Людина є складною сутністю, яка, крім задоволення своїх основних потреб, також потребує пояснення свого існування та походження. Звідти виникають різні постулати, починаючи від релігійно-філософської сфери і закінчуючи науковою. У рамках наукового потоку була постульована теорія молекулярної еволюції, яка називається хемосинтетичною теорією, на основі досліджень вчених Олександра Опаріна та Джона Халдейна, які, не працюючи разом, прийшли до формулювання тієї самої гіпотези, яка надає наступність основи, підняті в теорії Великого Вибуху, протиставляючи теорію самозародження та релігійні теорії про генезис життя.
Що встановлює теорія хемосинтезу?
Ця теорія стверджує, що водень (H2), що знаходяться в первісній атмосфері, реагуючи з атомами вуглецю, азоту або кисню, утворюючи поживний бульйон, який при контакті з різними джерелами первісної енергії породив кілька амінокислот, які становлять основні будівельні блоки органічного життя.
Умови в атмосфері згідно хемосинтетичні постулати
Хемосинтетична теорія встановлює, що примітивна атмосфера повинна мати характеристики, які сприяють відновним реакціям, оскільки якби існувала атмосфера з окислювальними тенденціями, компоненти "Суп первістка" вони б деградували. З цієї причини вчені, які постулювали різні еволюційні теорії, підтверджують це в початкових умовах планети не міг кисень існував, оскільки реакції окислення не сприяли б розвитку життя.
Основи теорії хемосинтезу
Етап постуляції серії теорій, що порвали з прецедентами теорії спонтанного породження (широко прийнятої в його час), розпочався в 1864 р. В результаті досліджень французького вченого Луїса Пастера, який у своїх експериментах продемонстрував, що «Живе походить від живого», породжуючи розвиток нових теорій. Серед цих теорій є хемосинтетика, яка стверджує, що життя виникло в результаті реакції основних хімічних елементів. Елементи, що складають цей постулат, докладно пояснюються нижче:
Склад Землі на її початку: ця теорія вважає, що спочатку на планеті була атмосфера, в якій не було вільного кисню, проте вона багата іншими компонентами, головним чином воднем (висока концентрація), тому він був відновним, що сприяло вивільненню атомів водню в присутній хімічній речовині. На додаток до цього, він містив інші основні хімічні сполуки, такі як: синильна кислота (HCN), метан (CH4), вуглекислий газ (CO2), вода (H2O) та інші компоненти.
- Формування поживного бульйону: також відомий як суп первістка, складався з агломерації живильної рідини, утвореної всіма цими компонентами первісної атмосфери. Цей об’єм рідини породив перші моря. Як це сталося? Хемосинтетична теорія встановлює, що внаслідок охолодження атмосфери відбулася конденсація водяної пари, що надходить із вулканів, що тягло за собою всі ці компоненти, утворюючи поживний відвар, які накопичуватимуться в западинах (океанах), де вони залишатимуться протягом тривалого періоду часу без ризику розкладання.
- Зовнішній вигляд більш складних конструкцій: У цьому процесі дія різних джерел енергії була життєво важливою, таких як електричні бурі, сонячна радіація та виверження вулканів. Результатом цих реакцій стали складні компоненти, такі як цукри, жирні кислоти, гліцерин та амінокислоти. З часом еволюція породила структури, які називав Опарін коацерватибільш стійкі та вдосконалені біологічні структури, які були попередниками нинішніх нуклеїнових кислот.
Утворення коацерватів
Опарін встановив, що в процесі еволюції хімічних видів, що містяться в ньому відвар первістка, виникли коацервати, які були складними видами, які на момент поділу клітин об’єдналися в єдину структуру, отримавши таким чином мембрану, яка перетворила б їх на унікальні організми, здатні самосинтезуватися (здатність виробляти власну їжу ), що переросте у все більш стабільні та складні форми, які стали справжніми живими структурами. Згідно з хемосинтетичною теорією, ці первісні організми були походженням рослинного і тваринного світу нашої планети.
Спочатку не було озонового шару, який би захищав клітини від прямого випромінювання сонця. Ось чому вважається, що не виключено, що перші споруди створювались і безперервно руйнувалися безпосереднім падінням сонячної енергії. Через мільйони років такі клітини змогли еволюціонувати в більш складні органічні системи, що дозволило б їм розмножуватися. Пізніше вони почали синтезувати свою їжу за допомогою сонячної енергії, здійснюючи процес фотосинтезу і направляючи в атмосферу чистий кисень, який згодом стане озоновим шаром.
Процес утворення коацервата визначений нижче:
- Все починається з утворення організованої і стабільної молекули.
- З плином часу утворюється друга комплементарна молекула (макромолекула), яка входить до складу коацервата.
- Ця макромолекула відокремлюється від коацервата там, де вона бачила своє походження.
- Макромолекула починає залучати сполуки, які вона може зв’язувати зі своєю структурою, відтворюючи вихідний коацерват.
Експеримент Стенлі Міллера та Гарольда Урі (1953)
Хоча постулати хемосинтетичної теорії були створені в 1924 р. Опаріном і Халденом, двоє вчених пізніше відтворили в експерименті в масштабі умови первісної атмосфери, піддаючи суміш водню, метану та аміаку численним електричним розрядам, синтезуючи різні органічні кислоти. Метою цього тесту було продемонструвати, що синтез органічних сполук був спонтанним і що це відбулося з простих молекул, знайдених у першій атмосфері.
Для проектування свого експерименту вони взяли скляну ємність і налили певну кількість води, щоб вона була частково заповнена, в неї також помістили суміш згаданих газів. Цей вміст піддавався електричним розрядам, які імітували доісторичні шторми, що сталися на початку планети.
Цей тест тривав один тиждень, і після його закінчення результати аналізували. Першим показником реакцій, що відбулися, було те, що спостерігалася зміна кольору води, яка спочатку була прозорою, і що через тиждень вона набула рожевого відтінку, який згодом набув коричневого кольору, оскільки збагачувався незамінні амінокислоти та органічні молекули.
Цей експеримент був внеском, що підтверджує теорію, згідно з якою перші форми життя сформувалися в результаті хімічних реакцій, що проходили спонтанно.