Ljudsko biće je složen entitet, koji osim što zadovoljava svoje osnovne potrebe, traži i objašnjenje svog postojanja i porijekla. Odatle proizlaze različiti postulati, od religijskog i filozofskog područja do naučnih. U okviru naučne struje postavljena je teorija molekularne evolucije nazvana kemosintetska teorija, zasnovana na studijama naučnika Aleksandra Oparina i Johna Haldanea, koji su, iako nisu radili zajedno, došli do formulacije iste hipoteze, koja daje kontinuitet temeljima podignut u teoriji Velikog praska, suprotstavljajući se teoriji spontanog generiranja i religijskim teorijama o postanku života.
Šta uspostavlja teorija hemosinteze?
Ova teorija kaže da vodik (H2) prisutni u primordijalnoj atmosferi reagirali su s atomima ugljenika, dušika ili kiseonika stvarajući hranjivu juhu, koja je u dodiru s različitim izvorima primitivne energije dala nekoliko aminokiselina, koje čine osnovne gradivne dijelove organskog života.
Uslovi u atmosferi prema hemosintetski postulati
Kemosintetska teorija utvrđuje da bi primitivna atmosfera trebala imati karakteristike koje pogoduju reduktivnim reakcijama, jer da postoji atmosfera s oksidacijskim tendencijama, komponente "Juha od prvorođenca" oni bi bili degradirani. Iz tog razloga naučnici koji su pretpostavili različite evolucijske teorije to potvrđuju u početnim uslovima planete nije mogao kiseonik je postojao, jer reakcije oksidacije ne bi pospješile razvoj života.
Temelji teorije hemosinteze
Faza postuliranja niza teorija koja je raskinula s presedanima teorije spontane generacije (široko prihvaćene u njegovo doba) započela je 1864. godine kao rezultat studija francuskog naučnika Luisa Pasteura, koji je u svojim eksperimentima pokazao da „Živo dolazi od živog“, što daje povod za razvoj novih teorija. Među tim teorijama je i kemosintetika koja kaže da je život nastao reakcijom osnovnih hemijskih elemenata. Elementi koji čine ovaj postulat detaljno su objašnjeni u nastavku:
Sastav zemlje u njenim počecima: ova teorija smatra da je na početku planeta imala atmosferu kojoj je nedostajalo slobodnog kisika, koja je, međutim, bogata drugim komponentama, uglavnom vodonikom (visoke koncentracije), pa je bio reduktivni, što je pogodovalo oslobađanju atoma vodonika u prisutnim hemijskim vrstama. Pored toga, sadržavao je i druge osnovne hemijske spojeve kao što su: cijanovodična kiselina (HCN), metan (CH4), ugljen-dioksid (CO2), voda (H2O) i druge komponente.
- Formiranje hranjive juhe: takođe poznat kao prvorođena juha, sastojala se od nakupine hranjive tečnosti koju čine sve ove komponente primitivne atmosfere. Ova količina tečnosti stvorila je prva mora. Kako se to dogodilo? Hemosintetska teorija utvrđuje da je kao posljedica hlađenja atmosfere došlo do kondenzacije vodene pare koja je dolazila iz vulkana, što je vuklo sve ove komponente sa sobom, formirajući hranljiva juha, koji bi se akumulirali u udubljenjima (okeanima) gdje bi ostali duži vremenski period bez rizika od raspadanja.
- Izgled složenijih struktura: U ovom procesu bilo je vitalno djelovanje različitih izvora energije, poput električnih oluja, sunčevog zračenja i erupcija vulkana. Rezultat ovih reakcija bile su složene komponente poput šećera, masnih kiselina, glicerina i aminokiselina. Vremenom je evolucija stvorila strukture koje je Oparin nazvao koacervatiotpornije i naprednije biološke strukture koje su bile preteče trenutnih nukleinskih kiselina.
Stvaranje koacervata
Oparin je to utvrdio u procesu evolucije hemijskih vrsta sadržanih u tome prvorođena juha, nastali su koacervati, složene vrste, koje su se u vrijeme diobe ćelija ujedinile u jedinstvenu strukturu, čime su stekle membranu koja bi ih pretvorila u jedinstvene organizme, sposobne za samosintezu (sposobnost proizvodnje vlastite hrane ), koji će se razviti u sve stabilnije i složenije forme koje su postale istinske životne strukture. Prema teoriji hemosinteze, ti su prvobitni organizmi bili porijeklo biljnog i životinjskog svijeta naše planete.
U početku nije postojao ozonski omotač koji je štitio ćelije od direktnog zračenja sunca. Zbog toga se vjeruje da je moguće da su prve strukture nastajale i uništavane neprestano direktnom pojavom sunčeve energije. Nakon miliona godina, takve ćelije mogle su evoluirati u složenije organske sisteme, što bi im omogućilo da se razmnožavaju. Kasnije su svoju hranu počeli sintetizirati sunčevom energijom, provodeći proces fotosinteze i u atmosferu šaljući čisti kisik, koji će kasnije postati ozonski omotač.
Proces formiranja koacervata definiran je u nastavku:
- Sve započinje stvaranjem organiziranog i stabilnog molekula.
- Kako vrijeme prolazi, stvara se druga komplementarna molekula (makromolekula) koja je dio koacervata.
- Ova makromolekula se odvaja od koacervata tamo gde je videla svoje poreklo.
- Makromolekula počinje privlačiti spojeve koje može vezati za svoju strukturu, stvarajući izvorni koacervat.
Eksperiment Stanleyja Millera i Harolda Ureyja (1953)
Iako su postulate teorije hemosinteze 1924. godine uspostavili Oparin i Haldane, dva znanstvenika su se kasnije u eksperimentu obnovila u uvjetima primitivne atmosfere, podvrgavajući mješavinu vodika, metana i amonijaka višestrukim električnim pražnjenjima, sintetišući različite organske kiseline. Svrha ovog testa bila je demonstracija da je sinteza organskih spojeva bila spontana i da se dogodila iz jednostavnih molekula koji su bili u prvoj atmosferi.
Za dizajn svog eksperimenta uzeli su staklenu posudu i sipali određenu količinu vode, tako da je bila djelomično napunjena, a u nju je stavljena i mješavina gore spomenutih plinova. Ovaj sadržaj bio je izložen električnim pražnjenjima koja su simulirala prapovijesne oluje koje su se dogodile na početku planete.
Ovaj test trajao je tjedan dana, a nakon što je prošao, rezultati su analizirani. Prvi pokazatelj reakcija koje su se dogodile je da je uočena promjena boje vode koja je na početku bila prozirna i da je nakon tjedan dana dobila ružičasti ton koji će kasnije postati smeđi, jer je obogaćen u aminokiseline i esencijalni organski molekuli.
Ovaj eksperiment dao je doprinos teoriji da su prvi oblici života nastali iz spontanih kemijskih reakcija.