Човекът е сложна същност, която освен да задоволи основните си нужди, изисква и обяснение за своето съществуване и произход. Оттам възникват различни постулати, вариращи от религиозната и философската сфера, до научните. В рамките на научния ток беше постулирана теория на молекулярната еволюция, наречена хемосинтетична теория, базирана на изследванията на учените Александър Опарин и Джон Халдейн, които въпреки че не са работили заедно, стигнаха до формулирането на същата хипотеза, която дава приемственост на основи, издигнати в теорията за Големия взрив, противопоставящи се на теорията за спонтанното поколение и религиозните теории за генезиса на живота.
Какво установява хемосинтетичната теория?
Тази теория гласи, че водородът (H2), присъстващи в първичната атмосфера, реагирали с въглеродни, азотни или кислородни атоми, образувайки хранителен бульон, който при контакт с различни източници на примитивна енергия дава началото на няколко аминокиселини, които представляват основните градивни елементи на органичния живот.
Условия в атмосферата според хемосинтетични постулати
Хемосинтетичната теория установява, че примитивната атмосфера трябва да има характеристики, които да улесняват редукционните реакции, тъй като ако е съществувала атмосфера с окислителни тенденции, компонентите на "Първородна супа" те биха се влошили. По тази причина учените, постулирали различните еволюционни теории, потвърждават това в първоначалните условия на планетата Не можех кислород е съществувал, тъй като реакциите на окисление не биха допринесли за развитието на живота.
Основи на теорията на хемосинтеза
Етапът на постулацията на поредица от теории, скъсали с прецедентите на теорията за спонтанното поколение (широко приета по негово време), започва през 1864 г. в резултат на проучванията на френския учен Луис Пастьор, който в своите експерименти демонстрира, че „Живото идва от живото“, което поражда развитието на нови теории. Сред тези теории е хемосинтетиката, която гласи, че животът е възникнал от реакцията на основните химични елементи. Елементите, съставляващи този постулат, са обяснени подробно по-долу:
Състав на Земята в нейните начала: тази теория счита, че в началото на планетата е имало атмосфера, в която липсва свободен кислород, но е богата на други компоненти, главно водород (високи концентрации), така че е редукционно, което благоприятства освобождаването на водородни атоми в присъстващите химически видове. В допълнение към това, той съдържа и други основни химични съединения като: циановодородна киселина (HCN), метан (CH4), въглероден диоксид (CO2), вода (H2O) и други компоненти.
- Образуване на хранителния бульон: известен също като първородна супа, се състои от агломерация на хранителна течност, образувана от всички тези компоненти на примитивната атмосфера. Този обем течност дава началото на първите морета. Как се случи това? Хемосинтетичната теория установява, че в резултат на охлаждането на атмосферата е имало кондензация на водните пари, идващи от вулканите, които са влачили всички тези компоненти със себе си, образувайки питателен бульон, които биха се натрупали в депресии (океани), където ще останат за дълги периоди от време без риск от разлагане.
- Външен вид на по-сложни конструкции: В този процес действието на различни енергийни източници е жизненоважно, като електрически бури, слънчева радиация и вулканични изригвания. Резултатът от тези реакции са сложни компоненти като захари, мастни киселини, глицерин и аминокиселини. С течение на времето еволюцията породи структури, които Опарин нарича коацерватипо-устойчиви и усъвършенствани биологични структури, които са били предшествениците на настоящите нуклеинови киселини.
Образуване на коацервати
Опарин установява, че в процеса на еволюция на съдържащите се в него химически видове първороден бульон, възникнаха коацерватите, които бяха сложни видове, които по време на клетъчното делене се обединиха в една структура, като по този начин придобиха мембрана, която би ги превърнала в уникални организми, със способността да се самосинтезират (способността да произвеждат собствена храна ), които биха се превърнали във все по-стабилни и сложни форми, превърнали се в истински живи структури. Според хемосинтетичната теория тези първични организми са началото на растителния и животинския свят на нашата планета.
Първоначално не е имало озонов слой, който да предпазва клетките от пряка радиация от слънцето. Ето защо се смята, че е възможно първите структури да са били създавани и унищожавани непрекъснато от прякото попадение на слънчевата енергия. След милиони години такива клетки успяха да се развият в по-сложни органични системи, което би им позволило да се размножават. По-късно те започват да синтезират храната си чрез слънчева енергия, като извършват процеса на фотосинтеза и изпращат чист кислород в атмосферата, който по-късно ще се превърне в озоновия слой.
Процесът на образуване на коацерват е дефиниран по-долу:
- Всичко започва с образуването на организирана и стабилна молекула.
- С течение на времето се образува втора комплементарна молекула (макромолекула) и тя е част от коацервата.
- Тази макромолекула се отделя от коацервата, където е видяла своя произход.
- Макромолекулата започва да привлича съединения, които може да се свърже със структурата си, пресъздавайки първоначалния коацерват.
Експеримент на Стенли Милър и Харолд Юри (1953)
Въпреки че постулатите на хемосинтетичната теория са създадени през 1924 г. от Oparin и Haldane, двама учени по-късно се пресъздават в експеримент в мащаб с условията на примитивната атмосфера, подлагайки сместа от водород, метан и амоняк на множество електрически разряди, синтезирайки различни органични киселини. Целта на този тест беше демонстрацията, че синтезът на органични съединения е спонтанен и че се е получил от прости молекули, открити в първата атмосфера.
За проектирането на техния експеримент те взеха стъклен съд и изляха известно количество вода, така че той да бъде частично напълнен, в него също беше поставена смес от гореспоменатите газове. Това съдържание беше подложено на електрически разряди, които симулираха праисторическите бури, настъпили в началото на планетата.
Този тест продължи една седмица и след като изтече, резултатите бяха анализирани. Първият индикатор за възникналите реакции е, че се наблюдава промяна в цвета на водата, която в началото е прозрачна и че след седмица тя придобива розов тон, който по-късно ще стане кафяв, тъй като е обогатен в незаменими аминокиселини и органични молекули.
Този експеримент е принос, който подкрепя теорията, че първите форми на живот са формирани от химични реакции, проведени спонтанно.