguyên vật liệu khởi đầu racemic gồm có : những quy luật vật lý bất đối xứng, ví dụ điển hình như tương tác điện yếu ; môi trường tự nhiên không đối xứng, ví dụ điển hình như thiên nhiên và môi trường gây ra bởi ánh sáng phân cực tròn, tinh thể thạch anh hoặc hoạt động quay của Trái Đất, giao động thống kê trong quy trình tổng hợp racemic, [ 87 ] và phá vỡ đối xứng tự phát. [ 88 ] [ 89 ] [ 90 ]Sau khi được tạo ra, tính như nhau về đồng phân quang học sẽ được lựa chọn. [ 91 ] Một xô lệch nhỏ ( dư thừa đồng phân quang học ) ( thuận tay trái hay tay phải ) trong quần thể hoàn toàn có thể được khuếch đại thành một xô lệch lớn bằng sự xúc tác bất đối xứng ( dẫn đến chỉ thuận một trong hai tay ), ví dụ điển hình như trong Phản ứng Soai. [ 92 ] Trong quy trình tự xúc tác bất đối xứng, chất xúc tác là một phân tử đồng phân quang học, có nghĩa là một phân tử đồng phân quang học đang xúc tác quy trình sản xuất của chính nó. Một lượng dư đồng phân quang học khởi đầu, ví dụ điển hình như hoàn toàn có thể được tạo ra bởi ánh sáng phân cực, sau đó nhờ quy trình tự xúc tác sẽ trở nên dồi dào hơn cạnh tranh đối đầu với chất đồng phân quang học không thuận tay với nó. [ 93 ]Clark đã gợi ý rằng tính như nhau về đồng phân quang học hoàn toàn có thể bắt nguồn từ ngoài khoảng trống, vì những điều tra và nghiên cứu về amino acid trên thiên thạch Murchison cho thấy L-alanine Open liên tục hơn gấp đôi dạng D của nó, và Axit L-glutamic thông dụng hơn ba lần so với dạng D của nó. Các mặt phẳng tinh thể bất đối xứng khác nhau cũng hoàn toàn có thể hoạt động giải trí như những vị trí để hoàn toàn có thể cô đặc và tổng hợp những đơn vị chức năng monomer cùng thuận tay thành những đại phân tử. [ 94 ] [ 95 ] Các hợp chất được tìm thấy trên thiên thạch gợi ý rằng tính như nhau về đồng phân quang học của sự sống bắt nguồn từ sự tổng hợp phi sinh học, vì những amino acid từ thiên thạch cho thấy xu thế thuận tay trái, trong khi đường cho thấy khuynh hướng thuận tay phải, giống như được tìm thấy trong những sinh vật sống. [ 96 ]

Vũ trụ sơ khai và Trái Đất[sửa|sửa mã nguồn]

Vũ trụ sơ khai với những ngôi sao 5 cánh tiên phong[sửa|sửa mã nguồn]

Ngay sau Big Bang, xảy ra khoảng chừng 14 tỷ năm trước, những nguyên tố hóa học duy nhất hiện hữu trong thiên hà là hydro, heli và lithium, ba nguyên tử nhẹ nhất trong bảng tuần hoàn. Các nguyên tố này từ từ phối hợp với nhau để tạo thành những ngôi sao 5 cánh. Những ngôi sao 5 cánh khởi đầu này có khối lượng lớn và sống sót trong thời hạn ngắn, tạo ra những nguyên tố nặng hơn trải qua tổng hợp hạt nhân sao. Carbon, hiện là nguyên tố hóa học phong phú và đa dạng thứ tư trong ngoài hành tinh ( sau hydro, heli và oxy ), được hình thành đa phần trong sao lùn trắng, đặc biệt quan trọng là những ngôi sao 5 cánh lớn hơn hai lần khối lượng Mặt trời. [ 97 ] [ 98 ]Khi những ngôi sao 5 cánh này đi đến cuối vòng đời, chúng đã đẩy những nguyên tố nặng hơn này, trong số đó có carbon và oxy, ra khắp ngoài hành tinh. Những nguyên tố nặng hơn này được cho phép hình thành những vật thể mới, gồm có những hành tinh đá và những thiên thể khác. [ 99 ]Theo giả thuyết tinh vân Mặt Trời ( Nebular hypothesis ), sự hình thành và tiến hóa của Hệ mặt trời mở màn vào 4.6 tỷ năm trước với sự sụp đổ mê hoặc của một phần nhỏ của đám mây phân tử khổng lồ. [ 100 ] Phần lớn khối lượng đang sụp đổ tập trung chuyên sâu ở TT, tạo thành Mặt trời, trong khi phần còn lại phẳng thành đĩa tiền hành tinh trong đó có hành tinh, mặt trăng, tiểu hành tinh và những thiên thể nhỏ khác trong hệ Mặt Trời được hình thành .

Sự Open của Trái Đất[sửa|sửa mã nguồn]

Trái Đất kỷ Hadean khởi đầu không phải là nơi hoàn toàn có thể sống được được với bất kể sinh vật nào. Trong quy trình hình thành, Trái Đất đã mất đi một phần đáng kể khối lượng khởi đầu và do đó thiếu lực mê hoặc để giữ hydro phân tử và phần đông những khí trơ bắt đầu. [ 101 ] The atmosphere consisted largely of water vapor, nitrogen and carbon dioxide, with smaller amounts of carbon monoxide, hydrogen, and sulfur compounds. [ 102 ] The solution of carbon dioxide in water is thought to have made the seas slightly acidic, giving them a pH of about 5.5. [ 103 ] Bầu khí quyển Hadean đã trở thành ” một phòng thí nghiệm hóa học ngoài trời đặc trưng bởi sự khổng lồ, hiệu suất cao, ” [ 104 ] similar to volcanic gases today which still tư vấn some abiotic chemistry. [ 104 ]Đại dương hoàn toàn có thể Open 200 triệu năm sau khi Trái Đất hình thành, trong một môi trường tự nhiên khử, nóng 100 độ C, khi độ pH 5,8 tăng lên nhanh gọn hướng tới cả trung tính. [ 105 ] Viễn cảnh này đã được tương hỗ từ việc xác lập niên đại của tinh thể zircon 4.404 tỷ năm trước từ thạch anh biến chất thuộc Mount Narryer ở Tây Úc, cung ứng dẫn chứng cho thấy đại dương và lớp vỏ lục địa đã Open trong vòng 150 triệu năm sau khi Trái Đất hình thành. [ 106 ] Mặc dù có năng lực sự ngày càng tăng núi lửa và sự sống sót của nhiều kiến thiết mảng nhỏ hơn, người ta cho rằng từ 4,4 đến 4,3 tỷ năm trước, Trái Đất là một quốc tế nước, với rất ít nếu có bất kể lớp vỏ lục địa nào, là một sự rối loạn của dòng chảy bầu khí quyển và thủy quyển chịu ánh sáng tia cực tím ( UV ) cường độ cao, từ quá trình T Tauri, bức xạ ngoài hành tinh và tác động ảnh hưởng của cầu lửa. [ 107 ] Sự gia nhiệt bên trong do đối lưu mê hoặc giữa lõi và lớp phủ sẽ gây ra rất nhiều sự đối lưu lớp phủ, với hậu quả hoàn toàn có thể xảy ra là có nhiều mảng kiến thiết nhỏ hơn và hoạt động giải trí tích cực hơn so với hiện tại .Giả thuyết cho Bắn phá hạng nặng muộn đặt ra rằng môi trường tự nhiên Hadean giữa 4,28 [ 1 ] [ 2 ] và 3,8 tỷ năm trước sẽ rất nguy hại so với sự sống tân tiến. Theo Mô hình Nice, những biến hóa trong quỹ đạo của những hành tinh khổng lồ hoàn toàn có thể đã bắn phá Trái Đất bằng những tiểu hành tinh và sao chổi đã lưu lại Mặt trăng và hành tinh bên trong. [ 108 ] Các vụ va chạm liên tục giữa những ngôi sao 5 cánh với những vật thể có đường kính lên tới 500 km sẽ tàn phá hàng loạt sự sống trên mặt phẳng hành tinh và làm bốc hơi những đại dương trong vòng vài tháng sau khi va chạm. Hơi nước nóng và hơi đá tạo thành những đám mây ở cao độ sẽ bao trùm trọn vẹn hành tinh, [ 104 ] làm cho quang hợp trở nên bất khả thi. Mưa sẽ từ từ kéo giảm độ dày của những đám mây, trả những đại dương về độ sâu bắt đầu khoảng chừng 3.000 y sau sự kiện va chạm. [ 109 ] Những ảnh hưởng tác động trước 3,5 tỷ năm trước cũng sẽ mang lại số lượng chất hữu cơ tương tự với lượng chất hữu cơ được tạo ra từ những nguồn sống trên cạn. [ 110 ] [ 111 ] Khoảng thời hạn giữa những sự kiện thiên nhiên và môi trường tàn phá như vậy cung ứng quá trình hành lang cửa số cho nguồn gốc hoàn toàn có thể của sự sống trong môi trường tự nhiên sơ khai. Nếu thiên nhiên và môi trường thủy nhiệt ở biển sâu là nơi khởi xướng của sự sống, thì quy trình phát sinh phi sinh học ( abiogenesis ) hoàn toàn có thể đã xảy ra sớm nhất vào thời 4.0 – 4.2 tỷ năm trước. Nếu khu vực nằm trên bề mặt Trái Đất, quy trình phát sinh phi sinh học chỉ hoàn toàn có thể xảy ra trong khoảng chừng từ 3,7 đến 4,0 Gya. [ 112 ] However, new lunar surveys and samples have led scientists, including an architect of the Nice Mã Sản Phẩm, to deemphasize the LHB. [ 113 ]Nếu sự sống tiến hóa sâu dưới mười mét, nó sẽ được bảo vệ khỏi cả những ảnh hưởng tác động muộn và mức bức xạ UV cao từ Mặt trời ở quy trình tiến độ T Tauri. Mô phỏng của lớp vỏ đại dương được làm nóng bằng địa nhiệt tạo ra nhiều chất hữu cơ hơn nhiều so với những mô phỏng được tìm thấy trong thí nghiệm Miller – Urey. Trong miệng phun thủy nhiệt sâu, Everett Shock đã phát hiện ra ” có một động lực nhiệt động lực học khổng lồ để hình thành những hợp chất hữu cơ, như nước biển và chất lỏng thủy nhiệt, ở xa trạng thái cân đối, trộn lẫn và chuyển sang một quá trình không thay đổi hơn. ” [ 114 ] Shock phát hiện ra rằng nguồn năng lượng có sẵn đạt cực lớn ở 100 – 150 °C, đúng mực là nhiệt độ mà vi trùng hyperthermophilic và thermoacidophilic archaea đang sống. Những sinh vật này được đặt ở gốc của cây phát sinh loài, gần nhất với Tổ tiên chung nhất ở đầu cuối ( LUCA ). [ 115 ]

Bằng chứng sớm nhất về sự sống : Cổ sinh vật học[sửa|sửa mã nguồn]

Một điều tra và nghiên cứu năm 2002 cho rằng những mạng lưới hệ thống này tận 3,5 Gya ( 3,5 tỷ năm tuổi ). Điều này cho thấy chúng là vật chứng của một trong những dạng sống sớm nhất trên Trái Đất .Sự sống sớm nhất trên Trái Đất sống sót hơn 3,5 Gya ( tỷ năm trước ), [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] trong Kỷ Eoarchean khi lớp vỏ đủ đông đặc lại sau kỷ Hadean Eon nóng chảy. Bằng chứng vật lý sớm nhất được tìm thấy cho đến nay gồm có những vi hóa thạch trong Vành đai Greenstone của Nuvvuagittuq thuộc Bắc Quebec, trong hệ dải sắt đá tối thiểu 3,77 và hoàn toàn có thể 4,28 Gya. [ 1 ] [ 116 ] Phát hiện này cho thấy sự sống đã tăng trưởng rất nhanh sau khi những đại dương hình thành. Cấu trúc của vi trùng được ghi nhận là tương tự như như vi trùng được tìm thấy gần miệng phun thủy nhiệt trong thời kỳ tân tiến, và cung ứng tương hỗ cho giả thuyết rằng quy trình phát sinh phi sinh học khởi đầu gần những miệng phun thủy nhiệt. [ 1 ] [ 41 ]Than chì sinh học đã được tìm thấy trong đá thiên thạch 3,7 Gyo từ phía tây nam Greenland [ 117 ] và thảm vi sinh vật được tìm thấy trong đá sa thạch 3,48 Gyo từ Tây Úc. [ 118 ] [ 119 ] Bằng chứng về sự sống sơ khai trên đá từ hòn đảo Akilia, gần vành đai siêu lớp Isua ở tây nam Greenland, có niên đại 3,7 Gya đã cho thấy đồng vị carbon sinh học. [ 120 ] [ 121 ] Ở những phần khác của vành đai siêu lớp Isua, những thể vùi than chì bị mắc kẹt trong những tinh thể garnat được liên kết với những nguyên tố khác của sự sống : oxy, nitơ và hoàn toàn có thể cả phốt pho ở dạng photphat, phân phối thêm vật chứng cho sự sống 3,7 Gya. [ 122 ] Tại Strelley Pool, vùng Pilbara của Tây Úc, vật chứng thuyết phục về sự sống sơ khai đã được tìm thấy trong sa thạch link pyrit tại một bãi biển hóa thạch, cho thấy những tế bào hình ống tròn oxy hóa lưu huỳnh bằng cách quang hợp trong điều kiện kèm theo không có oxy. [ 123 ] [ 124 ] [ 125 ] Nghiên cứu sâu hơn về zircon từ Tây Úc vào năm năm ngoái cho thấy rằng sự sống có năng lực sống sót trên Trái Đất tối thiểu là 4,1 Gya. [ 126 ] [ 127 ] [ 128 ]Vào năm 2019, Raphael Baumgartner tại Đại học New South Wales ở Úc và những đồng nghiệp của ông đã xem xét những tảng đá ở vùng Pilbara của Tây Úc. Khu vực này chứa một số ít loại đá được bảo tồn truyền kiếp nhất trên Trái Đất. Trong số ba khu vực quan trọng nhất, Hệ Dresser là truyền kiếp nhất, với những tảng đá có niên đại 3,48 tỷ năm tuổi. Hệ Dresser có vẻ như chứa những cấu trúc phân lớp được gọi là stromatolit. [ 129 ] Các stromatolit này nằm trong những địa tầng trầm tích-thủy nhiệt chưa được định dạng và biểu lộ những đặc thù cấu trúc nguồn gốc sinh vật. Vào năm 2017, Tara Djokic và nhóm của cô ấy đã chỉ ra rằng những phần của hệ Dresser bảo tồn suối nước nóng trên những vùng đất, nhưng những khu vực khác có vẻ như là vùng biển nông. [ 130 ]

Lịch sử khái niệm cho đến những năm 1960 : Sinh học[sửa|sửa mã nguồn]

Thiên thạch mầm[sửa|sửa mã nguồn]

Thiên thạch mầm ( Panspermia ) là giả thuyết cho rằng sự sống sống sót khắp ngoài hành tinh, được phân chia bởi những thiên thạch, tiểu hành tinh, sao chổi [ 131 ] và những hành tinh. [ 132 ]Giả thuyết panspermia không nỗ lực lý giải sự sống có nguồn gốc tiên phong như thế nào mà chỉ đơn thuần là di dời nguồn gốc đến một hành tinh khác hoặc một sao chổi. Lợi thế của sự sống nguyên thủy có nguồn gốc ngoài Trái Đất là sự sống không bắt buộc phải hình thành trên mỗi hành tinh mà nó Open, mà là ở một vị trí duy nhất, và sau đó lan tỏa về thiên hà đến những hệ sao khác trải qua va chạm của sao chổi hoặc thiên thạch. [ 133 ] Bằng chứng cho giả thuyết panspermia là rất ít, nhưng nó tìm thấy 1 số ít tương hỗ trong những điều tra và nghiên cứu về những thiên thạch trên Sao Hỏa được tìm thấy ở Nam Cực và trong những nghiên cứu và điều tra về sự sống tồn của vi trùng ái cực trong những thử nghiệm ngoài khoảng trống. [ 134 ] [ 135 ] [ 136 ] [ 137 ]

Vào tháng 8 năm 2020, các nhà khoa học báo cáo rằng vi khuẩn từ Trái Đất, đặc biệt là Deinococcus radiodurans, có khả năng đề kháng cao với các mối nguy môi trường, được phát hiện có thể sống sót trong ba năm ngoài không gian, dựa trên các nghiên cứu được thực hiện trên Trạm vũ trụ quốc tế.[138][139]

Nguồn gốc của sự sống Open ngay sau vụ nổ Big Bang và đã lan rộng hàng loạt Vũ trụ[sửa|sửa mã nguồn]

Một suy đoán cực đoan là quy trình sinh hóa của sự sống hoàn toàn có thể đã khởi đầu sớm nhất là 17 My ( triệu năm ) sau vụ nổ Big Bang, trong một kỷ nguyên hoàn toàn có thể sinh sống được, và sự sống hoàn toàn có thể sống sót khắp ngoài hành tinh. [ 140 ] [ 141 ]

Thiên thạch mầm mang sự sống từ Sao Hỏa đến Trái Đất[sửa|sửa mã nguồn]

Carl Zimmer đã suy đoán rằng những điều kiện kèm theo hóa học, gồm có sự hiện hữu của boron, molypden và oxy thiết yếu cho quy trình sản xuất RNA khởi đầu, hoàn toàn có thể tốt hơn trên Sao Hỏa sơ khai so với trên Trái Đất sơ khai. [ 142 ] [ 143 ] [ 144 ] Nếu vậy, những phân tử tương thích với sự sống có nguồn gốc trên Sao Hỏa sau này hoàn toàn có thể đã di cư đến Trái Đất trải qua những vụ va chạm sao băng .

Thế hệ tự phát sinh[sửa|sửa mã nguồn]

Sự gật đầu chung của thế hệ tự phát sinh cho đến thế kỷ 19[sửa|sửa mã nguồn]

Tôn giáo truyền thống quy nguồn gốc của sự sống cho các vị thần siêu nhiên, những người đã tạo ra thế giới tự nhiên. Thế hệ tự phát sinh (Spontaneous generation) hay còn gọi là tự sinh luận, lý thuyết tự nhiên đầu tiên về sự sống phát sinh từ phi sự sống, có nguồn gốc từ Aristotle và triết học Hy Lạp cổ đại, và tiếp tục được học thuật phương Tây ủng hộ cho đến thế kỷ 19.[145] Các quan niệm cổ điển về thế hệ tự sinh cho rằng một số động vật “thấp hơn” hoặc “sâu bọ” được tạo ra bởi các chất hữu cơ đang phân hủy. Theo Aristotle, có thể dễ dàng quan sát thấy rệp phát sinh từ sương đọng trên thực vật, ruồi từ chất bẩn, chuột từ cỏ khô bẩn, cá sấu từ các khúc gỗ trũng thối rữa, v.v.[146] Một lý thuyết liên quan là dị phát sinh: rằng một số dạng sống có thể phát sinh từ các dạng khác nhau (ví dụ như ong từ hoa).[147] Nhà khoa học hiện đại John Bernal nói rằng ý tưởng cơ bản của những lý thuyết như vậy là sự sống liên tục được tạo ra do các sự kiện tình cờ.[148]

Vào thế kỷ 17, người ta bắt đầu đặt câu hỏi về những giả thiết như vậy. Năm 1646, Thomas Browne đã xuất bản Pseudodoxia Epidemica của mình (có tiểu đề là Các câu hỏi về Rất nhiều giáo điều được nhìn nhận, và các Giả định Sự thật), đây là một cuộc tấn công vào những niềm tin sai lầm và “lỗi thông tục”. Người đương thời của ông, Alexander Ross, đã bác bỏ ông một cách sai lầm, nói rõ:

Đặt câu hỏi về điều này [tự sinh luận], là đặt câu hỏi về Lý trí, Giác quan và Kinh nghiệm: Nếu ông ta nghi ngờ về điều này, hãy để ông ta đi đến Ægypt, và ở đó ông ta sẽ thấy những cánh đồng đầy những con chuột sinh ra từ bùn của Nylus, thảm họa to lớn cho cư dân nơi đây.[149][150]

Antonie van LeeuwenhoekNăm 1665, Robert Hooke công bố những bản vẽ tiên phong của vi sinh vật. Hooke được tiếp nối khu công trình bởi Antonie van Leeuwenhoek vào năm 1676, người đã vẽ và miêu tả những vi sinh vật mà thời nay được gọi là động vật hoang dã nguyên sinh và vi trùng. [ 151 ] Nhiều người cho rằng sự sống sót của vi sinh vật là dẫn chứng ủng hộ thế hệ tự phát sinh, vì vi sinh vật có vẻ như quá đơn thuần so với sinh sản hữu tính và sinh sản vô tính trải qua phân loại tế bào vẫn chưa được quan sát thấy. Van Leeuwenhoek đã đặt yếu tố với những ý tưởng sáng tạo thông dụng vào thời gian đó rằng bọ chét và rận hoàn toàn có thể tự phát sinh ra từ sự thối rữa, và những con ếch cũng hoàn toàn có thể phát sinh từ chất nhờn. Sử dụng một loạt những thí nghiệm từ ủ thịt kín và hở và nghiên cứu và điều tra kỹ lưỡng về sự sinh sản của côn trùng nhỏ, vào những năm 1680, ông đã tin rằng thế hệ tự phát sinh là không đúng mực. [ 152 ]

Bằng chứng thực nghiệm đầu tiên chống lại tự sinh luận được đưa ra vào năm 1668 khi Francesco Redi cho thấy rằng không có giòi xuất hiện trong thịt khi ruồi bị ngăn chặn đẻ trứng. Người ta dần dần chỉ ra rằng, ít nhất là trong trường hợp của tất cả các sinh vật cao hơn và dễ nhìn thấy, quan điểm trước đây về sự tự phát sinh là sai. Giả thuyết thay thế là sự phát sinh sinh học (biogenesis): rằng mọi sinh vật đều xuất phát từ một sinh vật sống đã có từ trước (omne vivum ex ovo, tiếng Latinh có nghĩa là “mọi sinh vật sống từ một quả trứng”).[153] Năm 1768, Lazzaro Spallanzani chứng minh rằng vi khuẩn có trong không khí và có thể bị giết chết bằng cách đun sôi. Năm 1861, Louis Pasteur thực hiện một loạt thí nghiệm chứng minh rằng các sinh vật như vi khuẩn và nấm không tự phát xuất hiện trong môi trường vô trùng, giàu chất dinh dưỡng, mà chỉ có thể xuất hiện bằng cách xâm nhập từ bên ngoài.

Thế hệ tự phát sinh bị xem xét bác bỏ vào thế kỷ 19[sửa|sửa mã nguồn]

Louis PasteurVào giữa thế kỷ 19, quy trình phát sinh sinh học ( biogenesis ) đã tích góp được rất nhiều vật chứng tương hỗ cho thấy rằng thế hệ tự phát sinh là cần bị bác bỏ. Pasteur nhận xét về một phát hiện của ông vào năm 1864 mà ông coi là dứt khoát ,

Thế hệ tự phát sẽ không khi nào hồi sinh sau đòn chí mạng do thí nghiệm đơn thuần này giáng xuống .

đã đưa ra một chính sách mà sự sống đa dạng hóa từ một vài sinh vật đơn thuần đến nhiều dạng phức tạp. Ngày nay, những nhà khoa học đồng ý chấp thuận rằng toàn bộ sự sống hiện tại đều có nguồn gốc từ sự sống trước đó, trở nên phức tạp và phong phú hơn trải qua chính sách tiến hóa của Charles Darwin bằng tinh lọc tự nhiên. Darwin đã viết thư cho JD Hooker vào ngày 29 tháng 3 năm 1863 nói rằng ,

Nó chỉ là thứ rác rưởi, nghĩ về nguồn gốc của sự sống hiện tại ; người ta cũng hoàn toàn có thể nghĩ về nguồn gốc của vật chất .

Trong Nguồn gốc của các loài, ông đã nói đến sự sống đã được “tạo ra”, theo ông “thực sự có nghĩa là” xuất hiện “bởi một quá trình hoàn toàn không được biết đến”, nhưng ông đã nhanh chóng hối hận khi sử dụng thuật ngữ “tạo ra” (creation) trong Cựu Ước. Darwin, Charles (29 tháng 3 năm 1863). “To J.D. Hooker [29 March 1863]”. Darwin Correspondance Project. University of Cambridge .

Từ nguyên của phát sinh sinh học ( biogenesis ) và phát sinh phi sinh học ( abiogenesis )[sửa|sửa mã nguồn]

Thuật ngữ phát sinh sinh học thường được ghi cho Henry Bastian hoặc Thomas Huxley.[154] Bastian đã sử dụng thuật ngữ này vào khoảng năm 1869 trong một cuộc trao đổi chưa được công bố với John Tyndall có nghĩa là “sự khởi đầu hay nguồn gốc của sự sống”. Năm 1870, Huxley, với tư cách là chủ tịch mới của Hiệp hội vì sự tiến bộ của khoa học Anh, đã đưa ra một bài diễn văn mang tên Biogenesis and Abiogenesis.[155] Trong đó, ông đưa ra thuật ngữ phát sinh sinh học (có nghĩa trái ngược với Bastian) cũng như phát sinh phi sinh học:

Và do đó, giả thuyết rằng vật chất sống luôn luôn sinh ra dựa trên cơ sở của vật chất sống đã có từ trước, đã có hình dạng xác định; và do đó, có quyền được xem xét và yêu cầu bị bác bỏ, trong từng trường hợp cụ thể, trước khi các nhà lý luận cẩn thận thừa nhận việc tạo ra vật chất sống theo bất kỳ cách nào khác. Nó sẽ là cần thiết cho tôi để tham khảo giả thuyết này vì vậy thường xuyên, do đó, để tiết kiệm lời nói dài dòng, tôi sẽ gọi nó là giả thuyết của biogenesis; và tôi sẽ gọi là học thuyết trái ngược – rằng vật chất sống có thể được tạo ra bởi vật chất không sống – giả thuyết về Abiogenesis.[155]

Sau đó, trong lời tựa của cuốn sách năm 1871 của Bastian, Các phương thức nguồn gốc của các sinh vật thấp nhất,[156] Bastian đề cập đến sự nhầm lẫn có thể xảy ra với cách sử dụng của Huxley và dứt khoát từ bỏ ý nghĩa của riêng mình:

Một lời giải thích có vẻ cần thiết đối với sự ra đời của thuật ngữ mới Archebiosis. Ban đầu, trong các bài viết chưa được xuất bản, tôi đã sử dụng từ Biogenesis để diễn đạt cùng một ý nghĩa—viz., Nguồn gốc-sự sống hay sự bắt đầu. Nhưng trong khi đó, từ Biogenesis đã được sử dụng một cách khá độc lập bởi một nhà sinh vật học nổi tiếng [Huxley], người đã muốn biến nó thành một ý nghĩa hoàn toàn khác. Ông cũng giới thiệu từ Abiogenesis. Tuy nhiên, tôi đã được thông báo cho người có thẩm quyền tốt nhất rằng cả hai từ này đều không thể—đối với bất kỳ ngôn ngữ nào mà chúng được tạo ra—được cho là mang những ý nghĩa đã được gán cho chúng một cách công khai. Do đó, với mong muốn tránh mọi sự nhầm lẫn không cần thiết, tôi đã từ bỏ việc sử dụng từ Biogenesis, và vì lý do vừa đưa ra, không thể sử dụng thuật ngữ khác, tôi buộc phải giới thiệu một từ mới, để chỉ định quá trình theo đó vật chất sống được cho là ra đời, độc lập với vật chất sống đã có từ trước.[156]

Kể từ cuối thế kỷ 19, ‘ sự phát sinh phi sinh học tiến hóa ‘ có nghĩa là sự ngày càng tăng sự phức tạp và sự tiến hóa của vật chất từ trạng thái trơ sang trạng thái sống. [ 157 ]

Oparin : Giả thuyết xúp nguyên thủy[sửa|sửa mã nguồn]

Không có một quy mô nào được đồng ý thoáng đãng cho nguồn gốc của sự sống. Các nhà khoa học đã đưa ra 1 số ít giả thuyết hài hòa và hợp lý có chung một số ít yếu tố. Mặc dù khác nhau về những chi tiết cụ thể, nhưng những giả thuyết này dựa trên cơ sở được đưa ra bởi Alexander Oparin ( năm 1924 ) và John Haldane ( năm 1925 ), rằng những phân tử tiên phong cấu thành những tế bào sớm nhất

… được tổng hợp trong điều kiện kèm theo tự nhiên bằng một quy trình tiến hóa phân tử chậm, và những phân tử này sau đó được tổ chức triển khai thành mạng lưới hệ thống phân tử tiên phong với những đặc tính có trật tự sinh học “. [ 158 ]

Oparin và Haldane cho rằng bầu khí quyển của Trái Đất sơ khai hoàn toàn có thể đã bị khử hóa học trong tự nhiên, thành phần hầu hết là methan ( CH4 ), amoniac ( NH3 ), nước ( H2O ), hydro sulfide ( H2S ), carbon đioxit ( CO2 ) hoặc carbon monoxit ( CO ) và photphat ( PO43 − ), với oxy phân tử ( O2 ) và ozon ( O3 ) hiếm hoặc không có. Theo những quy mô sau này, bầu khí quyển vào cuối thời kỳ Hadean gồm có hầu hết nitơ ( N2 ) và carbon dioxide, với một lượng nhỏ hơn những hợp chất carbon monoxide, hydro ( H2 ) và lưu huỳnh ; [ 159 ] trong khi nó thiếu phân tử ôxy và ôzôn, [ 159 ] nó không có tính khử hóa học như Oparin và Haldane Dự kiến .

Không có nghiên cứu hoặc giả thuyết mới đáng chú ý nào về chủ đề này xuất hiện cho đến năm 1924, khi Oparin lý luận rằng oxy trong khí quyển ngăn cản quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ nhất định là những viên gạch cần thiết cho sự sống. Trong cuốn sách Nguồn gốc của sự sống,[148][160] ông đề xuất (lặp lại theo Darwin) rằng “tự sinh luận” đã bị Pasteur tấn công, trên thực tế, đã xảy ra một lần, nhưng bây giờ là không thể vì các điều kiện được tìm thấy trên Trái Đất sơ khai đã biến đổi, và các sinh vật tồn tại trước đó sẽ ngay lập tức tiêu thụ bất kỳ sinh vật nào được tạo ra một cách tự nhiên. Oparin lập luận rằng một “nồi xúp nguyên thủy” gồm các phân tử hữu cơ có thể được tạo ra trong một bầu khí quyển không có oxy thông qua tác động của ánh sáng mặt trời. Những thứ này sẽ kết hợp theo những cách phức tạp hơn bao giờ hết cho đến khi chúng tạo ra giọt coacervate. Những giọt này sẽ “phát triển” bằng cách hợp nhất với các giọt khác, và “sinh sản” thông qua phân tách thành các giọt con, và do đó có một quá trình trao đổi chất nguyên thủy, trong đó các yếu tố thúc đẩy “tính toàn vẹn của tế bào” để sinh tồn, và những yếu tố để không bị tuyệt chủng. Nhiều lý thuyết hiện đại về nguồn gốc của sự sống vẫn lấy ý tưởng của Oparin làm điểm xuất phát.

Vào khoảng thời gian này, Haldane cho rằng các đại dương tiền sinh học của Trái Đất (hoàn toàn khác với các đại dương hiện đại của chúng) sẽ hình thành một “xúp loãng nóng” trong đó các hợp chất hữu cơ có thể hình thành. Bernal gọi ý tưởng này là tạo sinh hay tạo sinh học, quá trình vật chất sống tiến hóa từ các phân tử tự tái tạo nhưng không sống,[148][161] và đề xuất rằng quá trình tạo sinh học trải qua một số giai đoạn trung gian.

Robert Shapiro đã tóm tắt kim chỉ nan ” xúp nguyên thủy ” của Oparin và Haldane ở ” dạng hoàn hảo ” của nó như sau : [ 162 ]

1. Trái Đất thuở sơ khai có một bầu khí quyển mang tính khử về mặt hóa học.
2. Trong bầu khí quyển này, sự tương tác giữa các chất đã phát xuất năng lượng dưới nhiều dạng khác nhau, sản sinh ra những hợp chất hữu cơ đơn giản (như các “đơn phân (monomer)”).
3. Những hợp chất này được tích lũy dần dần thành một “nồi xúp” đậm đặc, tập trung tại nhiều địa điểm khác nhau (như bờ biển, miệng phun đại dương, v.v…)
4. Và bằng những biến đổi xa hơn nữa, nhiều hợp chất polymer hữu cơ phức tạp – và cả sự sống – đã phát triển từ nồi xúp này.

John Bernal đã chỉ ra rằng dựa trên nghiên cứu này và các nghiên cứu tiếp theo, về nguyên tắc không có khó khăn gì trong việc hình thành hầu hết các phân tử mà chúng ta công nhận là các phân tử cần thiết cho sự sống từ các tiền chất vô cơ của chúng. Ví dụ, giả thuyết cơ bản do Oparin, Haldane, Bernal, Miller và Urey đưa ra là nhiều điều kiện trên Trái Đất nguyên sinh tạo thuận lợi cho các phản ứng hóa học tổng hợp cùng một tập hợp các hợp chất hữu cơ phức tạp từ các tiền chất đơn giản như vậy. Bernal đặt ra thuật ngữ tạo sinh vào năm 1949 để chỉ nguồn gốc của sự sống.[163] Năm 1967, ông gợi ý rằng nó xảy ra trong ba “giai đoạn”:

1. nguồn gốc của monomer sinh học
2. nguồn gốc của polymer sinh học
3. sự tiến hóa từ phân tử thành tế bào

Bernal cho rằng quy trình tiến hóa khởi đầu từ quy trình tiến độ 1 đến 2. Bernal coi quá trình thứ ba, trong đó những phản ứng sinh học được tích hợp phía sau ranh giới của tế bào, là khó khăn vất vả nhất. Nghiên cứu tân tiến về cách màng tế bào tự lắp ráp và điều tra và nghiên cứu trên những vi hạt trong những chất nền khác nhau, hoàn toàn có thể là một bước quan trọng để hiểu được sự tăng trưởng của những tế bào sống tự do độc lập. [ 164 ] [ 165 ] [ 166 ]
Stanley MillerMột trong những thực nghiệm tương hỗ quan trọng nhất cho kim chỉ nan ” xúp ” được đưa ra vào năm 1952. Stanley Miller và Harold Urey đã triển khai một thí nghiệm chứng tỏ cách những phân tử hữu cơ hoàn toàn có thể hình thành một cách tự nhiên từ những tiền chất vô cơ trong những điều kiện kèm theo như giả thuyết Oparin-Haldane đặt ra. Thí nghiệm Miller – Urey nổi tiếng lúc bấy giờ đã sử dụng một hỗn hợp khí có tính khử mạnh — metan, amoniac và hydro, cũng như hơi nước — để tạo thành những monomer hữu cơ đơn thuần như amino acid. [ 167 ] Hỗn hợp khí được tuần hoàn qua một thiết bị phân phối tia lửa điện cho hỗn hợp. Sau một tuần, người ta nhận thấy rằng khoảng chừng 10 % đến 15 % carbon trong mạng lưới hệ thống khi đó ở dạng hỗn hợp racemic của những hợp chất hữu cơ, gồm có những amino acid, là thành phần cấu trúc của protein. Điều này phân phối tương hỗ thực nghiệm trực tiếp cho điểm thứ hai của kim chỉ nan ” xúp “, và xung quanh hai điểm còn lại của triết lý là điểm trung tâm của hầu hết cuộc tranh luận lúc bấy giờ. Một cuộc nghiên cứu và phân tích lại năm 2011 những lọ đã lưu có chứa những chất chiết xuất khởi đầu là tác dụng của những thí nghiệm Miller và Urey, sử dụng thiết bị và công nghệ tiên tiến nghiên cứu và phân tích hiện tại và tiên tiến và phát triển hơn, đã phát hiện ra nhiều chất hóa sinh hơn so với phát hiện bắt đầu vào những năm 1950. Một trong những phát hiện quan trọng hơn là 23 amino acid, nhiều hơn so với năm loại được tìm thấy bắt đầu. [ 168 ]Vào tháng 11 năm 2020, một nhóm những nhà khoa học quốc tế đã báo cáo giải trình những nghiên cứu và điều tra cho thấy bầu khí quyển nguyên sinh của Trái Đất khác nhiều so với những điều kiện kèm theo được sử dụng trong những nghiên cứu và điều tra của Miller-Urey. [ 169 ] Được chỉ ra là tác dụng với sự tuôn trào khí cho nguồn gốc của sự sống trong khí quyển sơ cấp và thủy quyển. [ 170 ]

Nguồn gốc khởi đầu của những phân tử sinh học : Hóa học[sửa|sửa mã nguồn]

Các quá trình hóa học trên Trái Đất sơ khai tiền sinh vật được gọi là quá trình tiến hóa hóa học. Các nguyên tố, ngoại trừ hydro và heli, sau rốt đều bắt nguồn từ quá trình tổng hợp hạt nhân của sao. Vào năm 2016, các nhà thiên văn học báo cáo rằng các thành phần hóa học rất cơ bản của sự sống—phân tử carbon-hydro (CH, hoặc gốc metylidyne), ion dương carbon-hydro (CH+) và ion carbon (C+) – phần lớn là kết quả của tia cực tím từ các ngôi sao, chứ không phải các dạng bức xạ khác từ siêu tân tinh và sao non như đã nghĩ trước đây.[171] Các phân tử phức tạp, bao gồm các phân tử hữu cơ, hình thành tự nhiên cả trong không gian và trên các hành tinh.[24] Có thể có hai nguồn phân tử hữu cơ trên Trái Đất sơ khai:

1. Nguồn gốc trên cạn – tổng hợp phân tử hữu cơ được thúc đẩy bởi các tác động va chạm hoặc bởi các nguồn năng lượng khác (chẳng hạn như ánh sáng UV, móc nối oxy hóa khử hoặc phóng điện; ví dụ: thí nghiệm của Miller)
2. Nguồn gốc ngoài Trái Đất – sự hình thành các phân tử hữu cơ trong các đám mây bụi giữa các vì sao, mưa xuống các hành tinh.[172][173] (Xem giả panspermia)

Các phân tử hữu cơ ngoài Trái Đất quan sát được[sửa|sửa mã nguồn]

Hợp chất hữu cơ là bất kỳ bộ phận nào của một nhóm lớn những chất hóa học ở thể khí, lỏng hoặc rắn có phân tử chứa carbon. Carbon là nguyên tố đa dạng chủng loại thứ tư trong Vũ trụ tính theo khối lượng sau hydro, heli và oxy. [ 174 ] Carbon có nhiều trong Mặt trời, những ngôi sao 5 cánh, sao chổi và trong khí quyển của hầu hết những hành tinh. [ 175 ] Các hợp chất hữu cơ tương đối thông dụng trong khoảng trống, được hình thành bởi ” những nhà máy sản xuất tổng hợp phân tử phức tạp ” xảy ra trong những đám mây phân tử và những lớp phủ cạnh sao, và tiến hóa về mặt hóa học sau khi những phản ứng khởi đầu đa phần bằng bức xạ ion hóa. [ 24 ] [ 176 ] [ 177 ] [ 178 ] Dựa trên những điều tra và nghiên cứu quy mô máy tính, những phân tử hữu cơ phức tạp thiết yếu cho sự sống hoàn toàn có thể đã hình thành trên những hạt bụi trong đĩa tiền hành tinh bao quanh Mặt trời trước khi Trái Đất hình thành. [ 179 ] Theo những nghiên cứu và điều tra máy tính, quy trình tương tự như này cũng hoàn toàn có thể xảy ra xung quanh những ngôi sao 5 cánh khác thu nhận những hành tinh. [ 179 ]

NASA thông báo vào năm 2009 rằng các nhà khoa học đã lần đầu tiên xác định được một khối cấu tạo hóa học cơ bản khác của sự sống trong sao chổi, glycine, một amino acid, được phát hiện trong vật chất được phóng ra từ sao chổi Wild 2 vào năm 2004 và được tàu thăm dò Stardust của NASA chụp lại. Glycine đã được phát hiện trong các thiên thạch trước đây. Carl Pilcher, người đứng đầu Viện Sinh vật học Vũ trụ NASA nhận xét rằng

Việc phát hiện ra glycine trong một ngôi sao 5 cánh chổi ủng hộ sáng tạo độc đáo rằng những nguyên vật liệu cơ bản cấu thành sự sống vốn phổ cập trong khoảng trống và củng cố lập luận rằng sự sống trong ngoài hành tinh hoàn toàn có thể thông dụng chứ không phải hiếm. [ 180 ]

Sao chổi được bao trùm bởi những lớp vật tư tối bên ngoài, được cho là một chất giống như hắc ín gồm có vật chất hữu cơ phức tạp được hình thành từ những hợp chất carbon đơn thuần sau khi những phản ứng khởi đầu đa phần bằng bức xạ ion hóa. Có thể một trận mưa vật chất từ sao chổi hoàn toàn có thể đã mang đến một lượng đáng kể những phân tử hữu cơ phức tạp như vậy đến Trái Đất. [ 181 ] [ 182 ] [ 183 ] Các amino acid được hình thành ngoài toàn cầu cũng hoàn toàn có thể đến Trái Đất trải qua sao chổi. [ 104 ] Người ta ước tính rằng trong vụ Oanh tạc hạng nặng muộn, những thiên thạch hoàn toàn có thể đã phân phối tới 5 triệu tấn nguyên tố tiền sinh học hữu cơ cho Trái Đất mỗi năm. [ 104 ]

Giả thuyết quốc tế hydrocarbon thơm đa vòng[sửa|sửa mã nguồn]

Các hydrocarbon thơm đa vòng ( Polycyclic aromatic hydrocarbons ) viết tắt là PAH, là loại phổ cập nhất và phong phú và đa dạng nhất trong số những phân tử đa nguyên tử đã biết trong ngoài hành tinh quan sát được, và được coi là thành phần hoàn toàn có thể có của biển nguyên sinh. [ 184 ] [ 185 ] [ 186 ] Năm 2010, PAHs được phát hiện trong tinh vân. [ 187 ]
Các hydrocarbon thơm đa vòng ( PAH ) được biết là có nhiều trong ngoài hành tinh, [ 184 ] [ 185 ] [ 186 ] gồm có trong thiên nhiên và môi trường giữa những vì sao, trong sao chổi và thiên thạch, và là một trong số những phân tử phức tạp nhất cho đến nay được tìm thấy trong khoảng trống. [ 175 ]Các nguồn phân tử phức tạp khác đã được công nhận, gồm có nguồn gốc sao ngoài toàn cầu hoặc giữa những vì sao. Ví dụ, từ những nghiên cứu và phân tích quang phổ, những phân tử hữu cơ được biết là có trong sao chổi và thiên thạch. Năm 2004, một nhóm điều tra và nghiên cứu đã phát hiện ra dấu vết của PAH trong một tinh vân. [ 188 ] Năm 2010, một nhóm điều tra và nghiên cứu khác cũng phát hiện PAH, cùng với những fullerene, trong tinh vân. [ 187 ] Việc sử dụng PAHs cũng đã được đề xuất kiến nghị như một tiền thân của quốc tế RNA trong giả thuyết về quốc tế PAH. [ 189 ] Kính viễn vọng khoảng trống Spitzer đã phát hiện ra một ngôi sao 5 cánh, HH 46 – IR, hình thành bởi một quy trình tựa như như quy trình mà Mặt trời hình thành. Trong đĩa vòng vật chất bao quanh ngôi sao 5 cánh, có một loạt những phân tử, gồm có những hợp chất cyanide, hydrocarbon và carbon monoxide. Vào năm 2012, những nhà khoa học NASA đã báo cáo giải trình rằng PAH, trong điều kiện kèm theo thiên nhiên và môi trường giữa những vì sao, được biến hóa, trải qua quy trình hydro hóa, oxy hóa và hydroxyl hóa, thành những chất hữu cơ phức tạp hơn – ” một bước trên con đường hướng tới amino acid và nucleotide, nguyên vật liệu thô của protein và DNA, tương ứng. ” [ 190 ] [ 191 ] Hơn nữa, do tác dụng của những biến hóa này, những PAH mất tín hiệu quang phổ của chúng, hoàn toàn có thể là một trong những nguyên do ” thiếu phát hiện PAH trong những xiên băng giữa những vì sao, đặc biệt quan trọng là những vùng bên ngoài của những đám mây lạnh, chi chít hoặc những lớp phân tử trên của đĩa tiền hành tinh. ” [ 190 ] [ 191 ]NASA duy trì một cơ sở tài liệu để theo dõi những PAH trong ngoài hành tinh. [ 175 ] [ 192 ] Hơn 20 % carbon trong thiên hà hoàn toàn có thể được link với PAH, [ 175 ] nguyên vật liệu bắt đầu hoàn toàn có thể có để hình thành sự sống. PAH có vẻ như đã hình thành ngay sau vụ nổ Big Bang, phổ cập khắp thiên hà, [ 184 ] [ 185 ] [ 186 ] và được link với những ngôi sao 5 cánh và hành tinh ngoại hệ mới. [ 175 ]
Các quan sát cho thấy rằng phần đông những hợp chất hữu cơ được đưa vào Trái Đất bởi những hạt bụi gian sao ( interstellar dust particles ) được coi là tác nhân chính trong việc hình thành những phân tử phức tạp, nhờ vào những hoạt động giải trí xúc tác mặt phẳng đặc biệt quan trọng của chúng. [ 193 ] [ 194 ] Các điều tra và nghiên cứu được báo cáo giải trình vào năm 2008, dựa trên tỷ suất đồng vị 12C / 13C của những hợp chất hữu cơ được tìm thấy trong thiên thạch Murchison, cho thấy rằng thành phần RNA là uracil và những phân tử tương quan, gồm có cả xanthine, được hình thành ngoài toàn cầu. [ 195 ] [ 196 ] Vào năm 2011, một báo cáo giải trình dựa trên những điều tra và nghiên cứu của NASA về những thiên thạch được tìm thấy trên Trái Đất đã được công bố cho thấy những thành phần DNA ( adenine, guanine và những phân tử hữu cơ tương quan ) được tạo ra trong khoảng trống thiên hà. [ 193 ] [ 197 ] [ 198 ] Các nhà khoa học cũng phát hiện ra rằng lớp bụi thiên hà ( cosmic dust ) có chứa những chất hữu cơ phức tạp ( ” chất rắn hữu cơ vô định hình với cấu trúc hỗn hợp thơm – béo ” ) hoàn toàn có thể được tạo ra một cách tự nhiên và nhanh gọn bởi những ngôi sao 5 cánh. [ 199 ] [ 200 ] [ 201 ] Sun Kwok của Đại học Hồng Kông cho rằng những hợp chất này hoàn toàn có thể tương quan đến sự tăng trưởng của sự sống trên Trái Đất và phát biểu ” Nếu đúng như vậy, sự sống trên Trái Đất hoàn toàn có thể đã khởi đầu thuận tiện hơn vì những chất hữu cơ này hoàn toàn có thể đóng vai trò là nguyên vật liệu cơ bản cho sự sống. ” [ 199 ]
Sự hình thành glycolaldehyde trong bụi ngoài hành tinhGlycolaldehyde, ví dụ tiên phong về phân tử đường gian sao ( interstellar sugar molecule ), được phát hiện trong vùng hình thành sao gần TT thiên hà của tất cả chúng ta. Nó được phát hiện vào năm 2000 bởi Jes Jørgensen và Jan Hollis. [ 202 ] Năm 2012, nhóm của Jørgensen đã báo cáo giải trình việc phát hiện ra glycolaldehyde trong một hệ sao xa. Phân tử được tìm thấy xung quanh sao đôi tiền sao IRAS 16293 – 2422 cách Trái Đất 400 năm ánh sáng. [ 203 ] [ 204 ] [ 205 ] Glycolaldehyde thiết yếu để hình thành RNA, có công dụng tựa như như DNA. Những phát hiện này cho thấy những phân tử hữu cơ phức tạp hoàn toàn có thể hình thành trong những hệ sao trước khi hình thành những hành tinh, ở đầu cuối được mang đến những hành tinh trẻ trong quy trình tiến độ đầu hình thành. [ 206 ] [ 207 ] Bởi vì đường có tương quan đến quy trình trao đổi chất và mã di truyền, hai trong số những góc nhìn cơ bản nhất của sự sống, người ta cho rằng việc phát hiện ra đường ngoài Trái Đất làm tăng năng lực sự sống hoàn toàn có thể sống sót ở những nơi khác trong thiên hà của tất cả chúng ta. [ 202 ]
Một yếu tố trong hầu hết những trường hợp phát sinh phi sinh học là cân đối nhiệt động lực học của amino acid với peptide theo hướng của những amino acid riêng không liên quan gì đến nhau. Điều từng bị thiếu là một số lực thôi thúc phản ứng trùng hợp. Việc xử lý yếu tố này hoàn toàn có thể nằm ở những đặc tính của polyphosphat. [ 208 ] [ 209 ] Polyphotphat được tạo thành bằng cách trùng hợp những ion monophotphat thường thì PO43 -. Một số chính sách tổng hợp phân tử hữu cơ đã được nghiên cứu và điều tra. Polyphotphat gây ra phản ứng trùng hợp amino acid thành peptide. Chúng cũng là tiền chất hài hòa và hợp lý trong quy trình tổng hợp những hợp chất sinh hóa quan trọng như adenosine triphosphate ( ATP ). Một yếu tố chính có vẻ như là canxi phản ứng với photphat hòa tan để tạo thành photphat canxi không hòa tan ( apatit ), vì thế cần phải tìm ra một số ít chính sách hài hòa và hợp lý để giữ cho những ion canxi không gây ra kết tủa photphat. Đã có nhiều nghiên cứu và điều tra về chủ đề này trong những năm qua, nhưng một ý tưởng sáng tạo mới mê hoặc là những thiên thạch hoàn toàn có thể đã mang tới những loại phốt pho phản ứng trên Trái Đất sơ khai. [ 210 ] Dựa trên những nghiên cứu và điều tra quy mô máy tính gần đây, những phân tử hữu cơ phức tạp thiết yếu cho sự sống hoàn toàn có thể đã hình thành trong đĩa hành tinh gồm những hạt bụi bao quanh Mặt trời trước khi Trái Đất hình thành. [ 179 ] [ 211 ] Theo những điều tra và nghiên cứu máy tính, quy trình tựa như này cũng hoàn toàn có thể xảy ra xung quanh những ngôi sao 5 cánh khác thu nhận những hành tinh. ( Xem thêm Các phân tử hữu cơ ngoài Trái Đất ) .Sự tích tụ và tập trung chuyên sâu của những phân tử hữu cơ trên mặt phẳng hành tinh cũng được coi là bước khởi đầu thiết yếu cho nguồn gốc của sự sống. [ 212 ] Việc xác lập và hiểu những chính sách dẫn đến việc sản xuất những phân tử tiền sinh học trong những môi trường tự nhiên khác nhau là rất quan trọng để thiết lập hạng mục những thành phần mà sự sống bắt nguồn từ đó trên Trái Đất, giả định rằng việc sản xuất phi sinh học của những phân tử ở đầu cuối ảnh hưởng tác động đến việc tinh lọc những phân tử mà từ đó sự sống Open. [ 212 ]Vào năm 2019, những nhà khoa học đã báo cáo giải trình lần tiên phong phát hiện những phân tử đường, gồm có cả ribose, trong những thiên thạch, cho thấy rằng những quy trình hóa học trên tiểu hành tinh hoàn toàn có thể tạo ra một số ít thành phần sinh học cơ bản quan trọng so với sự sống và tương hỗ khái niệm về một quốc tế RNA trước khi Nguồn gốc sự sống dựa trên DNA Open trên Trái Đất, và hoàn toàn có thể cả khái niệm về panspermia. [ 207 ] [ 213 ]

Tổng hợp hóa học trong phòng thí nghiệm[sửa|sửa mã nguồn]

Ngay từ những năm 1860, những thí nghiệm đã chứng tỏ rằng những phân tử có tương quan về mặt sinh học hoàn toàn có thể được tạo ra từ sự tương tác của những nguồn carbon đơn thuần với những chất xúc tác vô cơ dồi dào .
Khi cố gắng nỗ lực tò mò những quy trình tiến độ trung gian của quy trình phát sinh phi sinh học được Bernal đề cập, Sidney Fox vào những năm 1950 và 1960 đã nghiên cứu và điều tra sự hình thành tự phát của những cấu trúc peptide ( những chuỗi amino acid nhỏ ) trong những điều kiện kèm theo hoàn toàn có thể đã sống sót từ rất sớm trong lịch sử vẻ vang Trái Đất. Trong một thí nghiệm của mình, ông được cho phép những amino acid khô đi như thể đọng lại ở một nơi khô ráo, ấm cúng trong điều kiện kèm theo tiền sinh học : Trong một thí nghiệm nhằm mục đích thiết lập những điều kiện kèm theo thích hợp cho sự sống hình thành, Fox đã tích lũy vật tư núi lửa từ một than chóp miệng núi lửa ( Cinder cone ) ở Hawaii. Ông phát hiện ra rằng nhiệt độ trên 100 C chỉ 4 inch ( 100 mm ) bên dưới mặt phẳng của than chóp miệng núi lửa, và cho rằng đây hoàn toàn có thể là thiên nhiên và môi trường mà sự sống được tạo ra — những phân tử hoàn toàn có thể đã được hình thành và sau đó được trôi sạch qua lớp tro núi lửa lỏng lẻo xuống biển. Ông đặt những cục dung nham lên trên những amino acid có nguồn gốc từ methan, amoniac và nước, khử trùng tổng thể những vật tư và nung dung nham trên những amino acid trong vài giờ trong lò thủy tinh. Một chất màu nâu, dính được hình thành trên mặt phẳng, và khi dung nham được ngâm trong nước khử trùng, một chất lỏng màu nâu đặc sệt chảy ra. Ông phát hiện ra rằng, khi chúng khô đi, những amino acid hình thành những phân tử polypeptide hình sợi dài, thường link chéo, giống như sợi nhỏ. [ 214 ]
Đặc biệt, những thí nghiệm của Butlerov ( phản ứng formose ) cho thấy rằng tetrose, pentose và hexose được tạo ra khi formaldehyde được đun nóng trong điều kiện kèm theo cơ bản với những ion sắt kẽm kim loại hóa trị hai như canxi. Phản ứng được xem xét kỹ lưỡng và sau đó được Breslow yêu cầu là phản ứng tự xúc tác vào năm 1959 .
Các thí nghiệm tựa như ( xem bên dưới ) chứng tỏ rằng những nucleobase như guanin và adenin hoàn toàn có thể được tổng hợp từ những nguồn carbon và nitơ đơn thuần như hydro cyanide và amoniac .Formamide tạo ra toàn bộ bốn ribonucleotide và những phân tử sinh học khác khi được làm ấm với sự hiện hữu của những khoáng chất trên cạn khác nhau. Formamide xuất hiện khắp nơi trong Vũ trụ, được tạo ra từ phản ứng của nước và hydro cyanide ( HCN ). Nó có một số ít lợi thế như một tiền chất sinh học, gồm có năng lực thuận tiện trở nên cô đặc trải qua sự bay hơi của nước. [ 215 ] [ 216 ] Mặc dù HCN là chất độc, nó chỉ ảnh hưởng tác động đến những sinh vật hiếu khí ( sinh vật nhân chuẩn và vi trùng hiếu khí ), mà những sinh vật này chưa sống sót lúc đó. Nó cũng hoàn toàn có thể đóng vai trò trong những quy trình hóa học khác, ví dụ điển hình như tổng hợp amino acid glycine. [ 104 ]Vào tháng 3 năm năm ngoái, những nhà khoa học NASA đã báo cáo giải trình rằng, lần tiên phong, những hợp chất hữu cơ phức tạp DNA và RNA của sự sống, gồm có uracil, cytosine và thymine, đã được hình thành trong phòng thí nghiệm ở điều kiện kèm theo ngoài khoảng trống, sử dụng những hóa chất bắt đầu, ví dụ điển hình như pyrimidine, được tìm thấy trong thiên thạch. Pyrimidine, giống như PAHs, hóa chất giàu carbon nhất được tìm thấy trong Vũ trụ, hoàn toàn có thể được hình thành trong những ngôi sao 5 cánh khổng lồ đỏ hoặc trong những đám mây bụi và khí giữa những vì sao. [ 217 ] Một nhóm những nhà khoa học Séc đã báo cáo giải trình rằng toàn bộ bốn gốc RNA hoàn toàn có thể được tổng hợp từ formamide trong quy trình xảy ra những sự kiện tỷ lệ nguồn năng lượng cao như va chạm ngoài toàn cầu. [ 218 ]

Sử dụng những phản ứng cho amoni cyanide[sửa|sửa mã nguồn]

Năm 1961, nghiên cứu và điều tra đã chỉ ra rằng acid nucleic purin base adenin hoàn toàn có thể được hình thành bằng cách nung nóng dung dịch nước amoni cyanide hòa tan. [ 219 ] Điểm sôi của amoni cyanide là 36 ° С ,

Tác động với nhiệt độ xung quanh điểm đóng băng của nước

Xem thêm: Sinh 11 Bài 12: Hô hấp ở thực vật | Hay nhất Giải bài tập Sinh học 11

[sửa|sửa mã nguồn]

Các con đường khác để tổng hợp base từ vật tư vô cơ cũng đã được báo cáo giải trình. [ 220 ] Orgel và những đồng nghiệp đã chỉ ra rằng nhiệt độ ngừng hoạt động có lợi cho quy trình tổng hợp purin, do tính năng cô đặc so với những tiền chất quan trọng như hydro cyanide. [ 221 ] Nghiên cứu của Miller và những đồng nghiệp cho rằng trong khi adenine và guanine cần điều kiện kèm theo đông đặc để tổng hợp, cytosine và uracil hoàn toàn có thể cần nhiệt độ sôi. [ 222 ] Nghiên cứu của nhóm Miller ghi nhận sự hình thành của bảy loại amino acid và 11 loại nucleobase khác nhau trong nước đá khi amoniac và cyanide được để trong tủ đông từ năm 1972 đến năm 1997. [ 223 ] [ 224 ] Các nghiên cứu và điều tra khác đã chứng tỏ sự hình thành những s – triazin ( nucleobase sửa chữa thay thế ), pyrimidin ( gồm có cytosine và uracil ), và adenin từ những dung dịch urê chịu những quy trình đóng băng-tan băng trong thiên nhiên và môi trường khử ( với việc phóng tia lửa điện như một nguồn nguồn năng lượng ). [ 225 ] Lời lý giải cho vận tốc không bình thường của những phản ứng này ở nhiệt độ thấp như vậy là đông đặc eutectic. Khi một tinh thể băng hình thành, nó vẫn tinh khiết : chỉ những phân tử nước tham gia vào tinh thể đang tăng trưởng, trong khi những tạp chất như muối hoặc cyanide bị loại trừ. Các tạp chất này trở nên rậm rạp trong những túi chất lỏng cực nhỏ bên trong băng, và sự rậm rạp này khiến những phân tử va chạm tiếp tục hơn. Khám phá cơ học bằng cách sử dụng những phương pháp hóa học lượng tử cung cấp sự hiểu biết cụ thể hơn về 1 số ít quy trình hóa học tương quan đến sự tiến hóa hóa học và một phần câu vấn đáp cho câu hỏi cơ bản về hình thành sinh học phân tử. [ 226 ]

Sử dụng khí có tính khử ít hơn trong thí nghiệm Miller – Urey[sửa|sửa mã nguồn]

Vào thời gian thí nghiệm Miller – Urey, giới khoa học nhất trí rằng Trái Đất sơ khai có bầu khí quyển khử với những hợp chất tương đối giàu hydro và nghèo oxy ( ví dụ, CH4 và NH3 trái ngược với CO2 và nitơ đioxit ( NO2 ) ). Tuy nhiên, sự đồng thuận khoa học hiện tại miêu tả bầu khí quyển nguyên thủy là hơi khử hoặc trung tính [ 227 ] [ 228 ] ( xem thêm Thảm họa oxy ). Một bầu khí quyển như vậy sẽ làm giảm cả số lượng và sự phong phú của những amino acid hoàn toàn có thể được tạo ra, mặc dầu những nghiên cứu và điều tra gồm có những khoáng chất sắt và carbonat ( được cho là có trong những đại dương sơ khai ) trong những điều kiện kèm theo thí nghiệm đã tạo ra một loạt những amino acid phong phú. [ 227 ] Các nghiên cứu và điều tra khoa học khác đã tập trung chuyên sâu vào hai thiên nhiên và môi trường khử tiềm năng khác : khoảng trống bên ngoài và những lỗ thông nhiệt dưới biển sâu. [ 229 ] [ 230 ] [ 231 ]

Tổng hợp dựa trên hydro cyanide[sửa|sửa mã nguồn]

Một dự án Bất Động Sản nghiên cứu và điều tra được triển khai xong vào năm năm ngoái bởi John Sutherland và những người khác đã phát hiện ra rằng một mạng lưới những phản ứng khởi đầu bằng hydro cyanide và hydro sulfide, trong những dòng nước được chiếu xạ bằng tia UV, hoàn toàn có thể tạo ra những thành phần hóa học của protein và lipid, cũng như của RNA, [ 232 ] [ 233 ] trong khi không tạo ra một loạt những hợp chất khác. [ 234 ] Các nhà nghiên cứu đã sử dụng thuật ngữ ” cyanosulfidic ” để miêu tả mạng lưới phản ứng này. [ 233 ]

Các yếu tố trong quy trình tổng hợp trong phòng thí nghiệm[sửa|sửa mã nguồn]

Sự hình thành tự phát của những polymer phức tạp từ những monomer được tạo ra bằng chiêu thức phi sinh học trong những điều kiện kèm theo do triết lý ” xúp ” đặt ra trọn vẹn không phải là một quy trình đơn thuần. Bên cạnh những monomer hữu cơ cơ bản thiết yếu, những hợp chất cấm hình thành polymer cũng được hình thành ở nồng độ cao trong những thí nghiệm Miller – Urey và Joan Oró. [ 235 ] Thí nghiệm Miller-Urey, ví dụ điển hình, tạo ra nhiều chất hoàn toàn có thể phản ứng với những amino acid hoặc bẻ gãy sự link của chúng thành chuỗi peptide. [ 236 ] Sinh học về cơ bản sử dụng 20 amino acid cho những enzym protein mã hóa của nó, đại diện thay mặt cho một tập hợp con rất nhỏ của tập hợp cấu trúc hoàn toàn có thể có. Hầu hết những quy mô về nguồn gốc của sự sống đều cho thấy những sinh vật được tăng trưởng từ những hợp chất hữu cơ sẵn có trong thiên nhiên và môi trường. [ 237 ] Các vai trò cơ bản của peptide và protein trong sinh học thời nay khiến người ta không hề chối cãi rằng peptide là những người đóng vai trò quan trọng trong nguồn gốc của sự sống. Trong chừng mực thích hợp để ngoại suy từ quốc tế sinh học đang sống sót sang quốc tế tiền sinh học, người ta phải thừa nhận tầm quan trọng thiết yếu mà những mạng lưới phân tử link với nhau, hoàn toàn có thể với peptide là thành phần quan trọng, đã đóng vai trò trong nguồn gốc của sự sống. [ 238 ]

Tự xúc tác[sửa|sửa mã nguồn]

Tự xúc tác ( Autocatalysts ) là những chất xúc tác tạo ra chính chúng và do đó là ” phân tử nhân bản “. Các hệ thống hóa chất tự nhân bản đơn thuần nhất là tự xúc tác, và thường chứa ba thành phần : một phân tử loại sản phẩm và hai phân tử tiền chất. Phân tử mẫu sản phẩm nối những phân tử tiền chất lại với nhau, từ đó tạo ra nhiều phân tử mẫu sản phẩm hơn từ nhiều phân tử tiền chất hơn. Phân tử loại sản phẩm xúc tác phản ứng bằng cách phân phối một khuôn mẫu bổ trợ link với những tiền chất, do đó đưa chúng lại với nhau. Các mạng lưới hệ thống như vậy đã được chứng tỏ cả trong những đại phân tử sinh học và những phân tử hữu cơ nhỏ. [ 239 ] [ 240 ] Các mạng lưới hệ thống không thực thi theo chính sách khuôn mẫu, ví dụ điển hình như quy trình tự sản sinh của những Micelle và túi, cũng đã được quan sát thấy. [ 240 ]

Người ta đã đề xuất rằng sự sống ban đầu hình thành như các mạng lưới hóa học tự xúc tác.[241] Nhà nghiên cứu tập tính học người Anh Richard Dawkins đã viết về quá trình tự thẩm phân như một lời giải thích tiềm năng cho nguồn gốc của sự sống trong cuốn sách năm 2004 Câu chuyện của tổ tiên (The Ancestor’s Tale).[242] Trong cuốn sách của mình, Dawkins trích dẫn các thí nghiệm được thực hiện bởi Julius Rebek và các đồng nghiệp của ông, trong đó họ kết hợp amino adenosine và pentafluorophenyl este với este triacid amino adenosine tự xúc tác (AATE). Một sản phẩm là một biến thể của AATE, xúc tác cho quá trình tổng hợp của chính chúng. Thí nghiệm này chứng minh khả năng các sinh vật tự xúc tác có thể biểu hiện sự cạnh tranh trong một quần thể mà các thực thể có thể di truyền, được hiểu như một hình thức chọn lọc tự nhiên thô sơ.[243][244]

Môi trường địa chất thích hợp[sửa|sửa mã nguồn]

Ao nhỏ của Darwin[sửa|sửa mã nguồn]

Một khái niệm ban đầu, rằng sự sống có nguồn gốc từ vật chất không sống trong các giai đoạn chậm, xuất hiện trong cuốn sách Nguyên tắc Sinh học năm 1864–1867 của Herbert Spencer. Năm 1879, William Turner Thiselton-Dyer đã đề cập đến vấn đề này trong một bài báo “Về tự sinh luận và tiến hóa”. Vào ngày 1 tháng 2 năm 1871 Charles Darwin đã viết về những ấn phẩm này cho Joseph Hooker, và đưa ra suy đoán của riêng mình,[245][246][247] gợi ý rằng tia lửa ban đầu của sự sống có thể đã bắt đầu trong một

ao nhỏ ấm cúng, với đủ loại muối amoniac và phosphoric, ánh sáng, nhiệt, điện … món quà là một hợp chất protein đã được hình thành về mặt hóa học, sẵn sàng chuẩn bị trải qua những biến hóa phức tạp hơn .

Ông ấy liên tục lý giải rằng

Ngày nay, những vật chất như vậy sẽ bị nuốt chửng hoặc hấp thụ ngay lập tức, điều này đã không xảy ra trước khi những sinh vật sống được hình thành .

Darwin 1887 Lỗi harv : không có tiềm năng : CITEREFDarwin1887 ( trợ giúp ), trang 18 :

Nhiều điều tra và nghiên cứu gần đây, vào năm 2017, ủng hộ quan điểm cho rằng sự sống hoàn toàn có thể đã khởi đầu ngay sau khi Trái Đất được hình thành khi những phân tử RNA Open từ ” những cái ao nhỏ ấm cúng “. [ 248 ]

Suối nước nóng núi lửa và miệng phun thủy nhiệt, nông hay sâu[sửa|sửa mã nguồn]

Martin Brazier đã chỉ ra rằng những vi hóa thạch bắt đầu đến từ một quốc tế nóng chảy gồm những khí như methan, amoniac, carbon dioxide và hydrogen sulfide, những chất ô nhiễm so với sự sống hiện tại. [ 249 ] Một nghiên cứu và phân tích về cây sự sống dạng ba nhánh cổ xưa cho thấy vi trùng và vi trùng cổ ưa nhiệt và cực ưa nhiệt là gần nhất với gốc cây sự sống, cho thấy rằng sự sống hoàn toàn có thể đã tiến hóa trong một môi trường tự nhiên có nhiệt độ cao. [ 250 ]

Miệng phun thủy nhiệt biển sâu[sửa|sửa mã nguồn]

Miệng thông hơi thủy nhiệt dưới đáy biển sâuLý thuyết về miệng thông hơi dưới đáy biển sâu, hay lỗ thông hơi thủy nhiệt kiềm, cho rằng sự sống hoàn toàn có thể đã mở màn từ những lỗ thông hơi thủy nhiệt dưới biển, [ 251 ] [ 252 ] Martin và Russell đã đề xuất kiến nghị

rằng sự sống đã tăng trưởng trong những kết tủa monosulfide sắt có cấu trúc trong một ụ thủy nhiệt tại vị trí thấm ở độ dốc oxy hóa khử, pH và nhiệt độ giữa chất lỏng thủy nhiệt giàu sulfide và nước chứa sắt ( II ) của đáy đại dương Hadean. Sự phát sinh tự nhiên, ngăn ba chiều được quan sát bên trong những kết tủa sulfide sắt kẽm kim loại ở vị trí thấm hóa thạch cho thấy rằng những ngăn vô cơ này là tiền thân của thành tế bào và màng tế bào được tìm thấy ở sinh vật nhân sơ sống tự do. Khả năng đã biết của FeS và NiS để xúc tác quy trình tổng hợp acetyl-metylsulfide từ carbon monoxide và methylsulfide, những thành phần của chất lỏng thủy nhiệt, cho thấy rằng quy trình tổng hợp tiền sinh vật xảy ra ở mặt phẳng bên trong của những ngăn có vách kim loại-sulfide này … [ 253 ]

Những dạng mà chất lỏng giàu hyđrô Open từ dưới đáy biển, như thể hiệu quả của Serpentinit của siêu mafic olivin với nước biển và một mặt phẳng pH với đại dương giàu carbon dioxide. Các miệng phun tạo thành một nguồn nguồn năng lượng hóa học vững chắc bắt nguồn từ những phản ứng oxy hóa khử, trong đó chất cho điện tử ( hydro phân tử ) phản ứng với chất nhận điện tử ( carbon dioxide ) ; xem triết lý quốc tế sắt-lưu huỳnh. Đây là những phản ứng tỏa nhiệt. [ 251 ] [ b ] Russell đã chứng tỏ rằng những miệng phun thủy nhiệt kiềm tạo ra một gradient hóa trị động lực proton abiogenic ( PMF ) [ 253 ] trong đó những điều kiện kèm theo lý tưởng cho một buồng ấp phát sinh sự sống phi sinh học. Các ngăn cực nhỏ của chúng ” phân phối một phương tiện đi lại tự nhiên để tập trung chuyên sâu những phân tử hữu cơ, ” gồm có những khoáng chất sắt-lưu huỳnh như mackinawite, tạo cho những tế bào khoáng chất này những đặc tính xúc tác mà Günter Wächtershäuser dự trù. [ 254 ] Sự chuyển dời của những ion qua màng phụ thuộc vào vào sự tích hợp của hai yếu tố :

1. Lực khuếch tán gây ra bởi gradient nồng độ – tất cả các hạt bao gồm các ion đều có xu hướng khuếch tán từ nơi có nồng độ cao hơn xuống thấp hơn.
2. Lực tĩnh điện gây ra bởi gradien điện thế – các cation như proton H+ có xu hướng khuếch tán xuống điện thế, các anion theo hướng ngược lại.

Hai gradient này tích hợp với nhau hoàn toàn có thể được bộc lộ như một gradient điện hóa, phân phối nguồn năng lượng cho quy trình tổng hợp phát sinh sự sống phi học. Động lực proton hoàn toàn có thể được diễn đạt như thể thước đo của thế năng được tàng trữ dưới dạng sự tích hợp của proton và gradient điện thế qua màng ( sự độc lạ về nồng độ proton và thế điện ) .Szostak gợi ý rằng hoạt động giải trí địa nhiệt mang lại nhiều thời cơ hơn cho sự hình thành của sự sống trong những hồ mở nơi tích tụ khoáng chất. Năm 2010, dựa trên nghiên cứu và phân tích quang phổ của nước biển và nước khoáng nóng, Ignat Ignatov và Oleg Mosin đã chứng tỏ rằng sự sống hoàn toàn có thể hầu hết bắt nguồn từ nước khoáng nóng. Nước khoáng nóng có chứa những ion hydrocarbonat và canxi có khoanh vùng phạm vi tối ưu nhất. [ 255 ] [ 256 ] Trường hợp này tựa như với nguồn gốc của sự sống trong những miệng phun thủy nhiệt, nhưng với những ion hydrocarbonat và canxi trong nước nóng. Nghiên cứu với những nghiên cứu và phân tích quang phổ được thực thi ở Rupite, Bulgaria, với nước khoáng nóng có những ion canxi và hydrocarbonat, Anoxybacillus ruparies sp., vi trùng, vi trùng cổ và vi trùng lam [ 257 ] [ 258 ] Nước khoáng có độ pH từ 9 – 11. những phản ứng trong nước biển. Theo Melvin Calvin, 1 số ít phản ứng ngưng tụ-khử nước của những amino acid và nucleotit trong những khối peptide và acid nucleic riêng không liên quan gì đến nhau hoàn toàn có thể diễn ra trong thủy quyển sơ cấp có độ pH 9 – 11 ở quá trình tiến hóa muộn hơn. [ 259 ] Một số hợp chất này như acid hydrocyanic ( HCN ) đã được chứng tỏ trong những thí nghiệm của Miller. Đây là thiên nhiên và môi trường mà đá thạch nhũ đã được tạo ra. David Ward của Đại học Bang Montana đã diễn đạt sự hình thành của đá thạch nhũ trong nước khoáng nóng tại Công viên Quốc gia Yellowstone. Stromatolite sống sót trong nước khoáng nóng và gần những khu vực có hoạt động giải trí núi lửa. [ 260 ] Các quy trình đã tăng trưởng ở vùng biển gần những mạch nước khoáng nóng. Năm 2011, Tadashi Sugawara từ Đại học Tokyo đã tạo ra một tế bào nguyên mẫu trong nước nóng. [ 261 ]Nghiên cứu thực nghiệm và quy mô hóa máy tính cho thấy rằng mặt phẳng của những thành phần khoáng bên trong miệng phun thủy nhiệt có những đặc tính xúc tác tương tự như như của những enzym và hoàn toàn có thể tạo ra những phân tử hữu cơ đơn thuần, ví dụ điển hình như metanol ( CH3OH ) và acid fomic, axetic và pyruvic từ hòa tan CO2 trong nước nếu được phát động bởi điện áp đặt hoặc do phản ứng với H2 hoặc H2S. [ 262 ] [ 263 ]Nghiên cứu được Martin báo cáo giải trình ở trên vào năm năm nay ủng hộ vấn đề rằng sự sống phát sinh tại những miệng phun thủy nhiệt, [ 264 ] [ 265 ] rằng hóa học tự phát trong vỏ Trái Đất được thôi thúc bởi tương tác đá và nước ở trạng thái không cân đối nhiệt động lực học làm cơ sở cho nguồn gốc của sự sống [ 266 ] [ 267 ] và rằng những dòng khởi nguyên của vi trùng cổ và vi trùng là sinh vật tự dưỡng phụ thuộc H2 có sử dụng CO2 làm chất nhận điện tử ở đầu cuối của chúng trong quy trình chuyển hóa nguồn năng lượng. [ 268 ] Martin gợi ý, dựa trên dẫn chứng này rằng LUCA ” hoàn toàn có thể đã phụ thuộc vào rất nhiều vào nguồn năng lượng địa nhiệt của miệng thủy nhiệt để sống sót “. [ 269 ]

Các hồ thủy nhiệt xê dịch trên những hòn đảo núi lửa hoặc tiền lục địa[sửa|sửa mã nguồn]

Mulkidjanian và những đồng tác giả cho rằng thiên nhiên và môi trường biển không phân phối sự cân đối ion và thành phần thông dụng trong những tế bào, cũng như những ion được nhu yếu bởi những protein và ribozyme thiết yếu được tìm thấy trong phần nhiều toàn bộ những sinh vật sống, đặc biệt quan trọng là so với K + / Na + tỷ suất Mn2 +, Zn2 + và nồng độ photphat. Môi trường duy nhất được biết đến mô phỏng những điều kiện kèm theo thiết yếu trên Trái Đất được tìm thấy trong những hồ thủy nhiệt trên cạn được phân phối bởi những lỗ thông hơi. [ 251 ] Ngoài ra, những mỏ khoáng trong những thiên nhiên và môi trường này dưới bầu không khí thiếu khí sẽ có độ pH thích hợp ( trái ngược với những bể hiện tại trong môi trường tự nhiên có ôxy ), chứa những kết tủa của khoáng chất sulfide ngăn ngừa bức xạ tia cực tím có hại, có quy trình làm ướt / làm khô để cô đặc dung dịch chất nền đến nồng độ hoàn toàn có thể đồng ý được. đến sự hình thành tự phát những polymer của acid nucleic, polyeste [ 270 ] và depsipeptide, [ 271 ] cả bằng những phản ứng hóa học trong môi trường tự nhiên thủy nhiệt, cũng như do tiếp xúc với tia UV trong quy trình luân chuyển từ lỗ thông hơi đến những bể lân cận. Môi trường tiền sinh vật được giả thuyết của chúng tựa như như môi trường tự nhiên lỗ thông hơi dưới đáy đại dương thường được giả thuyết nhất, nhưng bổ trợ thêm những thành phần giúp lý giải những đặc trưng được tìm thấy trong quy trình tái tạo Tổ tiên Chung phổ quát Cuối cùng ( LUCA ) của toàn bộ những sinh vật sống. [ 272 ]

Colín–García và cộng sự. (2016) thảo luận về những thuận lợi và khó khăn của các miệng phun thủy nhiệt khi là môi trường nguyên thủy.[251] Họ đề cập đến các phản ứng gắng sức trong các hệ thống như vậy có thể là một nguồn năng lượng tự do thúc đẩy các phản ứng hóa học, bổ sung cho tính đa dạng khoáng chất cao của chúng, ngụ ý cảm ứng các gradient hóa học quan trọng, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho sự tương tác giữa chất cho và chất nhận điện tử. Colín–García và cộng sự. (2016) cũng tóm tắt một loạt các thí nghiệm được đề xuất để kiểm tra vai trò của các miệng phun thủy nhiệt trong quá trình tổng hợp tiền sinh học.[251]

Tro núi lửa trong đại dương[sửa|sửa mã nguồn]

Geoffrey W. Hoffmann đã lập luận rằng một sự kiện tạo nên hạt nhân phức tạp là nguồn gốc của sự sống tương quan đến cả polypeptide và acid nucleic thích hợp với thời hạn và khoảng trống có sẵn trong những đại dương nguyên sinh của Trái Đất [ 273 ] Hoffmann gợi ý rằng tro núi lửa hoàn toàn có thể tạo ra nhiều hình dạng ngẫu nhiên thiết yếu trong sự kiện tạo nên hạt nhân phức tạp đã được công nhận. Khía cạnh này của triết lý hoàn toàn có thể được kiểm tra bằng thực nghiệm .

Sinh quyển nóng sâu của Gold[sửa|sửa mã nguồn]

Vào những năm 1970, Thomas Gold đề xuất kiến nghị kim chỉ nan cho rằng sự sống tăng trưởng lần tiên phong không phải trên bề mặt Trái Đất mà ở dưới mặt phẳng vài km. Người ta khẳng định chắc chắn rằng việc phát hiện ra sự sống của vi sinh vật bên dưới mặt phẳng của một thiên thể khác trong Hệ Mặt trời của tất cả chúng ta sẽ cho thấy kim chỉ nan này đáng đáng tin cậy. Gold cũng chứng minh và khẳng định rằng một lượng nhỏ thức ăn từ một nguồn sâu, không hề tiếp cận, là thiết yếu để sống sót vì sự sống phát sinh trong một vũng vật chất hữu cơ có năng lực tiêu thụ hết thức ăn và bị tuyệt chủng. Lý thuyết của Gold cho rằng dòng chảy của thức ăn như vậy là do khí methan nguyên thủy thoát ra từ lớp vỏ Trái Đất ; Các lý giải thường thì hơn về nguồn phân phối thức ăn của những vi sinh vật sâu ( tránh xa những hợp chất carbon trầm tích ) là những sinh vật này sống sót nhờ hydro được giải phóng bởi sự tương tác giữa nước và ( khử ) những hợp chất sắt trong đá .

Giả thuyết bãi biển phóng xạ[sửa|sửa mã nguồn]

Zachary Adam công bố rằng những quy trình thủy triều xảy ra trong thời hạn Mặt trăng ở gần hơn nhiều hoàn toàn có thể tập trung chuyên sâu những hạt uranium và những nguyên tố phóng xạ khác ở mực nước cao trên những bãi biển nguyên thủy, nơi chúng hoàn toàn có thể chịu nghĩa vụ và trách nhiệm tạo ra những khối thiết kế xây dựng sự sống. [ 274 ] Theo những quy mô máy tính, [ 275 ] một mỏ chứa những chất phóng xạ như vậy hoàn toàn có thể cho thấy phản ứng hạt nhân tự duy trì giống như phản ứng được tìm thấy trong vỉa quặng uranium Oklo ở Gabon. Cát bãi biển phóng xạ như vậy hoàn toàn có thể đã phân phối đủ nguồn năng lượng để tạo ra những phân tử hữu cơ, ví dụ điển hình như amino acid và đường từ acetonitril trong nước. Vật liệu monazit phóng xạ cũng giải phóng photphat hòa tan vào những vùng giữa những hạt cát, làm cho nó trở nên ” dễ tiếp cận ” về mặt sinh học. Do đó, những amino acid, đường và phốt phát hòa tan hoàn toàn có thể đã được sản xuất đồng thời, theo Adam. Phóng xạ actinides, bỏ lại phía sau trong 1 số ít tập trung chuyên sâu bởi những phản ứng, hoàn toàn có thể đã hình thành một phần của khu phức tạp sắt kẽm kim loại hữu cơ. Những phức tạp này hoàn toàn có thể là chất xúc tác bắt đầu quan trọng cho những quy trình sống .John Parnell đã gợi ý rằng một quy trình như vậy hoàn toàn có thể phân phối một phần ” yếu tố quan trọng của sự sống ” trong quá trình đầu của bất kể hành tinh đá ướt sơ khai nào, miễn là hành tinh này đủ lớn để tạo ra một mạng lưới hệ thống xây đắp mảng mang những khoáng chất phóng xạ đến mặt phẳng. Vì Trái Đất sơ khai được cho là có nhiều mảng nhỏ hơn, nên nó hoàn toàn có thể đã cung ứng một thiên nhiên và môi trường thích hợp cho những quy trình như vậy. [ 276 ]

Nhiệt động lực học, tự cấu trúc và thông tin : Vật lý học[sửa|sửa mã nguồn]

Nguyên lý nhiệt động lực học : Năng lượng và entropy[sửa|sửa mã nguồn]

Chẳng hạn, trong thời cổ đại, Empedocles và Aristotle thường nghĩ rằng sự sống của những thành viên của một số ít loài, và nói chung là sự sống của chính nó, hoàn toàn có thể khởi đầu với nhiệt độ cao, tức là trọn vẹn bằng chu kỳ luân hồi nhiệt. [ 277 ]Tương tự, nó đã được nhận ra ngay từ đầu là sự sống yên cầu sự mất entropy, hay còn gọi là mất trật tự, khi những phân tử tự tổ chức triển khai thành vật chất sống. Định luật thứ hai của nhiệt động lực học này cần được xem xét khi sự tự tổ chức triển khai của vật chất ở mức độ phức tạp cao hơn xảy ra. Bởi vì khung hình sống là máy móc, [ 278 ] Luật thứ hai cũng vận dụng cho sự sống .Do đó, trái với quan điểm ngây thơ về Định luật thứ hai, sự Open của sự sống và sự phức tạp ngày càng tăng không xích míc với quy luật này : Thứ nhất, một sinh vật sống tạo ra trật tự ở một số ít nơi ( ví dụ như khung hình sống hoặc nơi ở của nó ) với phí tổn là sự ngày càng tăng entropy ở nơi khác ( ví dụ như sản xuất nhiệt và chất thải ). Thứ hai, Định luật thứ hai của nhiệt động lực học thực sự Dự kiến sự ngày càng tăng độ phức tạp [ 279 ] và những mối đối sánh tương quan giữa một mạng lưới hệ thống và môi trường tự nhiên xung quanh nó, khi trải qua sự tương tác [ 280 ] – với trí nhớ và sự thích nghi di truyền là những ví dụ về mối đối sánh tương quan như vậy giữa một sinh vật sống và thiên nhiên và môi trường của nó .

Thu nhận nguồn năng lượng không lấy phí[sửa|sửa mã nguồn]

Bernal đã nói trong thí nghiệm Miller – Urey rằng

Nó không đủ để lý giải sự hình thành của những phân tử như vậy, điều thiết yếu là lý giải vật lý-hóa học về nguồn gốc của những phân tử này gợi ý sự hiện hữu của những nguồn thích hợp và chìm cho nguồn năng lượng tự do. [ 148 ]

Nhiều nguồn nguồn năng lượng có sẵn cho những phản ứng hóa học trên Trái Đất sơ khai. Ví dụ, nhiệt ( ví dụ điển hình như từ những quy trình địa nhiệt ) là một nguồn nguồn năng lượng tiêu chuẩn cho hóa học. Các ví dụ khác gồm có ánh sáng mặt trời và phóng điện ( sét ), trong số những người khác. [ 104 ] Trên thực tiễn, sét là một nguồn nguồn năng lượng hài hòa và hợp lý cho nguồn gốc của sự sống, vì chỉ ở vùng nhiệt đới gió mùa, sét đánh khoảng chừng 100 triệu lần một năm. [ 281 ]Các mô phỏng trên máy tính cũng cho thấy rằng sự xâm thực trong những hồ chứa nước nguyên thủy như phá sóng biển, suối và đại dương hoàn toàn có thể dẫn đến sự tổng hợp những hợp chất sinh học. [ 282 ]Các phản ứng không thuận tiện cũng hoàn toàn có thể được thôi thúc bởi những phản ứng thuận tiện cao, như trong trường hợp hóa học sắt-lưu huỳnh. Ví dụ, điều này có lẽ rằng rất quan trọng so với quy trình cố định và thắt chặt carbon ( sự quy đổi carbon từ dạng vô cơ thành dạng hữu cơ ). [ c ] Sự cố định và thắt chặt carbon bằng phản ứng của CO 2 với H 2 S trải qua hóa học sắt-lưu huỳnh là thuận tiện, và xảy ra ở pH trung tính và 100 °C. Bề mặt sắt-lưu huỳnh, có nhiều gần những miệng phun thủy nhiệt, cũng có năng lực tạo ra một lượng nhỏ amino acid và những chất chuyển hóa sinh học khác. [ 104 ]

Tự tổ chức triển khai[sửa|sửa mã nguồn]

Hermann Haken

Nguyên tắc nghiên cứu synergetics sự tự tổ chức trong các hệ thống vật chất. Trong cuốn sách Synergetics[283] Hermann Haken đã chỉ ra rằng các hệ thống vật lý khác nhau có thể được xử lý theo cách tương tự. Ông đưa ra các ví dụ về sự tự tổ chức của một số loại laser, sự bất ổn định trong động lực học chất lỏng, bao gồm đối lưu, và các dao động hóa học và sinh hóa. Trong lời nói đầu của mình, ông đề cập đến nguồn gốc của sự sống, nhưng chỉ nói chung chung:

Sự hình thành tự phát của các cấu trúc có tổ chức tốt từ vi trùng hoặc thậm chí từ hỗn loạn là một trong những hiện tượng hấp dẫn nhất và là vấn đề thách thức nhất mà các nhà khoa học phải đối mặt. Những hiện tượng như vậy là một kinh nghiệm trong cuộc sống hàng ngày của chúng tôi khi chúng tôi quan sát sự phát triển của thực vật và động vật. Suy nghĩ về các thang thời gian lớn hơn nhiều, các nhà khoa học được dẫn dắt vào các vấn đề của sự tiến hóa, và cuối cùng là về nguồn gốc của vật chất sống. Khi chúng ta cố gắng giải thích hoặc hiểu theo một nghĩa nào đó những hiện tượng sinh học cực kỳ phức tạp này thì đó là một câu hỏi tự nhiên, liệu các quá trình tự tổ chức có thể được tìm thấy trong các hệ thống đơn giản hơn nhiều của thế giới thống nhất hay không.
Trong những năm gần đây, người ta ngày càng thấy rõ rằng tồn tại rất nhiều ví dụ trong các hệ thống vật lý và hóa học, nơi các cấu trúc không gian, thời gian hoặc không gian được tổ chức tốt phát sinh từ các trạng thái hỗn loạn. Hơn nữa, cũng như trong các cơ thể sống, hoạt động của các hệ thống này chỉ có thể được duy trì bởi một dòng năng lượng (và vật chất) xuyên suốt qua chúng. Trái ngược với những cỗ máy do con người tạo ra, được thiết kế để thể hiện những cấu trúc và chức năng đặc biệt, những cấu trúc này phát triển một cách tự phát – chúng tự tổ chức…[284]

Cấu trúc phân tán[sửa|sửa mã nguồn]

Lý thuyết này giả định rằng tín hiệu của nguồn gốc và sự tiến hóa của sự sống là cấu trúc phân tán cực nhỏ dưới ánh sáng UVC của những sắc tố hữu cơ và sự sinh sôi của chúng trên hàng loạt bề mặt Trái Đất. [ 285 ] [ 286 ] [ 287 ] Cuộc sống thời nay làm tăng sản lượng entropi của Trái Đất trong môi trường tự nhiên Mặt trời bằng cách phân tán tia cực tím và photon nhìn thấy thành nhiệt trải qua những sắc tố hữu cơ trong nước. Nhiệt này sau đó xúc tác cho một loạt những quy trình tiêu tán thứ cấp như quy trình nước, những dòng hải lưu và gió, bão, v.v. [ 288 ]

Tự tổ chức triển khai bằng những cấu trúc phân tán[sửa|sửa mã nguồn]

Ilya Prigogine 1977 cNhà vật lý thế kỷ 19 Ludwig Boltzmann lần tiên phong công nhận rằng cuộc đấu tranh cho sự sống sót của những sinh vật sống không phải là vật tư thô hay nguồn năng lượng, mà thay vào đó là sự sản sinh entropy có nguồn gốc từ sự quy đổi quang phổ mặt trời thành nhiệt bởi những mạng lưới hệ thống này. [ 289 ] Do đó, Boltzmann nhận ra rằng những mạng lưới hệ thống sống, giống như toàn bộ những quy trình không hề đảo ngược, nhờ vào vào sự tiêu tán của một tiềm năng hóa học tổng quát cho sự sống sót của chúng. Trong cuốn sách ” Sự sống là gì “, nhà vật lý thế kỷ 20 Erwin Schrödinger [ 290 ] nhấn mạnh vấn đề tầm quan trọng của cái nhìn thâm thúy của Boltzmann về thực chất nhiệt động lực học không hề đảo ngược của những mạng lưới hệ thống sống, cho thấy rằng đây là vật lý và hóa học đằng sau nguồn gốc và sự tiến hóa của sự sống .Tuy nhiên, những quy trình không hề đảo ngược và những mạng lưới hệ thống sống ít hơn nhiều, không hề được nghiên cứu và phân tích thuận tiện dưới góc nhìn này cho đến khi Lars Onsager, [ 291 ] và sau đó là Ilya Prigogine, [ 292 ] tăng trưởng một chủ nghĩa hình thức toán học lịch sự để giải quyết và xử lý ” sự tự tổ chức triển khai ” của vật chất dưới một tiềm năng hóa học tổng quát. Chủ nghĩa hình thức này được gọi là Nhiệt động lực học không hề đảo ngược cổ xưa và Prigogine được trao giải Nobel Hóa học năm 1977 ” vì những góp phần của ông cho nhiệt động lực học không cân đối, đặc biệt quan trọng là triết lý về cấu trúc tiêu tán “. Phân tích của Prigogine cho thấy rằng nếu một mạng lưới hệ thống được để tăng trưởng dưới một tiềm năng bên ngoài áp đặt, vật chất hoàn toàn có thể tự tổ chức triển khai ( giảm entropi của nó ) tạo thành cái mà ông gọi là ” cấu trúc tiêu tán “, điều này sẽ làm tăng sự tiêu tán của tiềm năng áp đặt bên ngoài ( tăng cường toàn thế giới sản xuất entropy ). Nhiệt động lực học không cân đối kể từ đó đã được vận dụng thành công xuất sắc vào việc nghiên cứu và phân tích những mạng lưới hệ thống sống, từ sản xuất sinh hóa ATP [ 293 ] đến tối ưu hóa những con đường trao đổi chất của vi trùng [ 294 ] để triển khai xong hệ sinh thái. [ 295 ] [ 296 ] [ 297 ]

Bao bọc : Hình thái học[sửa|sửa mã nguồn]

Bao bọc không có màng[sửa|sửa mã nguồn]

Coacervate của Oparin[sửa|sửa mã nguồn]

Các giọt polyester không màng[sửa|sửa mã nguồn]

Các nhà nghiên cứu Tony Jia và Kuhan Chandru [ 298 ] đã đề xuất kiến nghị rằng những giọt polyeste không màng hoàn toàn có thể có ý nghĩa quan trọng trong Nguồn gốc sự sống. [ 299 ] Do đặc thù ” lộn xộn ” của hóa học tiền sinh học, [ 300 ] [ 301 ] sự hình thành tự phát của những giọt tổng hợp này hoàn toàn có thể đã đóng một vai trò trong quy trình phân bào sớm trước khi có sự thay đổi của túi lipid. Chức năng của protein bên trong và tính năng của RNA khi có 1 số ít giọt polyester nhất định được chứng tỏ là được bảo toàn trong những giọt. Ngoài ra, những giọt có năng lực dàn dựng, bằng cách được cho phép những chất béo tập hợp xung quanh chúng hoàn toàn có thể ngăn ngừa sự rò rỉ vật tư di truyền .

Các vi cầu proteinoid[sửa|sửa mã nguồn]

Vào những năm 1960, Fox đã quan sát thấy rằng những proteinoid mà ông đã tổng hợp hoàn toàn có thể hình thành những cấu trúc giống như tế bào được đặt tên là ” vi cầu proteinoid “. [ 214 ]Các amino acid đã phối hợp để tạo thành proteinoid, và những proteinoid đã phối hợp để tạo thành những hạt cầu nhỏ mà Fox gọi là ” vi cầu “. Proteinoids của ông không phải là tế bào, mặc dầu chúng hình thành những khối và chuỗi gợi nhớ đến vi trùng lam, nhưng chúng không chứa acid nucleic công dụng hoặc bất kể thông tin mã hóa nào. Dựa trên những thí nghiệm như vậy, Colin Pittendrigh đã công bố vào năm 1967 rằng ” những phòng thí nghiệm sẽ tạo ra một tế bào sống trong vòng mười năm “, một nhận xét phản ánh sự ngây thơ nổi bật đương thời về sự phức tạp của cấu trúc tế bào. [ 302 ]

Thế giới lipid[sửa|sửa mã nguồn]

Lý thuyết quốc tế lipid giả định rằng vật thể tự nhân bản tiên phong giống như lipid. [ 303 ] [ 304 ] Người ta đã biết rằng những phospholipid tạo thành lớp kép lipid trong nước khi bị kích động – cấu trúc tựa như như trong màng tế bào. Những phân tử này đã không xuất hiện trên toàn cầu, nhưng khác amphiphilic phân tử chuỗi dài cũng tạo màng. Bên cạnh đó, những cơ quan này hoàn toàn có thể lan rộng ra ( bằng cách chèn những lipid bổ trợ ), và dưới lan rộng ra quá mức hoàn toàn có thể trải qua tách tự phát mà bảo tồn cùng size và thành phần lipid trong hai progenies. Ý tưởng chính trong kim chỉ nan này là thành phần phân tử của những thể lipid là cách sơ khai để tàng trữ thông tin, và sự tiến hóa đã dẫn đến sự Open của những thực thể polymer như RNA hoặc DNA hoàn toàn có thể tàng trữ thông tin một cách thuận tiện. Các điều tra và nghiên cứu về mụn nước từ những amphiphile tiền sinh học cho đến nay vẫn chỉ số lượng giới hạn trong những mạng lưới hệ thống chứa một hoặc hai loại amphiphiles. Điều này trái ngược với đầu ra của những phản ứng hóa học tiền sinh học được mô phỏng, thường tạo ra những hỗn hợp rất không giống hệt của những hợp chất. [ 305 ] Trong giả thuyết về màng hai lớp lipid gồm có một hỗn hợp của những hợp chất amphiphilic khác nhau, có năng lực xảy ra một số lượng lớn những tích hợp hoàn toàn có thể có về mặt triết lý trong sự sắp xếp của những amphiphile này trong màng. Trong số tổng thể những sự phối hợp tiềm năng này, một sự sắp xếp cục bộ đơn cử của màng sẽ có lợi cho việc tạo thành siêu vòng, [ 306 ] [ 307 ] thực sự là một phản hồi tích cực gồm có hai chất xúc tác lẫn nhau được đại diện thay mặt bởi một vị trí màng và một hợp chất đơn cử bị mắc kẹt trong túi .. Các cặp vị trí / tổng hợp như vậy được truyền sang những túi con dẫn đến sự Open của những dòng độc lạ của những túi hoàn toàn có thể được cho phép tinh lọc tự nhiên Darwin can thiệp. [ 308 ]

Tế bào nguyên mẫu[sửa|sửa mã nguồn]

Ba cấu trúc chính phospholipid hình thành tự phát trong dung dịch : liposome ( bilayer kín ), micelle và bilayer ( một lớp màng kép ) .Tế bào nguyên mẫu là một tập hợp lipid hình cầu, tự tổ chức triển khai, tự sắp xếp, được đề xuất kiến nghị như một bước đệm cho nguồn gốc của sự sống. [ 305 ] Một câu hỏi trọng tâm trong quy trình tiến hóa là những tế bào nguyên mẫu đơn thuần hình thành lần đầu và khác nhau như thế nào trong việc góp phần sinh sản cho thế hệ sau thôi thúc sự tiến hóa của sự sống. Mặc dù vẫn chưa đạt được một tế bào nguyên hàm tính năng trong môi trường tự nhiên phòng thí nghiệm, nhưng có những nhà khoa học cho rằng tiềm năng này trọn vẹn hoàn toàn có thể đạt được. [ 309 ] [ 310 ] [ 311 ]Các túi tự lắp ghép là thành phần đa phần của tế bào nhân sơ. [ 305 ] Định luật thứ hai của nhiệt động lực học nhu yếu thiên hà hoạt động theo hướng mà entropy tăng lên, tuy nhiên sự sống được phân biệt bởi mức độ tổ chức triển khai tuyệt vời của nó. Do đó, một ranh giới là thiết yếu để tách những quy trình sống khỏi vật chất không sống. [ 312 ] Các nhà nghiên cứu Irene Chen và Szostak trong số những người khác, cho rằng những đặc tính hóa lý đơn thuần của tế bào nguyên sinh cơ bản hoàn toàn có thể làm phát sinh những hành vi thiết yếu của tế bào, gồm có những hình thức sơ khai của cạnh tranh đối đầu sinh sản độc lạ và tích trữ nguồn năng lượng. Những tương tác hợp tác như vậy giữa màng và những chất được phủ bọc của nó hoàn toàn có thể giúp đơn giản hóa quy trình quy đổi từ những phân tử tái tạo đơn thuần sang những tế bào thực sự. [ 310 ] Hơn nữa, sự cạnh tranh đối đầu so với những phân tử màng sẽ tạo lợi thế cho những màng không thay đổi, cho thấy một lợi thế tinh lọc cho sự tăng trưởng của những acid béo link chéo và thậm chí còn cả những phospholipid thời nay. [ 310 ] Sự phủ bọc vi mô như vậy sẽ được cho phép trao đổi chất bên trong màng, trao đổi những phân tử nhỏ nhưng ngăn cản sự vận động và di chuyển của những chất lớn qua màng. [ 313 ] Những ưu điểm chính của việc đóng gói gồm có tăng năng lực hòa tan của sản phẩm & hàng hóa chứa bên trong viên nang và tích trữ nguồn năng lượng ở dạng gradient điện hóa .

Một cách tiếp cận khác đối với khái niệm về tế bào nguyên mẫu liên quan đến thuật ngữ “chemoton” (viết tắt của “Chemical automaton”) dùng để chỉ một mô hình trừu tượng cho đơn vị cơ bản của sự sống do nhà sinh học lý thuyết người Hungary Tibor Gánti đưa ra.[314] Nó là bản tóm tắt tính toán lâu đời nhất được biết đến của một tế bào nguyên mẫu. Gánti hình thành ý tưởng cơ bản vào năm 1952 và hình thành khái niệm này vào năm 1971 trong cuốn sách Các nguyên tắc của cuộc sống (ban đầu được viết bằng tiếng Hungary và chỉ được dịch sang tiếng Anh vào năm 2003). Ông phỏng đoán chemoton là tổ tiên ban đầu của tất cả các sinh vật, hoặc tổ tiên chung phổ quát cuối cùng.[315]

Giả thiết cơ bản của quy mô chemoton là sự sống về cơ bản và về cơ bản phải có ba đặc tính : trao đổi chất, tự sao chép và một màng kép. [ 316 ] Các công dụng trao đổi chất và sao chép cùng nhau tạo thành một mạng lưới hệ thống phụ tự xúc tác thiết yếu cho những công dụng cơ bản của sự sống, và một màng phủ bọc mạng lưới hệ thống con này để ngăn cách nó với môi trường tự nhiên xung quanh. Do đó, bất kể mạng lưới hệ thống nào có những đặc tính như vậy đều hoàn toàn có thể được coi là còn sống, và nó sẽ chịu sự tinh lọc tự nhiên và chứa thông tin tế bào tự duy trì. Một số người coi quy mô này là một góp phần đáng kể cho nguồn gốc của sự sống vì nó phân phối một triết lý về những đơn vị chức năng tiến hóa. [ 317 ]Tuy nhiên, một điều tra và nghiên cứu năm 2012 do Mulkidjanian thuộc Đại học Osnabrück đứng vị trí số 1, cho thấy rằng những vũng hơi địa nhiệt ngưng tụ và làm mát trong đất liền có những đặc thù lý tưởng cho nguồn gốc của sự sống. [ 318 ] Vào năm 2002, những nhà khoa học đã xác nhận rằng bằng cách thêm đất sét montmorillonite vào dung dịch của những mixen acid béo ( những quả cầu lipid ), đất sét đã tăng vận tốc hình thành mụn nước lên gấp 100 lần. [ 311 ] Hơn nữa, những điều tra và nghiên cứu gần đây đã phát hiện ra rằng những hành vi lặp đi tái diễn của quy trình mất nước và bù nước đã giữ lại những phân tử sinh học như RNA bên trong những tế bào lipid được tìm thấy trong những suối nước nóng và phân phối những tiền đề thiết yếu cho quy trình tiến hóa do tinh lọc tự nhiên. [ 319 ]

Sự hình thành túi lipid trong nước ngọt[sửa|sửa mã nguồn]

Bruce Damer và David Deamer đã đi đến Kết luận rằng màng tế bào không hề hình thành trong nước biển mặn, và do đó phải có nguồn gốc từ nước ngọt. Trước khi những lục địa hình thành, vùng đất khô hạn duy nhất trên Trái Đất sẽ là những hòn đảo núi lửa, nơi nước mưa sẽ tạo thành những ao, nơi lipid hoàn toàn có thể hình thành ở quy trình tiến độ tiên phong hướng tới màng tế bào. Những tiền thân của những tế bào thật này được cho là đã hoạt động giải trí giống như một siêu tổ chức triển khai hơn là những cấu trúc riêng không liên quan gì đến nhau, nơi những màng xốp chứa những phân tử sẽ lọt ra ngoài và xâm nhập vào những tế bào nguyên mẫu khác. Chỉ khi những tế bào thực sự tiến hóa, chúng mới từ từ thích nghi với môi trường tự nhiên mặn hơn và đi vào đại dương. [ 320 ]

Túi gồm có hỗn hợp những chất sinh hóa giống RNA[sửa|sửa mã nguồn]

Một quy mô tế bào nguyên mẫu khác là Jeewanu. Được tổng hợp lần tiên phong vào năm 1963 từ những khoáng chất đơn thuần và những chất hữu cơ cơ bản khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, nó vẫn được ghi nhận là có một số ít năng lực trao đổi chất, sự hiện hữu của màng bán thấm, amino acid, phospholipid, carbohydrate và những phân tử giống RNA. [ 321 ] [ 322 ] Tuy nhiên, thực chất và đặc tính của Jeewanu vẫn phải được làm rõ .Tương tác tĩnh điện gây ra bởi những peptide ngắn, tích điện dương, kỵ nước, chứa 7 amino acid có chiều dài hoặc ít hơn, hoàn toàn có thể gắn RNA vào màng túi, màng tế bào cơ bản. [ 323 ] [ 324 ]

Kết tủa kim loại-sulfide[sửa|sửa mã nguồn]

William Martin và Michael Russell đã đề xuất kiến nghị

…. rằng sự sống đã tăng trưởng trong những kết tủa monosulfide sắt có cấu trúc trong một ụ nhiệt dung dịch tại vị trí thấm ở độ dốc oxy hóa khử, pH và nhiệt độ giữa chất lỏng thủy nhiệt giàu sulfide và nước chứa sắt ( II ) của đáy đại dương Hadean. Sự phát sinh tự nhiên, ngăn ba chiều được quan sát bên trong những kết tủa sulfide sắt kẽm kim loại ở vị trí thấm hóa thạch cho thấy rằng những ngăn vô cơ này là tiền thân của thành tế bào và màng tế bào được tìm thấy ở sinh vật nhân sơ sống tự do. Khả năng đã biết của FeS và NiS để xúc tác quy trình tổng hợp acetyl-metylsulfide từ carbon monoxide và methylsulfide, những thành phần của chất lỏng thủy nhiệt, cho thấy rằng quy trình tổng hợp tiền sinh vật xảy ra ở mặt phẳng bên trong của những ngăn có vách kim loại-sulfide này … ” [ 253 ]

Nguồn gốc của quy trình trao đổi chất : Sinh lý học[sửa|sửa mã nguồn]

Các dạng sống khác nhau với những quy trình nguồn gốc biến hóa hoàn toàn có thể đã Open gần như đồng thời trong lịch sử vẻ vang sơ khai của Trái Đất. [ 325 ] Các dạng khác hoàn toàn có thể đã tuyệt chủng ( để lại những hóa thạch đặc biệt quan trọng nhờ quy trình sinh hóa khác nhau của chúng — ví dụ, những kiểu hóa sinh giả định ). Người ta đã đề xuất kiến nghị rằng :

Các sinh vật tiên phong là đất sét giàu sắt tự tái tạo để cố định và thắt chặt carbon dioxide thành oxalic và những acid dicarboxylic khác. Hệ thống tái tạo đất sét này và kiểu hình trao đổi chất của chúng sau đó tăng trưởng thành vùng giàu sulfide của điểm trung tâm có năng lực cố định và thắt chặt nitơ. Cuối cùng, phosphate được đưa vào mạng lưới hệ thống tăng trưởng được cho phép tổng hợp nucleotide và phospholipid. Nếu quy trình sinh tổng hợp tổng hợp lại quy trình tạo sinh, thì quy trình tổng hợp những amino acid trước quy trình tổng hợp những gốc purin và pyrimidine. Hơn nữa, quy trình trùng hợp những thioester amino acid thành polypeptide trước quy trình trùng hợp có hướng dẫn những este amino acid bằng polynucleotit. [ 326 ]

Các phản ứng giống như trao đổi chất hoàn toàn có thể đã xảy ra một cách tự nhiên trong những đại dương sơ khai, trước khi những sinh vật tiên phong tiến hóa. [ 327 ] [ 328 ] Sự trao đổi chất hoàn toàn có thể có trước nguồn gốc của sự sống, hoàn toàn có thể đã tăng trưởng từ những điều kiện kèm theo hóa học trong những đại dương sớm nhất. Tái tạo trong những phòng thí nghiệm cho thấy một số ít phản ứng này hoàn toàn có thể tạo ra RNA, và một số ít phản ứng khác giống với hai chuỗi phản ứng thiết yếu của quy trình trao đổi chất : đường phân và con đường pentose phosphate, phân phối tiền chất thiết yếu cho acid nucleic, amino acid và lipid. [ 328 ]

Giả thuyết đất sét[sửa|sửa mã nguồn]

Montmorillonite, một loại đất sét dồi dào, là chất xúc tác cho quy trình trùng hợp RNA và hình thành màng từ lipid. [ 329 ] Một quy mô về nguồn gốc của sự sống sử dụng đất sét đã được Alexander Cairns-Smith đưa ra vào năm 1985 và được 1 số ít nhà khoa học tò mò như một chính sách hài hòa và hợp lý. [ 330 ] Giả thuyết về đất sét giả định rằng những phân tử hữu cơ phức tạp hình thành từ từ trên những mặt phẳng sao chép phi hữu cơ đã sống sót từ trước của những tinh thể silicat trong dung dịch .Tại Viện Bách khoa Rensselaer, những nghiên cứu và điều tra của James Ferris cũng đã xác nhận rằng khoáng chất đất sét montmorillonite xúc tác sự hình thành RNA trong dung dịch nước, bằng cách tham gia những nucleotide để tạo thành chuỗi dài hơn. [ 331 ]Năm 2007, Bart Kahr từ Đại học Washington và những đồng nghiệp đã báo cáo giải trình những thí nghiệm của họ đã kiểm tra sáng tạo độc đáo rằng những tinh thể hoàn toàn có thể hoạt động giải trí như một nguồn thông tin hoàn toàn có thể truyền được, sử dụng những tinh thể kali hydro phthalate. Các tinh thể ” mẹ ” với sự không tuyệt vời đã được phân cắt và được sử dụng làm hạt giống để tăng trưởng những tinh thể ” con ” từ dung dịch. Sau đó, họ kiểm tra sự phân bổ của những điểm không hoàn hảo nhất trong những tinh thể mới và phát hiện ra rằng những điểm không hoàn hảo nhất trong những tinh thể mẹ được tái tạo ở những tinh thể con, nhưng những tinh thể con cũng có nhiều điểm không tuyệt vời khác. Để quan sát được hành vi giống gen, số lượng di truyền của những điểm không hoàn hảo nhất này phải vượt quá số lượng của những đột biến trong những thế hệ tiếp nối, nhưng nó đã không xảy ra. Vì vậy, Kahr Tóm lại rằng những tinh thể ” không đủ trung thực để tàng trữ và truyền thông tin từ thế hệ này sang thế hệ khác. ” [ 332 ]

Thế giới sắt-lưu huỳnh[sửa|sửa mã nguồn]

Vào những năm 1980, Günter Wächtershäuser, được Karl Popper khuyến khích và ủng hộ, [ 333 ] [ 334 ] [ 335 ] nhận quốc tế sắt-lưu huỳnh của ông, một triết lý về sự tiến hóa của những con đường hóa học tiền sinh vật như là điểm khởi đầu trong quy trình tiến hóa của sự sống. Nó theo dõi hóa sinh thời nay một cách có mạng lưới hệ thống so với những phản ứng nguyên thủy cung ứng những con đường thay thế sửa chữa để tổng hợp những khối kiến thiết xây dựng hữu cơ từ những hợp chất khí đơn thuần .Trái ngược với những thí nghiệm Miller cổ xưa, nhờ vào vào những nguồn nguồn năng lượng bên ngoài ( sét mô phỏng, bức xạ tia cực tím ), ” mạng lưới hệ thống Wächtershäuser ” đi kèm với một nguồn nguồn năng lượng tích hợp : sulfide sắt ( pyrit sắt ) và những khoáng chất khác. Năng lượng giải phóng từ những phản ứng oxy hóa khử của những sulfide sắt kẽm kim loại này có sẵn để tổng hợp những phân tử hữu cơ, và những mạng lưới hệ thống như vậy hoàn toàn có thể đã tăng trưởng thành những bộ tự xúc tác tạo thành những thực thể tự tái tạo, hoạt động giải trí trao đổi chất có trước những dạng sống được biết đến ngày này. [ 327 ] [ 328 ] Thí nghiệm với những sulfide như vậy trong môi trường tự nhiên nước ở 100 °C tạo ra hiệu suất đipeptide tương đối nhỏ ( 0,4 % đến 12,4 % ) và hiệu suất tripeptide nhỏ hơn ( 0,10 % ) mặc dầu trong cùng điều kiện kèm theo, đipeptide nhanh gọn bị phá vỡ. [ 336 ]Một số quy mô bác bỏ sự tự sao chép của một ” gen trần “, thay vào đó công nhận sự Open của một quy trình trao đổi chất nguyên thủy phân phối một môi trường tự nhiên bảo đảm an toàn cho sự Open sau này của quy trình sao chép RNA. Trung tâm của quy trình Krebs ( quy trình acid xitric ) so với việc sản xuất nguồn năng lượng ở những sinh vật hiếu khí, và lôi cuốn những ion carbon dioxide và hydro trong quy trình sinh tổng hợp những hóa chất hữu cơ phức tạp, cho thấy rằng nó là một trong những phần tiên phong của quy trình trao đổi chất. [ 254 ] Đồng thời, những nhà địa hóa học Szostak và Adamala đã chứng tỏ rằng sự sao chép RNA không dùng enzym trong tế bào nguyên sinh chỉ hoàn toàn có thể xuất hiện của chất chelat hóa cation yếu như acid xitric, cung ứng thêm dẫn chứng về vai trò TT của acid xitric trong quy trình trao đổi chất nguyên thủy. doi : 10.1126 / science. 1241888Russell đã đề xuất kiến nghị rằng ” mục tiêu của đời sống là hydro hóa carbon dioxide ” ( như một phần của ngữ cảnh ” ưu tiên trao đổi chất “, chứ không phải là ngữ cảnh ” di truyền học trước ” ). [ 337 ] [ 338 ] Nhà vật lý Jeremy England đã đề xuất kiến nghị rằng sự sống không hề tránh khỏi những xem xét nhiệt động lực học nói chung :

… khi một nhóm nguyên tử được tinh chỉnh và điều khiển bởi một nguồn nguồn năng lượng bên ngoài ( như mặt trời hoặc nguyên vật liệu hóa học ) và được bao quanh bởi một bể nhiệt ( như đại dương hoặc khí quyển ), nó thường sẽ từ từ tự tái cấu trúc để tiêu tán ngày càng nhiều hơn. nguồn năng lượng. Điều này hoàn toàn có thể có nghĩa là trong những điều kiện kèm theo nhất định, vật chất có được thuộc tính vật lý quan trọng gắn liền với sự sống một cách thuận tiện. [ 339 ] [ 340 ]

Một trong những hiện thân sớm nhất của ý tưởng sáng tạo này đã được đưa ra vào năm 1924 với khái niệm của Oparin về những túi tự nhân bản nguyên thủy, trước khi phát hiện ra cấu trúc của DNA. Các biến thể trong những năm 1980 và 1990 gồm có triết lý quốc tế sắt-lưu huỳnh của Wächtershäuser và những quy mô được ra mắt bởi Christian de Duve dựa trên hóa học của những thioesters. Các lập luận lý thuyết và trừu tượng hơn về tính hài hòa và hợp lý của sự Open của quy trình trao đổi chất mà không có sự hiện hữu của gen gồm có một quy mô toán học do Freeman Dyson đưa ra vào đầu những năm 1980 và khái niệm của Stuart Kauffman về những tập hợp tự xúc tác chung, được luận bàn vào cuối thập kỷ đó. Orgel tóm tắt nghiên cứu và phân tích của mình bằng cách nêu rõ ,

Hiện tại, không có nguyên do gì để mong đợi rằng những quy trình nhiều bước như quy trình acid xitric khử sẽ tự tổ chức triển khai trên mặt phẳng của FeS / FeS 2 hoặc một số ít khoáng chất khác. ” [ 341 ]

Có thể là một loại đường trao đổi chất khác đã được sử dụng vào thời kỳ đầu của đời sống. Ví dụ, thay vì quy trình acid xitric khử, con đường ” mở ” acetyl-CoA ( một trong năm cách cố định và thắt chặt carbon dioxide được công nhận trong tự nhiên thời nay ) sẽ thích hợp với ý tưởng sáng tạo tự tổ chức triển khai trên mặt phẳng sulfide sắt kẽm kim loại. Enzyme quan trọng của con đường này, carbon monoxide dehydrogenase / acetyl-CoA synthase, chứa những cụm niken-sắt-lưu huỳnh hỗn hợp trong những TT phản ứng của nó và xúc tác sự hình thành acetyl-CoA ( tương tự như như acetyl-thiol ) trong một bước duy nhất. Tuy nhiên, ngày càng có nhiều lo lắng rằng những hợp chất prebiotic thiolated và thioester không thuận tiện về mặt nhiệt động học và động học để tích tụ trong những điều kiện kèm theo tiền sinh học giả định ( tức là những lỗ thông hơi thủy nhiệt ). [ 342 ] Người ta cũng đề xuất kiến nghị rằng cysteine và homocysteine hoàn toàn có thể đã phản ứng với nitrile do phản ứng Stecker, thuận tiện tạo thành những poplypeptide giàu thiol xúc tác. [ 343 ]

Giả thuyết quốc tế kẽm[sửa|sửa mã nguồn]

Giả thuyết quốc tế kẽm ( Zn-world ) của Mulkidjanian [ 344 ] là một phần lan rộng ra của giả thuyết pyrit của Wächtershäuser. Wächtershäuser dựa trên triết lý của mình về những quy trình hóa học khởi đầu dẫn đến những phân tử thông tin ( RNA, peptide ) trên một lưới điện tích đều đặn trên mặt phẳng của pyrit hoàn toàn có thể đã tạo điều kiện kèm theo thuận tiện cho quy trình trùng hợp nguyên sinh bằng cách lôi cuốn những chất phản ứng và sắp xếp chúng tương đối tương thích với nhau. [ 345 ] Lý thuyết quốc tế Zn xác lập và phân biệt thêm. [ 344 ] [ 346 ] Chất lỏng thủy nhiệt giàu H 2 S tương tác với nước nguyên thủy mát mẻ ( hay ” ao nhỏ ấm cúng ” của Darwin ) dẫn đến sự kết tủa của những hạt sulfide sắt kẽm kim loại. Các mạng lưới hệ thống thông hơi đại dương và những mạng lưới hệ thống thủy nhiệt khác có cấu trúc địa đới phản ánh trong những mỏ sulfide khổng lồ do núi lửa cổ đại ( VMS ) có nguồn gốc thủy nhiệt. Chúng có đường kính dài tới nhiều km và có niên đại từ Archean Eon. Phong phú nhất là pyrit ( FeS 2 ), chalcopyrit ( CuFeS 2 ), và sphalerit ( ZnS ), với sự bổ trợ của galena ( PbS ) và alabandit ( MnS ). ZnS và MnS có một năng lực duy nhất để tàng trữ nguồn năng lượng bức xạ, ví dụ từ tia UV. Trong khoảng chừng thời hạn tương quan về nguồn gốc của những phân tử tái tạo, áp suất khí quyển khởi đầu đủ cao ( > 100 bar, khoảng chừng 100 atm ) để kết tủa gần bề mặt Trái Đất, và bức xạ UV mạnh gấp 10 đến 100 lần so với giờ đây ; do đó những đặc tính quang hợp độc lạ do ZnS làm trung gian đã cung ứng những điều kiện kèm theo nguồn năng lượng thích hợp để phân phối nguồn năng lượng cho quy trình tổng hợp những phân tử thông tin và trao đổi chất cũng như lựa chọn những nucleobase hoàn toàn có thể quang hợp .

Lý thuyết thế giới Zn đã được bổ sung thêm bằng chứng thực nghiệm và lý thuyết về cấu tạo ion bên trong tế bào nhân sơ đầu tiên trước khi vi khuẩn cổ, vi khuẩn và sinh vật nhân chuẩn tiến hóa. Archibald Macallum ghi nhận sự giống nhau của các chất lỏng trong cơ thể như máu và bạch huyết với nước biển;[347] tuy nhiên, thành phần vô cơ của tất cả các tế bào khác với thành phần vô cơ của nước biển hiện đại, điều này đã khiến Mulkidjanian và các đồng nghiệp tái tạo lại “trại giống” của các tế bào đầu tiên kết hợp phân tích địa hóa với nghiên cứu thực vật học về nhu cầu ion vô cơ của các thành phần phổ quát của tế bào hiện đại. Các tác giả kết luận rằng phổ biến và theo suy luận ban đầu, các protein và hệ thống chức năng cho thấy ái lực và yêu cầu chức năng đối với K+, Zn2+, Mn2+, và [PO
4]3−
. Quá trình tái tạo địa hóa cho thấy thành phần ion có lợi cho nguồn gốc của tế bào không thể tồn tại trong cái mà ngày nay chúng ta gọi là môi trường biển nhưng lại tương thích với sự phát thải của các vùng chiếm ưu thế bằng hơi mà ngày nay chúng ta gọi là hệ thống địa nhiệt nội địa. Trong điều kiện khí quyển nguyên thủy bị cạn kiệt oxy, CO 2 chiếm ưu thế, tính chất hóa học của nước ngưng tụ và thở ra gần các trường địa nhiệt sẽ giống như mô hình bên trong của các tế bào hiện đại. Do đó, các giai đoạn tiến hóa tiền tế bào có thể đã diễn ra trong các “ao Darwin” nông được lót bằng các khoáng chất silicat xốp trộn với các sulfide kim loại và được làm giàu bằng các hợp chất K+, Zn2+ và phốt pho.[348][349]

Các trường hợp phát sinh phi sinh học khác[sửa|sửa mã nguồn]

Chúng ta định nghĩa một ngữ cảnh là một tập hợp những khái niệm tương quan tương thích với nguồn gốc của sự sống đã hoặc đang được tìm hiểu. Các khái niệm tương quan đến quốc tế Sắt-Lưu huỳnh hoàn toàn có thể được coi là một ngữ cảnh. Chúng tôi xem xét một số ít ngữ cảnh khác hoàn toàn có thể trùng lặp một phần với những ngữ cảnh đã đàm đạo ở trên hoặc với nhau .

Các con đường hóa học được miêu tả bằng máy tính[sửa|sửa mã nguồn]

Vào tháng 9 năm 2020, lần tiên phong những nhà hóa học đã diễn đạt những con đường hóa học hoàn toàn có thể có từ những hóa chất tiền sinh học không còn sống đến những hóa chất sinh học phức tạp hoàn toàn có thể tạo ra những sinh vật sống, dựa trên một chương trình máy tính mới có tên AllChemy. [ 350 ] [ 351 ]

Siêu quy trình[sửa|sửa mã nguồn]

Vào đầu những năm 1970, Manfred Eigen và Peter Schuster đã kiểm tra những tiến trình nhất thời giữa sự hỗn loạn phân tử và một siêu vòng tròn tự tái tạo trong một món xúp prebiotic. [ 352 ] Trong một siêu vòng tuần hoàn, mạng lưới hệ thống tàng trữ thông tin ( hoàn toàn có thể là ARN ) tạo ra một loại enzyme, xúc tác sự hình thành của một mạng lưới hệ thống thông tin khác, theo trình tự cho đến khi mẫu sản phẩm của chất ở đầu cuối tương hỗ sự hình thành của mạng lưới hệ thống thông tin tiên phong. Được giải quyết và xử lý về mặt toán học, siêu vòng tròn hoàn toàn có thể tạo ra những loài quasispecies, trải qua quy trình tinh lọc tự nhiên, chúng đã trở thành một dạng tiến hóa của Darwin. Một động lực thôi thúc kim chỉ nan siêu vòng là việc phát hiện ra những ribozyme có năng lực xúc tác những phản ứng hóa học của chính chúng. Lý thuyết siêu vòng nhu yếu sự sống sót của những chất sinh hóa phức tạp, ví dụ điển hình như nucleotide, không hình thành trong những điều kiện kèm theo do thí nghiệm Miller – Urey yêu cầu .

Sắc tố hữu cơ trong cấu trúc phân tán[sửa|sửa mã nguồn]

Trong ” Lý thuyết phân tán nhiệt động lực học về nguồn gốc và sự tiến hóa của sự sống “, [ 285 ] [ 287 ] [ 353 ] Karo Michaelian đã đưa ra cái nhìn thâm thúy của Boltzmann và khu công trình của Prigogine về những hệ quả ở đầu cuối của nó tương quan đến nguồn gốc sự sống. Lý thuyết này giả định rằng tín hiệu của nguồn gốc và sự tiến hóa của sự sống là cấu trúc phân tán cực nhỏ của những sắc tố hữu cơ và sự sinh sôi của chúng trên hàng loạt bề mặt Trái Đất. [ 287 ] Cuộc sống ngày này làm tăng sản lượng entropi của Trái Đất trong thiên nhiên và môi trường Mặt trời bằng cách phân tán tia cực tím và photon nhìn thấy thành nhiệt trải qua những sắc tố hữu cơ trong nước. Nhiệt này sau đó xúc tác cho một loạt những quy trình tiêu tán thứ cấp như quy trình nước, những dòng hải lưu và gió, bão, v.v. [ 285 ] [ 288 ] Michaelian lập luận rằng nếu công dụng nhiệt động lực học của sự sống ngày này là tạo ra entropi trải qua sự phân tán photon trong những sắc tố hữu cơ, thì đây có lẽ rằng là tính năng của nó ngay từ thuở sơ khai. Hóa ra là cả RNA và DNA khi ở trong dung dịch nước đều là chất hấp thụ rất mạnh và phân tán tia cực tím cực nhanh trong khoảng chừng 230 – 290 vùng bước sóng nm ( UV-C ), là một phần của quang phổ Mặt trời hoàn toàn có thể đã xuyên qua bầu khí quyển tiền sinh học. [ 354 ] Trên trong thực tiễn, không riêng gì RNA và DNA, mà nhiều phân tử cơ bản của sự sống ( những phân tử chung cho cả ba nghành của sự sống ) cũng là những sắc tố hấp thụ trong UV-C, và nhiều phân tử trong số này cũng có ái lực hóa học với RNA và DNA. [ 355 ] Do đó, những acid nucleic hoàn toàn có thể đã hoạt động giải trí như những phân tử nhận so với những phân tử cho sắc tố ăng ten kích thích photon UV-C bằng cách phân phối một kênh tiêu tán cực nhanh. Michaelian đã cho thấy bằng cách sử dụng hình thức của nhiệt động lực học không hề đảo ngược phi tuyến tính mà đã sống sót trong thời kỳ Archean, một điều kiện kèm theo nhiệt động lực học bắt buộc so với sự tổng hợp quang hóa UV-C và sự ngày càng tăng của những sắc tố này trên hàng loạt bề mặt Trái Đất nếu chúng hoạt động giải trí như chất xúc tác để tăng cường sự tản nhiệt của những photon mặt trời. [ 356 ] Vào cuối kỷ Archean, với việc ôzôn tạo ra sự sống phân tán ánh sáng UV-C trong bầu khí quyển trên của Trái Đất, nó sẽ trở nên khó hoàn toàn có thể xảy ra hơn so với một sự sống trọn vẹn mới Open mà không dựa vào những con đường trao đổi chất phức tạp đã sống sót từ giờ đây nguồn năng lượng tự do trong những photon đến bề mặt Trái Đất sẽ không đủ để phá vỡ trực tiếp và tạo lại những link cộng hóa trị. Tuy nhiên, có quan điểm cho rằng những biến hóa như vậy trong thông lượng mặt phẳng của bức xạ cực tím do những sự kiện địa vật lý ảnh hưởng tác động đến khí quyển hoàn toàn có thể là nguyên do thôi thúc sự tăng trưởng phức tạp trong đời sống dựa trên những con đường trao đổi chất hiện có, ví dụ như trong vụ nổ kỷ Cambri [ 357 ]Một số yếu tố khó khăn vất vả nhất tương quan đến nguồn gốc của sự sống, ví dụ điển hình như sao chép RNA và DNA mà không cần enzyme, [ 358 ] đồng nhất của những phân tử cơ bản, [ 359 ] và nguồn gốc của mã hóa thông tin trong RNA và DNA, [ 360 ] cũng tìm lời lý giải trong cùng một khuôn khổ nhiệt động học tiêu tán bằng cách xem xét sự sống sót hoàn toàn có thể xảy ra của mối quan hệ giữa sự sao chép nguyên thủy và sự tiêu tán photon UV-C. Michaelian gợi ý rằng thật sai lầm đáng tiếc khi mong đợi diễn đạt sự Open, sinh sôi hoặc thậm chí còn tiến hóa, của sự sống mà không đề cập đến quy trình sản sinh entropi trải qua việc tiêu tán một tiềm năng nhiệt động lực học tổng quát, đặc biệt quan trọng là thông lượng photon mặt trời phổ cập .

Một lý thuyết nguồn gốc của sự sống mới dựa trên cấu trúc bảng beta tự sao chép đã được Maury đưa ra vào năm 2009.[361][362] Lý thuyết cho rằng các amyloid xúc tác tự sao chép và tự lắp ráp là các polymer thông tin đầu tiên trong thế giới tiền RNA nguyên thủy. Các lập luận chính cho giả thuyết amyloid dựa trên tính ổn định cấu trúc, tính chất tự xúc tác và xúc tác, và khả năng phát triển của các hệ thống thông tin dựa trên tấm beta. Các hệ thống như vậy cũng đang sửa lỗi[363] và chọn lọc.[364]

Biến động độ mặn : Loãng và khô[sửa|sửa mã nguồn]

Các kim chỉ nan về sự phát sinh hiếm khi xử lý được cảnh báo nhắc nhở mà Harold Blum nêu ra : [ 365 ] nếu những yếu tố thông tin quan trọng của sự sống – chuỗi acid proto-nucleic – tự phát hình thành những cấu trúc kép, thì không có cách nào để phân tách chúng .

Ở một nơi nào đó trong quy trình này việc làm phải được thực thi, có nghĩa là nguồn năng lượng tự do phải được sử dụng. Nếu những bộ phận tự lắp ráp trên một khuôn mẫu một cách tự nhiên, thì cần phải triển khai việc làm để vô hiệu bản sao đó ; hoặc, nếu bản sao ra khỏi khuôn mẫu theo cách riêng của nó, thì việc làm phải được triển khai để đặt những bộ phận vào vị trí tiên phong .

Giả thuyết Oparin – Haldane đề cập đến sự hình thành, nhưng không phân ly, của những polymer acid nucleic và những chất duplex. Tuy nhiên, những acid nucleic là không thông thường chính bới, trong trường hợp không có phản ứng ( muối thấp ) để trung hòa những điện tích cao trên những nhóm photphat trái chiều, tuy nhiên đôi acid nucleic sẽ phân ly thành những chuỗi đơn. [ 366 ] Thủy triều sớm, do cận trăng thôi thúc, hoàn toàn có thể tạo ra những chu kỳ luân hồi pha loãng nhanh gọn ( thủy triều lên, ít muối ) và cô đặc ( hết sạch khi thủy triều xuống, muối cao ) chỉ thôi thúc sự nhân lên của acid nucleic [ 366 ] trải qua một quy trình được gọi là phản ứng dây chuyền sản xuất thủy triều ( TCR ). [ 367 ] Lý thuyết này đã bị chỉ trích vì nguyên do thủy triều khởi đầu hoàn toàn có thể không nhanh như vậy, [ 368 ] mặc dầu hồi quy từ những giá trị hiện tại nhu yếu vị trí Trái Đất – Mặt trăng ở khoảng chừng hai Ga, điều này không có vật chứng và thủy triều sớm hoàn toàn có thể đã khoảng chừng bảy giờ một lần. [ 369 ] Một chỉ trích khác là chỉ 2-3 % vỏ Trái Đất hoàn toàn có thể đã lộ ra trên mặt biển cho đến cuối quy trình tiến hóa trên cạn. [ 370 ]Lý thuyết TCR ( phản ứng dây chuyền sản xuất thủy triều ) có lợi thế cơ học hơn link / phân ly nhiệt tại những lỗ thông hơi dưới biển sâu vì TCR nhu yếu quy trình lắp ráp chuỗi ( phản ứng trùng hợp theo khuôn mẫu ) diễn ra trong quy trình tiến độ hết sạch, khi những tiền chất tập trung chuyên sâu nhiều nhất, trong khi nhiệt Quá trình quay vòng cần quy trình trùng hợp diễn ra trong quá trình nguội, khi vận tốc lắp ráp chuỗi thấp nhất và những tiền chất có năng lực loãng hơn .

Một loại protein tiên phong ngưng tụ cơ chất trong quy trình chu kỳ luân hồi nhiệt : Nhiệt tổng hợp[sửa|sửa mã nguồn]

Các tế bào đối lưu trong chất lỏng được đặt trong trường trọng tải sẽ tự tổ chức triển khai và được cho phép quy trình nhiệt của những chất lơ lửng trong chất lỏng như tế bào nguyên sinh chứa protoenzyme hoạt động giải trí theo quy trình nhiệt .

Sự Open của cỗ máy hóa thẩm[sửa|sửa mã nguồn]

Quá trình lên men nguồn năng lượng sinh học ngày này được thực thi bằng quy trình acid xitric đã nói ở trên hoặc con đường Acetyl-CoA, cả hai đều được liên kết với quốc tế sắt-lưu huỳnh bắt đầu .Theo một cách tiếp cận khác, giả thuyết nhiệt tổng hợp coi quy trình nguồn năng lượng sinh học của quy trình hóa thẩm, đóng một vai trò thiết yếu trong hô hấp tế bào và quang hợp, cơ bản hơn quy trình lên men : enzym ATP synthase, duy trì quy trình hóa trị, được yêu cầu là enzym hiện còn sống sót có tương quan ngặt nghèo nhất đến quy trình trao đổi chất tiên phong. [ 371 ] [ 372 ]

Sự sống đầu tiên cần một nguồn năng lượng để thực hiện phản ứng ngưng tụ tạo ra các liên kết peptide của protein và liên kết phosphodiester của ARN. Trong sự biến đổi tổng quát và biến đổi nhiệt của cơ chế thay đổi liên kết của ATP synthase ngày nay, “protein đầu tiên” sẽ liên kết với các chất nền (peptide, photphat, nucleosit, ‘đơn phân’ của ARN) và cô đặc chúng thành một sản phẩm phản ứng vẫn được liên kết cho đến khi được giải phóng sau khi nhiệt độ thay đổi bởi một nhiệt độ mở ra. Do đó, protein đầu tiên nguyên thủy sẽ rất giống với các tiểu đơn vị beta của các tiểu đơn vị alpha/beta ATP synthase của gốc F1 ngày nay trong FoF1 ATP synthase. Tuy nhiên, lưu ý rằng các enzym ngày nay hoạt động trong điều kiện đẳng nhiệt, trong khi protein đầu tiên giả định hoạt động trong và trong chu trình nhiệt.

Nguồn nguồn năng lượng theo giả thuyết nhiệt tổng hợp là chu kỳ luân hồi nhiệt, hiệu quả của thể vẩn những tế bào nguyên mẫu trong một dòng đối lưu, như thể hài hòa và hợp lý trong một suối nước nóng núi lửa ; sự đối lưu lý giải cho cấu trúc tự tổ chức triển khai và tiêu tán cần có trong bất kể nguồn gốc nào của quy mô sự sống. Vai trò vẫn còn phổ cập của quy trình nhiệt trong quy trình nảy mầm và phân loại tế bào được coi là di tích lịch sử của quy trình nhiệt tổng hợp nguyên thủy .

Bằng cách phosphoryl hóa lipid màng tế bào, protein đầu tiên này tạo lợi thế chọn lọc cho tế bào nguyên sinh lipid chứa protein. Protein này cũng tổng hợp một thư viện gồm nhiều protein, trong đó chỉ một phần nhỏ có khả năng sinh nhiệt tổng hợp. Theo đề xuất của Dyson,[373] nó truyền bá về mặt chức năng: nó tạo ra những đứa con gái có khả năng tương tự, nhưng nó không sao chép chính nó. Các con gái chức năng bao gồm các trình tự amino acid khác nhau.

Trong khi quốc tế sắt-lưu huỳnh xác lập một con đường tròn là đơn thuần nhất, thì giả thuyết nhiệt tổng hợp thậm chí còn không đưa ra một con đường : Cơ chế biến hóa link của ATP synthase giống như một quy trình hấp phụ vật lý tạo ra nguồn năng lượng tự do, [ 374 ] chứ không phải là một chính sách của enzym thường thì, làm giảm nguồn năng lượng tự do .Protein tiên phong được diễn đạt hoàn toàn có thể đơn thuần theo nghĩa chỉ cần một trình tự ngắn của những gốc amino acid được bảo tồn, một trình tự đủ cho khe hở xúc tác thích hợp. trái lại, người ta đã khẳng định chắc chắn rằng sự Open của những mạng lưới hệ thống tuần hoàn của chất xúc tác protein như nhu yếu của quy trình lên men là không hề gật đầu được vì độ dài của nhiều trình tự thiết yếu. [ 375 ]

Thế giới tiền RNA : Vấn đề ribose và việc bỏ lỡ nó[sửa|sửa mã nguồn]

Có thể một loại acid nucleic khác, chẳng hạn như acid nucleic peptide, acid nucleic threose hoặc acid nucleic glycol, là chất đầu tiên xuất hiện dưới dạng phân tử tự sao chép, chỉ sau đó được thay thế bằng ARN.[376][377] Larralde và cộng sự., phát biểu rằng

sự tổng hợp tiền sinh học được đồng ý chung của ribose, phản ứng formose, tạo ra nhiều loại đường mà không có bất kể tính tinh lọc nào. [ 378 ]

và họ Kết luận rằng

tác dụng cho thấy rằng xương sống của vật tư di truyền tiên phong không hề chứa ribose hoặc những loại đường khác vì chúng không không thay đổi .

Liên kết este của ribose và acid phosphoric trong RNA được biết là dễ bị thủy phân. [ 379 ]Các ribonucleoside pyrimidine và những nucleotide tương ứng của chúng đã được tổng hợp trước bằng một chuỗi phản ứng chuyển tiếp những đường tự do, và được lắp ráp theo kiểu từng bước bằng cách sử dụng những chất hóa học nitơ hoặc oxy. Sutherland đã chứng tỏ những tuyến hiệu suất cao tới những ribonucleotide cytidine và uridine được kiến thiết xây dựng từ những đoạn carbon nhỏ 2 và 3 như glycolaldehyde, glyceraldehyde hoặc glyceraldehyde-3-phosphate, cyanamide và cyanoacetylene. Một trong những bước theo thứ tự này được cho phép cô lập của enantiopure ribose aminooxazoline nếu dư thừa enantiomeric của glyceraldehyde là 60 % hoặc cao hơn. [ 380 ] Đây hoàn toàn có thể được xem như một bước tinh chế tiền sinh học, trong đó hợp chất nói trên được kết tinh một cách tự nhiên từ hỗn hợp của những aminooxazoline pentose khác. Ribose aminooxazoline sau đó hoàn toàn có thể phản ứng với cyanoacetylene ở mức độ nhẹ và hiệu suất cao cao để tạo ra alpha cytidine ribonucleotide. Quá trình quang áp với ánh sáng UV cho phép đảo ngược tâm đo 1 ‘ để đưa ra tác dụng hóa học lập thể beta đúng chuẩn. [ 381 ] Vào năm 2009, họ đã chỉ ra rằng những khối thiết kế xây dựng đơn thuần tựa như được cho phép truy vấn, trải qua quy trình tăng trưởng nucleobase được trấn áp bằng phosphate, trực tiếp đến những nucleotide pyrimidine 2 ‘, 3 ‘, được biết là hoàn toàn có thể trùng hợp thành RNA. Bài báo này cũng nêu bật năng lực khử trùng bằng hình ảnh của những photphat tuần hoàn pyrimidine-2 ‘, 3 ‘. [ 382 ]

Cấu trúc RNA[sửa|sửa mã nguồn]

Trong khi những tính năng tự tổ chức triển khai và tự sao chép thường được coi là tín hiệu của những mạng lưới hệ thống sống, có nhiều trường hợp những phân tử phi sinh học biểu lộ những đặc thù như vậy trong điều kiện kèm theo thích hợp. Stan Palasek yêu cầu dựa trên một quy mô triết lý rằng sự tự lắp ráp của những phân tử acid ribonucleic ( RNA ) hoàn toàn có thể xảy ra một cách tự phát do những yếu tố vật lý trong những miệng phun thủy nhiệt. [ 383 ] Sự tự lắp ráp của virus trong tế bào vật chủ có ý nghĩa so với việc điều tra và nghiên cứu nguồn gốc của sự sống, [ 384 ] vì nó tạo thêm tin tưởng cho giả thuyết rằng sự sống hoàn toàn có thể khởi đầu như thể những phân tử hữu cơ tự lắp ráp. [ 385 ] [ 386 ]

Nguồn gốc virus[sửa|sửa mã nguồn]

Các dẫn chứng gần đây cho giả thuyết ” virus tiên phong “, hoàn toàn có thể tương hỗ những triết lý về quốc tế RNA, đã được đưa ra. [ 387 ] [ 388 ] Một trong những khó khăn vất vả so với việc điều tra và nghiên cứu nguồn gốc của virus là tỷ suất đột biến của chúng rất cao ; [ 389 ] điều này đặc biệt quan trọng đúng với những retrovirus RNA như HIV. [ 390 ] Một điều tra và nghiên cứu năm năm ngoái đã so sánh những cấu trúc nếp gấp của protein trên những nhánh khác nhau của cây sự sống, nơi những nhà nghiên cứu hoàn toàn có thể tái tạo lại lịch sử vẻ vang tiến hóa của những nếp gấp và của những sinh vật có bộ gen mã hóa những nếp gấp đó. Họ cho rằng những nếp gấp của protein là tín hiệu tốt hơn của những sự kiện cổ đại vì cấu trúc ba chiều của chúng hoàn toàn có thể được duy trì ngay cả khi những trình tự mã hóa chúng khởi đầu biến hóa. [ 387 ] Do đó, những thành phần protein của virus giữ lại những dấu vết của lịch sử vẻ vang tiến hóa cổ đại hoàn toàn có thể được hồi sinh bằng cách sử dụng những chiêu thức tin sinh học tiên tiến và phát triển. Các nhà nghiên cứu này cho rằng ” áp lực đè nén lê dài của việc giảm size bộ gen và kích cỡ hạt ở đầu cuối đã làm giảm virocells thành những virus văn minh ( được xác lập là do mất trọn vẹn lớp tế bào ), trong khi những dòng tế bào khác cùng sống sót đa dạng hóa thành những tế bào tân tiến. ” [ 391 ] Dữ liệu cho thấy virus có nguồn gốc từ những tế bào cổ đại cùng sống sót với tổ tiên của những tế bào tân tiến. Những tế bào cổ đại này hoàn toàn có thể chứa bộ gen RNA phân đoạn. [ 387 ] [ 392 ]Một quy mô đo lường và thống kê ( năm ngoái ) đã chỉ ra rằng virus capsid hoàn toàn có thể có nguồn gốc từ quốc tế RNA và chúng đóng vai trò như một phương tiện đi lại truyền ngang giữa những hội đồng sao chép vì những hội đồng này không hề sống sót nếu số lượng gen ký sinh tăng lên, với 1 số ít gen nhất định chịu nghĩa vụ và trách nhiệm để hình thành những cấu trúc này và những cấu trúc tạo điều kiện kèm theo cho sự sống sót của những hội đồng tự tái tạo. [ 393 ] Sự di dời của những gen tổ tiên này giữa những sinh vật tế bào hoàn toàn có thể tạo điều kiện kèm theo cho sự Open của những loại virus mới trong quy trình tiến hóa. [ 394 ] Virus giữ lại một mô-đun sao chép được thừa kế từ tiến trình tiền sinh học vì nó không có trong tế bào. [ 394 ] Vì vậy, đây là dẫn chứng cho thấy virus hoàn toàn có thể bắt nguồn từ quốc tế RNA và cũng hoàn toàn có thể Open nhiều lần trong quy trình tiến hóa trải qua việc thoát gen trong tế bào. [ 394 ]

Thế giới RNA[sửa|sửa mã nguồn]

Một số giả thuyết về sự hình thành RNA đã được đưa ra. Tính đến năm 1994, đã có những khó khăn vất vả trong việc lý giải sự tổng hợp phi sinh học của những nucleotide cytosine và uracil. [ 395 ] Nghiên cứu tiếp theo đã chỉ ra những tuyến đường tổng hợp hoàn toàn có thể có ; ví dụ, formamide tạo ra toàn bộ bốn ribonucleotide và những phân tử sinh học khác khi được làm ấm với sự hiện hữu của những khoáng chất trên cạn khác nhau. [ 216 ] [ 396 ] Màng tế bào khởi đầu hoàn toàn có thể được hình thành một cách tự nhiên từ những proteinoid, là những phân tử giống như protein được tạo ra khi những dung dịch amino acid được đun nóng trong khi ở nồng độ đúng chuẩn của dung dịch nước. Chúng được nhìn thấy để tạo thành những vi cầu được quan sát là hoạt động giải trí tựa như như những ngăn có màng bảo phủ. Các phương tiện đi lại khác hoàn toàn có thể tạo ra những phân tử hữu cơ phức tạp hơn gồm có những phản ứng hóa học diễn ra trên nền đất sét hoặc trên mặt phẳng của khoáng chất pyrit. Các yếu tố tương hỗ vai trò quan trọng so với RNA trong thời kỳ đầu gồm có năng lực hoạt động giải trí cả để tàng trữ thông tin và xúc tác những phản ứng hóa học ( như một ribozyme ) ; nhiều vai trò quan trọng của nó như một chất trung gian trong việc bộc lộ và duy trì thông tin di truyền ( dưới dạng DNA ) trong những sinh vật văn minh ; và sự thuận tiện tổng hợp hóa học của tối thiểu những thành phần của phân tử ARN trong những điều kiện kèm theo giao động thời kỳ đầu của Trái Đất. [ 397 ]Các phân tử RNA tương đối ngắn đã được tổng hợp, có năng lực sao chép. [ 398 ] RNA sao chép như vậy, có công dụng vừa là mã vừa là chất xúc tác, phân phối khuôn mẫu của chính nó để sao chép hoàn toàn có thể xảy ra. Szostak đã chỉ ra rằng 1 số ít RNA xúc tác nhất định hoàn toàn có thể nối những chuỗi RNA nhỏ hơn với nhau, tạo ra tiềm năng tự sao chép. Nếu những điều kiện kèm theo này Open, tinh lọc tự nhiên Darwin sẽ tạo điều kiện kèm theo cho sự ngày càng tăng của những bộ tự xúc tác như vậy, để hoàn toàn có thể bổ trợ thêm những công dụng khác. [ 399 ] Các mạng lưới hệ thống tự xúc tác của RNA như vậy có năng lực tự sao chép duy trì đã được xác lập. [ 400 ] Hệ thống sao chép RNA, gồm có hai ribozyme xúc tác tổng hợp lẫn nhau, cho thấy thời hạn nhân đôi của mẫu sản phẩm là khoảng chừng một giờ, và là đối tượng người tiêu dùng của tinh lọc tự nhiên trong những điều kiện kèm theo sống sót trong thí nghiệm. [ 401 ] Trong những thí nghiệm cạnh tranh đối đầu tiến hóa, điều này dẫn đến sự Open của những mạng lưới hệ thống mới sao chép hiệu suất cao hơn. [ 18 ] Đây là dẫn chứng tiên phong về sự thích nghi tiến hóa xảy ra trong một mạng lưới hệ thống di truyền phân tử. [ 401 ]Tùy thuộc vào định nghĩa, sự sống khởi đầu khi những chuỗi ARN mở màn tự sao chép, khởi đầu ba chính sách tinh lọc của Darwin : thông số di truyền, sự biến hóa của loại và sản lượng sinh sản độc lạ. Sự tương thích của bộ sao chép RNA ( vận tốc tăng trung bình đầu người của nó ) hoàn toàn có thể là một tính năng của năng lực thích ứng nội tại của nó, được xác lập bởi trình tự nucleotide của nó và sự sẵn có của những nguồn lực. [ 402 ] [ 403 ] Ba năng lực thích ứng cơ bản hoàn toàn có thể là : ( 1 ) sao chép với độ trung thực vừa phải, làm tăng năng lực di truyền đồng thời cho phép loại biến thể, ( 2 ) năng lực chống phân rã và ( 3 ) thu nhận tài nguyên tiến trình. [ 402 ] [ 403 ] Những năng lực này sẽ hoạt động giải trí nhờ những thông số kỹ thuật gấp khúc của những bộ sao chép RNA do trình tự nucleotide của chúng tạo ra .
Vào nửa cuối năm 2020, dẫn chứng dựa trên một hợp chất đơn thuần tiền sinh học có tên là diamidophosphate ( DAP ), tương hỗ khái niệm về thông số tiến hóa hỗn hợp RNA-DNA, đã được trình diễn. [ 404 ] [ 405 ] [ 406 ] [ 407 ] Hỗn hợp trình tự RNA-DNA, được gọi là chimeras, có ái lực yếu và tạo thành cấu trúc song công yếu hơn. [ 408 ] Đặc tính này có lợi trong một ngữ cảnh phi sinh học và những chiếc chuông này đã được chứng tỏ là có năng lực sao chép RNA và DNA – khắc phục yếu tố ức chế ” mẫu sản phẩm khuôn mẫu “, trong đó RNA tinh khiết hoặc sợi DNA tinh khiết không hề sao chép phi enzym vì nó link quá mạnh. cho những đối tác chiến lược của nó. [ 409 ] Hành vi này của những trình tự RNA-DNA chimeric hoàn toàn có thể dẫn đến sự khuếch đại xúc tác chéo phi sinh học của RNA và DNA — một bước quan trọng dẫn đến sự Open đồng thời của RNA và DNA .

Thí nghiệm về nguồn gốc sự sống[sửa|sửa mã nguồn]

J. Craig VenterCả Eigen và Sol Spiegelman đều chứng tỏ rằng quy trình tiến hóa, gồm có sao chép, biến dị và tinh lọc tự nhiên, hoàn toàn có thể xảy ra trong những quần thể phân tử cũng như sinh vật. [ 104 ] Tiếp theo từ quy trình tiến hóa hóa học là sự khởi đầu của quy trình tiến hóa sinh học, dẫn đến những tế bào tiên phong. [ 104 ] Chưa ai tổng hợp được một ” tế bào nguyên mẫu ” bằng cách sử dụng những thành phần đơn thuần với những đặc tính thiết yếu của sự sống ( cái gọi là ” chiêu thức tiếp cận từ dưới lên ” ). Không có một nguyên tắc chứng tỏ như vậy, những lý giải có xu thế tập trung chuyên sâu vào quy trình tổng hợp hóa học. [ 410 ] Tuy nhiên, một số ít nhà điều tra và nghiên cứu thao tác trong nghành nghề dịch vụ này, điển hình nổi bật là Steen Rasmussen và Szostak, đã lập luận rằng ” cách tiếp cận từ trên xuống ” là khả thi hơn, khởi đầu với những hình thức đơn thuần của đời sống hiện tại. Spiegelman đã tận dụng sự tinh lọc tự nhiên để tổng hợp nên Quái vật Spiegelman, có bộ gen chỉ với 218 base nucleotide, tiến hóa giải cấu trúc từ RNA vi trùng 4500 base. Eigen đã kiến thiết xây dựng dựa trên khu công trình của Spiegelman và tạo ra một mạng lưới hệ thống tương tự như liên tục bị phân hủy xuống chỉ còn 48 hoặc 54 nucleotide – mức tối thiểu thiết yếu để link với enzyme sao chép. [ 411 ] Craig Venter và những người khác tại Viện J. Craig Venter đã phong cách thiết kế những tế bào nhân sơ hiện có với số lượng gen ít dần đi, cố gắng nỗ lực phân biệt tại thời gian nào mà những nhu yếu tối thiểu nhất cho sự sống đạt được. [ 412 ] [ 413 ] [ 414 ]

Vào tháng 10 năm 2018, các nhà nghiên cứu tại Đại học McMaster đã công bố sự phát triển của một công nghệ mới, được gọi là Planet Simulator, để giúp nghiên cứu nguồn gốc của sự sống trên hành tinh Trái Đất và hơn thế nữa.[415][416][417][418] Nó bao gồm một buồng khí hậu phức tạp để nghiên cứu cách các viên gạch của sự sống được lắp ráp và cách các phân tử tiền sinh học này chuyển đổi thành các phân tử RNA tự sao chép.[415]

Ghi chú

1. ^ Also occasionally called biopoiesis ( Bernal, 1960, p. 30 )
2. ^
   Reaction 1: Fayalite + water → magnetite + aqueous silica + hydrogen

   3Fe2SiO4 + 2H2O → 2Fe3O4 + 3SiO2 + 2H2

   Reaction 2: Forsterite + aqueous silica → serpentine

   3Mg2SiO4 + SiO2 + 4H2O → 2Mg3Si2O5(OH)4

   Reaction 3: Forsterite + water → serpentine + brucite

   2Mg2SiO4 + 3H2O → Mg3Si2O5(OH)4 + Mg(OH)2

   Reaction 3 describes the hydration of olivine with water only to yield 2 (2) in hardened 2SiO4), the artificial calcium equivalent of forsterite.

   Analogy of reaction 3 with belite hydration in ordinary Portland cement: Belite + water → C-S-H phase + portlandite

   2 Ca2SiO4 + 4 H2O → 3 CaO · 2 SiO2 · 3 H2O + Ca(OH)2

   The reactions are:: Fayalite + water → magnetite + aqueous silica + hydrogen: Forsterite + aqueous silica → serpentine: Forsterite + water → serpentine + bruciteReaction 3 describes the hydration of olivine with water only to yield serpentine and Mg(OH) brucite ). Serpentine is stable at high pH in the presence of brucite like calcium silicate hydrate, ( C-S-H ) phases formed along with portlandite (Ca(OH)) in hardened Portland cement paste after the hydration of belite (CaSiO), the artificial calcium equivalent of forsterite. Analogy of reaction 3 with belite hydration in ordinary Portland cement:

   Xem thêm: 10 loài cây dược liệu có nguy cơ tuyệt chủng ở khu bảo tồn thiên nhiên

3. ^

   FeS + H2S → FeS2 + 2H+ + 2e−

   FeS + H2S + CO2 → FeS2 + HCOOH

   The reactions are :

Chú thích

• “Minerals and the Emergence of Life, pp 135-157 in “Metals, Microbes and Minerals: The Biogeochemical Side of Life” (2021) pp xiv + 341. Walter de Gruyter, Berlin. Authors Duval, Simon; Authors Zuchan, Kilian; Baymann, Frauke; Schoepp-Cothenet, Barbara; Branscomb, Elbert; Russell, Michael, J.; Nitschke, Wolfgang; Editors Kroneck, Peter M.H. and Sosa Torres, Martha. DOI 10.1515/9783110589771-005
• Tim Flannery, “In the Soup” (review of Michael Marshall, The Genesis Quest: The Geniuses and Eccentrics on a Journey to Uncover the Origins of Life on Earth, University of Chicago Press, 360 pp.), The New York Review of Books, vol. LXVII, no. 19 (3 December 2020), pp. 37–38.

Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]

Source: https://sangtaotrongtamtay.vn
Category: Khoa học