Ο άνθρωπος είναι μια σύνθετη οντότητα, η οποία εκτός από την ικανοποίηση των βασικών της αναγκών, απαιτεί επίσης μια εξήγηση της ύπαρξης και της προέλευσής του. Από εκεί προκύπτουν διάφορα αξιώματα, που κυμαίνονται από τα θρησκευτικά και φιλοσοφικά πεδία, έως τα επιστημονικά. Μέσα στο επιστημονικό ρεύμα, διατυπώθηκε μια θεωρία μοριακής εξέλιξης που ονομάζεται χημειοσυνθετική θεωρία, με βάση τις μελέτες των επιστημόνων Alexander Oparin και John Haldane, οι οποίοι, παρόλο που δεν συνεργάστηκαν, ήρθαν στη διατύπωση της ίδιας υπόθεσης, η οποία δίνει συνέχεια στα θεμέλια έθεσε στη θεωρία του big bang, αντιτίθεται στη θεωρία της αυθόρμητης γενιάς και στις θρησκευτικές θεωρίες για τη γένεση της ζωής.
Τι θεμελιώνει η χημειοσυνθετική θεωρία;
Αυτή η θεωρία δηλώνει ότι το υδρογόνο (Η2) που υπήρχε στην αρχέγονη ατμόσφαιρα αντέδρασε με άτομα άνθρακα, αζώτου ή οξυγόνου σχηματίζοντας θρεπτικό ζωμό, ο οποίος όταν σε επαφή με διάφορες πηγές πρωτόγονης ενέργειας προκάλεσε πολλά αμινοξέα, τα οποία αποτελούν τα βασικά δομικά στοιχεία της οργανικής ζωής.
Συνθήκες στην ατμόσφαιρα σύμφωνα με χημειοσυνθετικά αξιώματα
Η χημειοσυνθετική θεωρία ορίζει ότι η πρωτόγονη ατμόσφαιρα θα πρέπει να έχει χαρακτηριστικά που ευνοούσαν τις αναγωγικές αντιδράσεις, καθώς εάν υπήρχε μια ατμόσφαιρα με οξειδωτικές τάσεις, τα συστατικά του "Πρωτογενής σούπα" θα είχαν υποβαθμιστεί. Για το λόγο αυτό, οι επιστήμονες που έχουν υποστηρίξει τις διάφορες εξελικτικές θεωρίες επιβεβαιώνουν ότι στις αρχικές συνθήκες του πλανήτη δεν μπορούσε οξυγόνο υπήρχε, αφού οι αντιδράσεις οξείδωσης δεν θα είχαν προωθήσει την ανάπτυξη της ζωής.
Βασικές αρχές Χημειοσυνθετικής Θεωρίας
Το στάδιο της διατύπωσης μιας σειράς θεωριών που έσπασε με τα προηγούμενα της θεωρίας της αυθόρμητης γενιάς (έγινε ευρέως αποδεκτή την εποχή του) ξεκίνησε το 1864 ως αποτέλεσμα των μελετών του Γάλλου επιστήμονα Luis Pasteur, ο οποίος απέδειξε στα πειράματά του ότι «Το ζωντανό προέρχεται από το ζωντανό», δημιουργώντας την ανάπτυξη νέων θεωριών. Μεταξύ αυτών των θεωριών είναι η χημειοσυνθετική, η οποία δηλώνει ότι η ζωή προήλθε από την αντίδραση βασικών χημικών στοιχείων. Τα στοιχεία που απαρτίζουν αυτό το αξίωμα εξηγούνται λεπτομερώς παρακάτω:
Σύνθεση της γης στις αρχές της: αυτή η θεωρία θεωρεί ότι στην αρχή, ο πλανήτης είχε μια ατμόσφαιρα που δεν είχε ελεύθερο οξυγόνο, ωστόσο, πλούσια σε άλλα συστατικά, κυρίως υδρογόνουψηλές συγκεντρώσεις, έτσι ήταν αναγωγικό, το οποίο ευνόησε την απελευθέρωση ατόμων υδρογόνου στα χημικά είδη που υπάρχουν. Επιπλέον, περιείχε άλλες βασικές χημικές ενώσεις όπως: υδροκυανικό οξύ (HCN), μεθάνιο (CH4), διοξείδιο του άνθρακα (CO2), νερό (H2O) και άλλα συστατικά.
- Σχηματισμός του θρεπτικού ζωμού: επίσης γνωστή ως πρωτότονη σούπα, αποτελούσε η συσσωμάτωση ενός θρεπτικού υγρού που σχηματίστηκε από όλα αυτά τα συστατικά της πρωτόγονης ατμόσφαιρας. Αυτός ο όγκος υγρού προκάλεσε την πρώτη θάλασσα. Πως εγινε αυτο? Η χημειοσυνθετική θεωρία αποδεικνύει ότι ως συνέπεια της ψύξης της ατμόσφαιρας, υπήρχε μια συμπύκνωση των υδρατμών που προέρχονταν από τα ηφαίστεια, τα οποία έσυραν όλα αυτά τα συστατικά μαζί του, σχηματίζοντας το θρεπτικό ζωμό, που θα συσσωρεύονταν σε καταθλίψεις (ωκεανούς) όπου θα παρέμεναν για μεγάλα χρονικά διαστήματα χωρίς κίνδυνο αποσύνθεσης.
- Εμφάνιση πιο σύνθετων κατασκευών: Σε αυτήν τη διαδικασία, η δράση διαφόρων πηγών ενέργειας ήταν ζωτικής σημασίας, όπως ηλεκτρικές καταιγίδες, ηλιακή ακτινοβολία και ηφαιστειακές εκρήξεις. Το αποτέλεσμα αυτών των αντιδράσεων ήταν σύνθετα συστατικά όπως σάκχαρα, λιπαρά οξέα, γλυκερίνη και αμινοξέα. Με την πάροδο του χρόνου, η εξέλιξη δημιούργησε δομές που ο Oparin ονόμαζε συσσωρεύειπιο ανθεκτικές και προηγμένες βιολογικές δομές που ήταν οι πρόδρομοι των σημερινών νουκλεϊκών οξέων.
Σχηματισμός συντεταγμένων
Το Oparin το διαπίστωσε ότι στη διαδικασία εξέλιξης των χημικών ειδών που περιέχονται σε αυτό πρωτότοκος ζωμός, οι συντεταγμένοι εμφανίστηκαν, που ήταν πολύπλοκα είδη, τα οποία κατά τη στιγμή της διαίρεσης των κυττάρων ενώθηκαν σε μια ενιαία δομή, αποκτώντας έτσι μια μεμβράνη που θα τους είχε μετατρέψει σε μοναδικούς οργανισμούς, με την ικανότητα αυτοσύνθεσης (ικανότητα παραγωγής δικής τους τροφής ), η οποία θα εξελιχθεί σε όλο και πιο σταθερές και περίπλοκες μορφές που έγιναν πραγματικές δομές διαβίωσης. Σύμφωνα με τη χημειοσυνθετική θεωρία, αυτοί οι αρχέγονοι οργανισμοί ήταν η προέλευση του φυτικού και ζωικού κόσμου του πλανήτη μας.
Αρχικά, δεν υπήρχε στρώμα όζοντος, το οποίο να προστατεύει τα κύτταρα από την άμεση ακτινοβολία από τον ήλιο. Γι 'αυτό πιστεύεται ότι είναι πιθανό οι πρώτες κατασκευές να δημιουργούνται και να καταστρέφονται ασταμάτητα από την άμεση επίπτωση της ηλιακής ενέργειας. Μετά από εκατομμύρια χρόνια, τέτοια κύτταρα ήταν σε θέση να εξελιχθούν σε πιο περίπλοκα οργανικά συστήματα, τα οποία θα τους επέτρεπαν να πολλαπλασιαστούν. Αργότερα, άρχισαν να συνθέτουν τα τρόφιμά τους μέσω ηλιακής ενέργειας, πραγματοποιώντας τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης και στέλνοντας καθαρό οξυγόνο στην ατμόσφαιρα, η οποία αργότερα θα γίνει το στρώμα του όζοντος.
Η διαδικασία σχηματισμού συσσωματώματος ορίζεται παρακάτω:
- Όλα ξεκινούν με το σχηματισμό ενός οργανωμένου και σταθερού μορίου.
- Με την πάροδο του χρόνου, σχηματίζεται ένα δεύτερο συμπληρωματικό μόριο (μακρομόριο) και αποτελεί μέρος του συσσωματώματος.
- Αυτό το μακρομόριο διαχωρίζεται από το συσσωμάτωμα από όπου προήλθε.
- Το μακρομόριο αρχίζει να προσελκύει ενώσεις που μπορεί να προσκολληθεί στη δομή του, αναδημιουργώντας τον αρχικό συντεταγμένο.
Πείραμα Stanley Miller και Harold Urey (1953)
Αν και τα αξιώματα της χημειοσυνθετικής θεωρίας ιδρύθηκαν το 1924 από τους Oparin και Haldane, δύο επιστήμονες αργότερα αναδημιουργήθηκαν σε ένα πείραμα σε κλίμακα με τις συνθήκες της πρωτόγονης ατμόσφαιρας, υποβάλλοντας το μείγμα υδρογόνου, μεθανίου και αμμωνίας σε πολλές ηλεκτρικές εκκενώσεις, συνθέτοντας διάφορα οργανικά οξέα. Ο σκοπός αυτής της δοκιμής ήταν η απόδειξη ότι η σύνθεση οργανικών ενώσεων ήταν αυθόρμητη και ότι είχε συμβεί από τα απλά μόρια που βρίσκονταν στην πρώτη ατμόσφαιρα.
Για το σχεδιασμό του πειράματός τους, πήραν ένα γυάλινο δοχείο και χύθηκαν μια ορισμένη ποσότητα νερού, ώστε να γεμίσει μερικώς, ένα μείγμα των προαναφερθέντων αερίων τοποθετήθηκαν επίσης σε αυτό. Αυτό το περιεχόμενο υποβλήθηκε σε ηλεκτρικές εκκενώσεις που προσομοιώνουν τις προϊστορικές καταιγίδες που εμφανίστηκαν στην αρχή του πλανήτη.
Αυτό το τεστ διήρκεσε μία εβδομάδα και μόλις είχε παρέλθει, τα αποτελέσματα αναλύθηκαν. Ο πρώτος δείκτης των αντιδράσεων που προέκυψαν ήταν ότι παρατηρήθηκε αλλαγή στο χρώμα του νερού, η οποία στην αρχή ήταν διαφανής, και ότι μετά από μια εβδομάδα απέκτησε ένα ροζ τόνο, ο οποίος αργότερα έγινε καφέ, καθώς εμπλουτίστηκε αμινοξέα και βασικά οργανικά μόρια.
Αυτό το πείραμα ήταν μια συμβολή που υποστηρίζει τη θεωρία ότι οι πρώτες μορφές ζωής σχηματίστηκαν από χημικές αντιδράσεις που πραγματοποιήθηκαν αυθόρμητα.