Ljudsko biće je složena cjelina, koja osim što zadovoljava svoje osnovne potrebe, također traži objašnjenje svog postojanja i podrijetla. Odatle proizlaze različiti postulati, od religijskog i filozofskog područja do znanstvenih. Unutar znanstvene struje postavljena je teorija molekularne evolucije nazvana kemosintetska teorija, temeljena na istraživanjima znanstvenika Alexandera Oparina i Johna Haldanea, koji su unatoč tome što nisu surađivali, došli do formuliranja iste hipoteze, koja daje kontinuitet temelji podignuti u teoriji Velikog praska, suprotstavljajući se teoriji spontanog generiranja i religijskim teorijama o postanku života.
Što uspostavlja teorija kemosinteze?
Ova teorija navodi da vodik (H2) prisutni u iskonskoj atmosferi reagirali su s atomima ugljika, dušika ili kisika tvoreći hranjivu juhu koja je u dodiru s raznim izvorima primitivne energije dala nekoliko aminokiselina, koje čine osnovne gradivne dijelove organskog života.
Uvjeti u atmosferi prema kemosintetski postulati
Kemosintetska teorija utvrđuje da bi primitivna atmosfera trebala imati svojstva koja pogoduju reduktivnim reakcijama, jer da postoji atmosfera s oksidacijskim tendencijama, komponente "Prvorođena juha" oni bi bili degradirani. Iz tog razloga znanstvenici koji su postulirali o različitim evolucijskim teorijama to potvrđuju u početnim uvjetima planeta ne mogu kisik je postojao, jer reakcije oksidacije ne bi pospješile razvoj života.
Osnove teorije kemosinteze
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 znanstvenika 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 kemijskih elemenata. Elementi koji čine ovaj postulat detaljno su objašnjeni u nastavku:
Sastav zemlje u njezinim počecima: ova teorija smatra da je na početku planet imao atmosferu kojoj je nedostajalo slobodnog kisika, a koja je, međutim, bogata drugim komponentama, uglavnom vodikom (visoke koncentracije), pa je bio redukcijski, što je pospješilo oslobađanje atoma vodika u prisutnim kemijskim vrstama. Uz to, sadržavao je i druge osnovne kemijske spojeve kao što su: cijanovodična kiselina (HCN), metan (CH4), ugljični dioksid (CO2), voda (H2O) i druge komponente.
- Stvaranje hranjive juhe: također poznat kao prvorođena juha, sastojala se od nakupina hranjive tekućine koju čine sve ove komponente primitivne atmosfere. Ova količina tekućine stvorila je prva mora. Kako se to dogodilo? Kemosintetska 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, stvarajući hranjiva juha, koji bi se akumulirali u udubljenjima (oceanima) gdje bi ostali dulje vrijeme bez rizika od razgradnje.
- 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 utvrdio da u procesu evolucije kemijskih vrsta sadržanih u tome prvorođena juha, nastali su koacervati, složene vrste, koje su se u vrijeme diobe stanica ujedinile u jedinstvenu strukturu, čime su stekle membranu koja bi ih pretvorila u jedinstvene organizme, sa sposobnošću samosinteze (sposobnošću proizvodnje vlastite hrane ), koji će se razviti u sve stabilnije i složenije oblike koji su postali istinske žive strukture. Prema kemosintetskoj teoriji, ti su prvotni organizmi bili podrijetlo biljnog i životinjskog svijeta našeg planeta.
U početku nije postojao ozonski omotač koji je štitio stanice od izravnog zračenja sunca. Zbog toga se vjeruje da je moguće da su prve strukture nastajale i uništavane neprestano izravnom pojavom sunčeve energije. Nakon milijuna godina, takve su stanice mogle evoluirati u složenije organske sustave, 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.
Postupak formiranja koacervata definiran je u nastavku:
- Sve započinje stvaranjem organizirane i stabilne molekule.
- Kako vrijeme prolazi, stvara se druga komplementarna molekula (makromolekula) koja je dio koacervata.
- Ova se makromolekula odvaja od koacervata tamo gdje je vidjela svoje podrijetlo.
- Makromolekula počinje privlačiti spojeve koje se može vezati za svoju strukturu, stvarajući izvorni koacervat.
Eksperiment Stanleyja Millera i Harolda Ureyja (1953.)
Iako su postulate kemosintetske teorije 1924. godine uspostavili Oparin i Haldane, dvojica znanstvenika kasnije su se u eksperimentu obnovila u uvjetima primitivne atmosfere, podvrgavajući smjesu vodika, metana i amonijaka višestrukim električnim pražnjenjima, sintetizirajući različite organske kiseline. Svrha ovog testa bila je pokazati da je sinteza organskih spojeva bila spontana i da se dogodila iz jednostavnih molekula koje su bile u prvoj atmosferi.
Za dizajn svog eksperimenta uzeli su staklenu posudu i izlili određenu količinu vode, tako da je bila djelomično napunjena, a u nju je također stavljena smjesa gore spomenutih plinova. Ovaj je sadržaj bio izložen električnim pražnjenjima koja su simulirala pretpovijesne oluje koje su se dogodile na početku planeta.
Ovaj je test trajao tjedan dana, a nakon što je prošao, rezultati su analizirani. Prvi pokazatelj reakcija koje su se dogodile bio 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 esencijalne aminokiseline i organske molekule.
Ovaj eksperiment je doprinos koji podupire teoriju da su prvi oblici života nastali iz spontanih kemijskih reakcija.