Hoewel de evolutietheorie van Charles Darwin gaat over hoe soorten zich aanpassen aan hun omgeving, gaat het niet in op de vraag hoe het leven oorspronkelijk is begonnen. Op een gegeven moment, zeker toen de planeet nog warm en gesmolten was, was er geen leven op aarde, hoewel we weten dat het leven later is geëvolueerd.

De vraag is, hoe zijn vroege levensvormen op aarde ontstaan?

Er zijn verschillende theorieën over hoe de basisbouwstenen van levende organismen zijn ontstaan. Het mechanisme van hoe niet-levende materie zelfreplicerende levende organismen werd en vervolgens complexe levensvormen wordt niet volledig begrepen.

Het heeft enkele lacunes, maar abiogenese
gaat over interessante concepten en begint bij een verklaring.
Abiogenese, definitie en overzicht

Abiogenese is het natuurlijke proces waardoor levende organismen ontstonden uit niet-levende organische moleculen. Eenvoudige elementen gecombineerd om verbindingen te vormen; de verbindingen werden meer gestructureerd en omvatten verschillende stoffen. Uiteindelijk werden eenvoudige organische verbindingen gevormd en gekoppeld om complexe moleculen te produceren zoals aminozuren
.

Aminozuren zijn de bouwstenen van de eiwitten die de basis vormen van organische processen. De aminozuren zouden kunnen zijn gecombineerd om eiwitketens te vormen. Deze eiwitten kunnen zelfreplicerend zijn geworden en de basis vormen voor eenvoudige levensvormen.

Een dergelijk proces zou vandaag niet op aarde kunnen plaatsvinden omdat de noodzakelijke omstandigheden niet langer bestaan. De vorming van organische moleculen veronderstelt de aanwezigheid van een warme bouillon die de stoffen bevat die nodig zijn om die organische moleculen te laten verschijnen.

Elementen en eenvoudige verbindingen zoals waterstof, koolstof, fosfaten en suikers moeten allemaal samen aanwezig zijn. Een energiebron zoals ultraviolette stralen of bliksemafvoeren zou hen helpen binden. Zulke omstandigheden bestonden misschien 3,5 miljoen jaar geleden toen men dacht dat het leven op aarde was begonnen. Abiogenesis beschrijft de mechanismen van hoe dat had kunnen gebeuren.

Gerelateerde inhoud: Louis Pasteur: Biografie, uitvindingen, experimenten en feiten

Abiogenese is geen spontane generatie

Zowel abiogenese als spontane generatie suggereren dat het leven kan voortkomen uit niet-levende materie, maar de details van de twee zijn totaal verschillend. Hoewel abiogenese een geldige theorie is die niet is weerlegd, is spontane generatie een verouderd geloof waarvan is aangetoond dat het onjuist is.

De twee theorieën verschillen op drie belangrijke manieren. De theorie van abiogenese stelt dat:

1. Abiogenese komt zelden voor. Het gebeurde minstens ongeveer 3,5 miljard jaar geleden en is sindsdien waarschijnlijk niet meer voorgekomen.
   
2. Abiogenese geeft aanleiding tot de meest primitieve vormen van leven die mogelijk zijn. Deze kunnen zo simpel zijn als replicerende eiwitmoleculen.
   
3. Hogere organismen evolueren uit deze primitieve levensvormen.
   
   

   De theorie van spontane generatie stelt dat:
   

   1. Spontane generatie gebeurt vaak, zelfs in de moderne tijd. Telkens wanneer vlees bijvoorbeeld wordt achtergelaten om te rotten, genereert het vliegen.
      
   2. Spontane generatie geeft aanleiding tot complexe organismen zoals vliegen, dieren en zelfs mensen.
      
   3. Hogere organismen zijn het resultaat van spontane generatie, en ze evolueren niet uit andere levensvormen.
      
      

      Wetenschappers geloofden vroeger in spontane generatie, maar tegenwoordig gelooft zelfs het grote publiek niet meer dat vliegen van rot vlees komen of muizen van afval . Sommige wetenschappers vragen zich ook af of abiogenese een geldige theorie is, maar ze konden geen beter alternatief voorstellen.
      Theoretische basis voor Abiogenese
      

      Hoe het leven zou zijn ontstaan, werd voor het eerst voorgesteld door de Russische wetenschapper Alexander Oparin in 1924 en weer onafhankelijk door de Britse bioloog JBS Haldane in 1929. Beiden namen aan dat de vroege aarde een omgeving rijk aan ammoniak, kooldioxide, waterstof en koolstof had, de bouwstenen van organische moleculen.
      

      Ultraviolette stralen en bliksem zorgden voor de energie voor chemische reacties die deze mogelijk zouden maken moleculen om te koppelen.
      

      Een typische reactieketen zou als volgt verlopen:
      

      1. Prebiotische atmosfeer met ammoniak, kooldioxide en waterdamp.
         
      2. Bliksem produceert eenvoudig organische verbindingen die in oplossing in ondiep water vallen.
         
      3. De verbindingen reageren verder in een prebiotische bouillon, waarbij aminozuren worden gevormd.
         
      4. De aminozuren verbinden zich met peptidebindingen om polypeptideketeneiwitten te vormen.
         
      5. De eiwitten worden gecombineerd tot complexere moleculen die eenvoudige stoffen kunnen repliceren en metaboliseren.
         
      6. Complexe moleculen en organische verbindingen vormen lipidenmembranen om zich heen en gaan zich gedragen als levende cellen.
         
         

         Terwijl de theorie consistente en geloofwaardige concep presenteerde ts, sommige van de stappen bleken moeilijk uit te voeren onder laboratoriumomstandigheden die probeerden die op vroege aarde te simuleren.
         

         Gerelateerde inhoud: Elementen van nucleïnezuren
         
         De experimentele basis voor abiogenese
         

         In het begin van de jaren vijftig besloten de Amerikaanse afgestudeerde student Stanley Miller en zijn afgestudeerde adviseur Harold Urey de Oparin-Haldane-abiogenese-theorie te testen door een vroege aardeomgeving te creëren. Ze mengden de eenvoudige verbindingen en elementen uit de theorie in lucht en lieten vonken door het mengsel.
         

         Toen ze de resulterende chemische reactieproducten analyseerden, konden ze aminozuren detecteren die tijdens de simulatie werden aangemaakt. Dit bewijs dat het eerste deel van de theorie correct was, ondersteunde latere experimenten die probeerden replicerende moleculen uit de aminozuren te maken. Deze experimenten waren niet succesvol.
         

         Uit later onderzoek bleek dat de prebiotische atmosfeer van de vroege aarde waarschijnlijk meer zuurstof en minder andere belangrijke stoffen bevatte dan het monster dat in het Miller-Urey-experiment werd gebruikt. Dit leidde tot de vraag of de conclusies nog steeds geldig waren.
         

         Sindsdien hebben sommige experimenten met een gecorrigeerde atmosfeercompositie ook organische moleculen zoals aminozuren gevonden, waardoor de oorspronkelijke conclusies werden ondersteund.
         

         < em> Gerelateerde inhoud: Natuurlijke selectie: Definitie, Darwins theorie, voorbeelden en feiten
         
         Verdere theoretische verklaringen van Abiogenesis
         

         Zelfs wanneer vaststaat dat de voorwaarden voor het genereren van eenvoudige organische verbindingen aanwezig waren op de prebiotische aarde is het pad naar levende cellen in twijfel getrokken. Er zijn drie mogelijke manieren waarop relatief eenvoudige verbindingen zoals aminozuren uiteindelijk zelfvoorzienend kunnen worden:
         

         1. Eerst repliceren: de organische moleculen worden steeds complexer totdat ze DNA-segmenten bevatten die zichzelf kunnen repliceren. De zelfreplicerende moleculen ontwikkelen celgedrag en metabolisme.
            
         2. Eerst metabolisme: de organische moleculen ontwikkelen het vermogen om zichzelf in stand te houden door stoffen uit hun omgeving te integreren en te veranderen. Ze worden proto-cellen en ontwikkelen het vermogen om te repliceren.
            
         3. RNA-wereld: de organische moleculen worden voorloper-RNA-segmenten die kopieën van DNA-moleculen kunnen produceren. Ze ontwikkelen tegelijkertijd metabolisme en celachtig gedrag.
            
            

            De stappen vanaf aminozuren waren een serieus probleem en geen van de verschillende theoretische paden is vanaf mei 2019 met succes gesimuleerd .
            Specifieke problemen met het tweede deel van Abiogenesis
            

            Het lijdt geen twijfel dat een simulatie van de vroege aardatmosfeer relatief complexe moleculen kan produceren die de bouwstenen zijn van de organische moleculen in levende cellen. Er zijn echter verschillende problemen om van de complexe moleculen tot werkelijke levensvormen te komen. Deze omvatten:
            
            

         4. Er is geen gedetailleerd theoretisch pad om van complexe organische moleculen naar een levensvorm te gaan.
            
         5. Er zijn geen succesvolle experimenten die de vorming van complexere moleculen ondersteunen dan aminozuren .
            
         6. Er is geen mechanisme voor RNA-bouwstenen om zich te ontwikkelen tot de purine /pyrimidine-basen van volledig RNA.
            
         7. Er is geen consensus over hoe de replicerende /metaboliserende moleculen levensvormen worden.
            
            

            Als abiogenese niet plaatsvindt zoals de theorie beschrijft, moeten alternatieve ideeën worden overwogen.
            First Life: Alternative Theories of the Origins of Life on Earth
            

            Met vooruitgang over abiogenese die schijnbaar geblokkeerd is, zijn alternatieve theorieën voor de oorsprong van het leven voorgesteld. Het leven is misschien ontstaan op een manier die vergelijkbaar is met de abiogenese-theorie, maar in geothermische openingen onder de zee of in de aardkorst, en het kan verschillende keren op verschillende plaatsen zijn gebeurd. Geen van deze theorieën hebben meer harde gegevensondersteuning dan klassieke abiogenese.
            

            In een andere theorie die abiogenese volledig achter zich laat, hebben wetenschappers voorgesteld dat complexe organische verbindingen of complete levensvormen zoals virussen door meteorieten aan de aarde kunnen zijn geleverd of kometen. Vroege aarde (primitieve aarde) werd onderworpen aan zware bombardementen tijdens de Hadean-tijd (ongeveer 4 tot 4,6 miljard jaar geleden), toen het leven misschien is begonnen.
            

            Zonder meer harde gegevens is de enige conclusie dat precies hoe het leven op aarde is is nog steeds een mysterie.