Thuyết tổng hợp hóa học là gì? Nguyên tắc cơ bản và thử nghiệm

Con người là một thực thể phức tạp, ngoài việc đáp ứng những nhu cầu cơ bản của nó, còn cần phải có sự giải thích về sự tồn tại và nguồn gốc của nó. Từ đó nảy sinh nhiều định đề khác nhau, từ các lĩnh vực tôn giáo và triết học, đến các lĩnh vực khoa học. Trong dòng khoa học hiện nay, một lý thuyết về sự tiến hóa phân tử được gọi là lý thuyết tổng hợp hóa học đã được công nhận, dựa trên các nghiên cứu của các nhà khoa học Alexander Oparin và John Haldane, những người mặc dù không làm việc cùng nhau, nhưng đã đưa ra công thức của cùng một giả thuyết, mà nó mang lại tính liên tục cho những cơ sở đặt ra trong lý thuyết về vụ nổ lớn, chống lại lý thuyết về sự phát sinh tự phát, và những lý thuyết tôn giáo về nguồn gốc của sự sống.

Lý thuyết tổng hợp hóa học thiết lập điều gì?

Lý thuyết này tuyên bố rằng hydro (H2) hiện diện trong khí quyển nguyên thủy đã phản ứng với các nguyên tử cacbon, nitơ hoặc ôxy tạo thành một chất dinh dưỡng, khi tiếp xúc với các nguồn năng lượng nguyên thủy khác nhau đã tạo ra một số axit amin, tạo nên các khối cấu tạo cơ bản của sự sống hữu cơ.

Điều kiện trong khí quyển theo định đề tổng hợp hóa học

Lý thuyết tổng hợp hóa học thiết lập rằng bầu khí quyển nguyên thủy phải có các đặc điểm ủng hộ các phản ứng khử, vì nếu đã tồn tại một bầu khí quyển có khuynh hướng oxy hóa, thì các thành phần của "Canh tiên sinh" chúng sẽ bị suy thoái. Vì lý do này, các nhà khoa học đã công nhận các lý thuyết tiến hóa khác nhau khẳng định rằng trong điều kiện ban đầu của hành tinh không thể oxy đã tồn tại, vì các phản ứng oxy hóa sẽ không thúc đẩy sự phát triển của sự sống.

Cơ sở của lý thuyết tổng hợp hóa học

Giai đoạn hình thành một loạt các lý thuyết phá vỡ tiền lệ của lý thuyết về sự phát sinh tự phát (được chấp nhận rộng rãi vào thời đại của ông) bắt đầu vào năm 1864 do kết quả của các nghiên cứu của nhà khoa học người Pháp Luis Pasteur, người đã chứng minh trong các thí nghiệm của mình rằng "Sự sống đến từ sự sống", dẫn đến sự phát triển của các lý thuyết mới. Trong số các lý thuyết này là lý thuyết tổng hợp hóa học, nói rằng sự sống bắt nguồn từ phản ứng của các nguyên tố hóa học cơ bản. Các yếu tố tạo nên định đề này được giải thích chi tiết dưới đây:

Thành phần của trái đất thuở ban đầu: lý thuyết này cho rằng vào thời kỳ đầu, hành tinh có bầu khí quyển thiếu oxy tự do, tuy nhiên, lại giàu các thành phần khác, chủ yếu là hydro (nồng độ cao), vì vậy nó có tính khử, giúp giải phóng các nguyên tử hydro trong các loại hóa chất có mặt. Ngoài ra, nó còn chứa các hợp chất hóa học cơ bản khác như: axit hydrocyanic (HCN), mêtan (CH4), carbon dioxide (CO2), nước (H2O) và các thành phần khác.

  • Hình thành nước dùng dinh dưỡng: còn được gọi là súp sơ sinh, bao gồm sự kết tụ của một chất lỏng dinh dưỡng được hình thành bởi tất cả các thành phần này của khí quyển nguyên thủy. Khối lượng chất lỏng này đã tạo ra các biển đầu tiên. Làm sao chuyện này lại xảy ra? Lý thuyết tổng hợp hóa học xác định rằng do sự lạnh đi của bầu khí quyển, đã có sự ngưng tụ hơi nước từ các núi lửa, kéo theo tất cả các thành phần này, tạo thành nước dùng bổ dưỡng, sẽ tích tụ trong các vùng trũng (đại dương), nơi chúng sẽ tồn tại trong thời gian dài mà không có nguy cơ bị phân hủy.
  • Xuất hiện các cấu trúc phức tạp hơn: Trong quá trình này, hoạt động của các nguồn năng lượng khác nhau là rất quan trọng, chẳng hạn như bão điện, bức xạ mặt trời và núi lửa phun trào. Kết quả của những phản ứng này là các thành phần phức tạp như đường, axit béo, glycerin và axit amin. Theo thời gian, sự tiến hóa đã tạo ra các cấu trúc mà Oparin gọi là làm đông lạicác cấu trúc sinh học tiên tiến và kháng hơn vốn là tiền thân của các axit nucleic hiện nay.

Sự hình thành của coacervate

Oparin đã thiết lập rằng trong quá trình tiến hóa của các loài hóa học chứa trong đó nước dùng đầu tiên, coacervate đã nảy sinh, vốn là những loài phức tạp, vào thời điểm phân chia tế bào hợp nhất thành một cấu trúc duy nhất, do đó có được một lớp màng mà có thể biến chúng thành những sinh vật độc nhất, với khả năng tự tổng hợp (khả năng tự sản xuất thức ăn của chúng. ), sẽ phát triển thành các dạng ngày càng ổn định và phức tạp trở thành các cấu trúc sống thực sự. Theo lý thuyết tổng hợp hóa học, những sinh vật nguyên thủy này là nguồn gốc của thế giới động thực vật trên hành tinh của chúng ta.

Ban đầu, không có tầng ôzôn giúp bảo vệ các tế bào khỏi bức xạ trực tiếp từ mặt trời. Đó là lý do tại sao người ta tin rằng có thể các cấu trúc đầu tiên đã được tạo ra và phá hủy không ngừng bởi tác động trực tiếp của năng lượng mặt trời. Sau hàng triệu năm, những tế bào như vậy đã có thể tiến hóa thành các hệ thống hữu cơ phức tạp hơn, điều này sẽ cho phép chúng sinh sôi. Sau đó, chúng bắt đầu tổng hợp thức ăn của mình thông qua năng lượng mặt trời, thực hiện quá trình quang hợp và gửi oxy tinh khiết vào bầu khí quyển, nơi sau này sẽ trở thành tầng ôzôn.

Quá trình hình thành một coacervate được xác định dưới đây:

  • Tất cả bắt đầu với sự hình thành của một phân tử có tổ chức và ổn định.
  • Khi thời gian trôi qua, một phân tử bổ sung thứ hai (đại phân tử) được hình thành và nó là một phần của coacervate.
  • Đại phân tử này tách khỏi coacervate nơi nó xuất hiện.
  • Đại phân tử bắt đầu thu hút các hợp chất mà nó có thể liên kết với cấu trúc của nó, tạo lại coacervate ban đầu.

Thí nghiệm của Stanley Miller và Harold Urey (1953)

Mặc dù các định đề của lý thuyết tổng hợp hóa học được Oparin và Haldane đưa ra vào năm 1924, hai nhà khoa học sau đó đã tái tạo lại trong một thí nghiệm quy mô với các điều kiện của khí quyển nguyên thủy, cho hỗn hợp hydro, metan và amoniac vào nhiều lần phóng điện, tổng hợp các chất hữu cơ khác nhau. các axit. Mục đích của thử nghiệm này là chứng minh rằng quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ là tự phát, và nó đã xảy ra từ các phân tử đơn giản được tìm thấy trong khí quyển đầu tiên.

Để thiết kế thí nghiệm của mình, họ lấy một bình thủy tinh và đổ một lượng nước nhất định, sao cho nó đầy một phần, một hỗn hợp các khí nói trên cũng được đặt trong đó. Nội dung này là đối tượng phóng điện mô phỏng các cơn bão thời tiền sử xảy ra vào thời kỳ đầu của hành tinh.

Thử nghiệm này kéo dài một tuần và sau khi nó trôi qua, kết quả sẽ được phân tích. Dấu hiệu đầu tiên của các phản ứng xảy ra là sự thay đổi màu sắc của nước đã được quan sát thấy, lúc đầu nước trong suốt và sau một tuần nó có màu hồng, sau đó sẽ trở thành màu nâu, vì nó được làm giàu trong các axit amin thiết yếu và các phân tử hữu cơ.

Thí nghiệm này là một đóng góp ủng hộ lý thuyết rằng các dạng sống đầu tiên được hình thành từ các phản ứng hóa học được thực hiện một cách tự phát.


Hãy là người đầu tiên nhận xét

Để lại bình luận của bạn

địa chỉ email của bạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu bằng *

  1. Chịu trách nhiệm về dữ liệu: Miguel Ángel Gatón
  2. Mục đích của dữ liệu: Kiểm soát SPAM, quản lý bình luận.
  3. Hợp pháp: Sự đồng ý của bạn
  4. Truyền thông dữ liệu: Dữ liệu sẽ không được thông báo cho các bên thứ ba trừ khi có nghĩa vụ pháp lý.
  5. Lưu trữ dữ liệu: Cơ sở dữ liệu do Occentus Networks (EU) lưu trữ
  6. Quyền: Bất cứ lúc nào bạn có thể giới hạn, khôi phục và xóa thông tin của mình.