Aparitia vieții pe planeta noastra, pe scurt
Apariția vieții a avut loc în două etape:
In etapa întâi a avut loc o evoluţie chimică, conform teoriei lui Oparin-Haldane, apoi a avut loc sinteza abiogenă (fără participarea materiei vii) a primelor gene în probionţi (compuşi biochimici premergători primelor celule); o dată cu apariţia probionţilor s-a făcut trecerea de la evoluţia chimică la cea biologică.
Astăzi se admite că în atmosfera terestră primitivă, în lipsa oxigenului, datorită surselor de energie existente, în urma proceselor chimice, a fost posibilă sinteza unor compuşi relativ stabili (acizi organici, monozaharide,aminoacizi). Astfel de reacţii au avut loc și în mediul acvatic, unde s-au format mai întâi substanţele de tipul aldehidei formice, iar mai apoi glucide, acizi graşi, purine, pirimidine(compuşi organici) şi în cele din urmă aminoacizi.
Se pot dovedi cele de mai sus printr-o serie de constatări, cum sunt: la degradarea magmei terestre, pe lângă dioxid de carbon (CO2) şi amoniac (NH3), rezultă hidraţi de carbon, aminoacizi şi baze nucleotidice; diferite substanţe organice simple au fost puse în evidenţă şi în meteoriţi, gaze cosmice precum şi în atmosfera altor planete (ex. Venus). În celebrul meteorit căzut în Australia, în anul 1969, au fost identificaţi aminoacizi şi peptide cu lanţ scurt; o serie de experimente demonstrează posibilitatea sintezei abiogene a moleculelor organice mici. Un model simplu este obţinerea acetilenei (hidrocarbură) din carbura de calciu (carbid) şi apă.
În oceanul primitiv, datorită reacţiilor chimice, au apărut diverse amestecuri, în diferite concentraţii. Astfel, a fost posibilă şi apariţia unor substanţe macromoleculare (polipeptide, nucleotide sau proteine)
Experimental, Stanley Miller (1953) a creat în laborator condiţii similare care au existat pe Pământ şi a obţinut zaharuri simple, acizi organici şi aminoacizi care prin polimerizare formează proteine.
Cyrill Ponnamperuna (1965) a adăugat amestecului folosit de Miller fosfaţi şi, la o temperatură de 150 grade Celsius, sub acţiunea razelor UV, a obţinut acizi nucleici şi lanţuri de nucleotide. În 1958, A. Kornberg a sintetizat prima moleculă de ADN, motiv pentru care a fost distins cu Premiul Nobel.
Astăzi în laborator se pot sintetiza alcooli, vitamine, clorofilă, insulină etc. Deci şi această etapă este dovedită.
Formarea pe cale abiogenă a complexelor macromoleculare înzestrate cu metabolism – coacervatele (forme de viaţă microscopice, considerate ca făcând trecerea între substanţele organice şi primele organisme).
În celebra „supă primordială ” , în care pluteau dispersat molecule de proteine, la un moment dat , au apărut anumite formaţiuni macromoleculare numite coacervate .
Coacervatele erau microscopice, delimitate precis de mediul înconjurător, nemiscibile (care nu pot forma, cu o altă substanţă, un amestec omogen) cu excesul de solvent, având capacitatea de a prelua anumite substanţe din mediu, de a le transforma şi elimina resturile la exterior. Apare astfel o formă primitivă de metabolism. Coacervatele puteau creşte, iar când atingeau o anumită mărime se puteau divide. Apare astfel şi o formă primitivă de reproducere.
Coacervatele erau diferite ca structură, compoziţie şi viteză a desfăşurării reacţiilor. Unele dintre ele dispăreau, altele însă persistau, asupra lor acţionând selecţia naturală.
În sprijinul acestei etape vine şi ipoteza proteinoizilor, aparţinând cercetătorului S.W. Fox (1965). El a realizat un amestec de aminoacizi, în prezenţa unor fosfaţi şi în lipsa apei, la 180-200 grade Celsius, într-un spaţiu închis şi a obţinut substanţe asemănătoare proteinelor, cu o greutate moleculară mai mică, pe care le-a numit proteinoizi.
Intr-o etapa urmatoare pe scara temporala a avut loc sinteza primelor gene (se considera ca odata cu aceasta etapa se face cu adevarat trecerea de la evolutia chimica la evolutia biologica). In asa-zisii probionti (compusi biochimici premergatori primelor celule, adica niste coacervate perfectionate), se formeaza primele gene din ARN. Astfel apare codul genetic. Ulterior apar si gene de tip ADN, repezentand inca un pas important pe scara evolutiei. Abia acum am putea spune ca ne apropiem de celule asemanatoare cu cele actuale (procariote – fara nucleu, apoi eucariote – cu nucleu, asa cum sunt si cele din om)
În prezenţa apei, la 25-45 grade Celsius, proteinoizii se aglomerează, formând microsfere (2nm diametru). Ele îşi pot mări volumul prin adăugarea de alţi proteinoizi. („nutriţie” heterotrofă). Când ajung la dimensiunea parentală , încep să înmugurească. La un pH ridicat, în jurul fiecărei microsfere se aranjează în lanţuri asemănătoare unor alge coloniale microscopice. Ele seamănă ca formă cu coacervatele, dar se deosebesc în privinţa genezei, luând naştere prin condensarea spontană a substanţelor macromoleculare de îndată ce s-au sintetizat în aminoacizi. Microsferele pot fi considerate cel mai simplu model de protocelule, fiind capabile de metabolism şi reproducere.
Ca si timp, primele celule se apreciaza ca au apărut aproximativ în urmă cu 4 miliarde de ani. În sedimente de roci, datând cu 3 miliarde de ani în urmă, s-au găsit microfosile asemănătoare procariotelor de astăzi. Eucariotelor se pare ca le-a mai luat cca 1 mld de ani sa apara.
Toata aceasta evolutie (de la substante organice -> coacervate -> probionti -> procariote -> eucariote) s-a facut intr-un timp de sute de milioane si pana la miliarde de ani. Evolutia a fost lenta, cu mici modificari succesive, pana sa se ajunga la celule/ organisme unicelulare asemanatoare cu cele actuale.
DICŢIONAR:
abiogen – (despre procese) care are loc, care se petrece fără participarea materiei vii.
aldehidă – substanţă organică obţinută prin oxidarea moderată a unor alcooli, folosită în industria farmaceutică. Denumirea de aldehidă este dată de combinarea cuvintelor alcool dehidrogenat. Cea mai simplă aldehidă este formaldehida, formată prin oxidarea metanului.
aminoacizii – sunt unităţile constituente ale proteinelor şi cuprind în molecula lor două grupări funcţionale: carboxil şi amino. Există 20 de aminoacizi proteinogeni specificaţi prin codul genetic, prezenţi în toate organismele vii.
monozaharidele – sunt compuşi cu funcţiuni mixte, care conţin în moleculă o grupare funcţională carbonil şi grupe hidroxil.
nucleotid – orice component format dintr-o riboză sau dezoxiriboza legată de o bază de purină sau pirimidină şi un grul de fosfat care reprezintă unităţile structurale ale ARN şi ADN.
peptidă – substanţă chimică alcătuită din mai mulţi aminoacizi.
purină – bază (ca adenina şi guanina) care intră în compoziţia ADN sau ARN
pirimidină -bază (ca citozina, timina sau uracilul) care intră în compoziţia ADN sau ARN
probiont – nume dat compuşilor biochimici formaţi pe Pământ, premergători primelor celule.
substanţe organice – substanţe alcătuite în principal din carbon şi hidrogen, dar pot conţine şi oxigen, azot, sulf, fosfor sau bor, precum şi restul elementelor, dar în cantităţi mult mai mici cu molecule mici
*Adaptare dupa manualul de biologie de clasa a XII-a, editura All Educaţional
Articol scris inițial de Ilnius Gabriel (fost autor)
