Ipoteze de bază ale originii vieţii
Problema originii vieţii este una dintre problemele centrale ale biologiei, generând o permanentă dispută între concepţiile idealiste şi cele materialiste. Cum a apărut viaţa? Este o întrebare ce îi preocupă de multă vreme pe oameni, întrebare la care ei au încercat să dea răspuns. Astfel, au apărut mai multe ipoteze, bazate pe presupuneri, pe fapte cunoscute şi pe date experimentale, care încearcă să explice originea vieţii.
Teoria creaţionistă
Conform acestei ipoteze, viaţa a fost creată o singură dată, într-o anumită perioadă, de către o forţă supremă, care este imposibil de observat.
La baza acestei concepţii se află adevărul teologic absolut, care, bineînţeles, nu necesită dovezi experimentale şi trebuie acceptat întocmai. Această concepţie depăşeşte limitele cercetărilor ştiinţifice.
Teoria generaţiei spontane (Democrit, Aristotel, W. Harvey, F. Bacon, R. Descartes, J. B. van Helmont ş.a.) Teoria generaţiei spontane a fost enunţată încă din Antichitate, dar ea nu s-a bucurat niciodată de încredere în gândirea ştiinţifică. Ea a fost pe rând îmbrăţişată, abandonată, acceptată, dar niciodată ignorată.
Conform acestei ipoteze, viaţa a apărut din materie nevie, ca rezultat al acţiunii forţelor mecanice ale naturii, fie prin abiogeneză (din materia anorganică), fie prin heterogeneză (din materia organică moartă).
în Antichitate, a dominat reprezentarea naivă despre originea vieţii care admitea că fiinţele vii apar gata formate din materialele nevii: pământ, apă, putregai. Se susţinea că, prin geneză spontană, din pământ apar şerpii, cârtiţele, şoarecii, din mâl - racii, broaştele, peştii, crocodilii, din resturi organice în putrefacţie - insecte, viermi etc.
J. B. van Helmont (1577-1644) descrie o experienţă în care, după spusele lui, în decurs de 3 săptămâni, a creat şoareci din rufe murdare şi seminţe de graminee. Ca factor primordial în procesul de generare a şoarecilor el a considerat transpiraţia corpului uman.
în 1688, savantul italian F. Redi a efectuat o experienţă prin care a contrazis teoria generaţiei spontane. El constată, folosind vase cu carne fiartă şi carne crudă, că larvele care apar în carnea putrezită nu iau naştere prin generaţie spontană, cum se considera anterior, ci se dezvoltă din ouăle de muscă.
Odată cu descoperirea microorganismelor, ideea generaţiei spontane apare din nou. însă heterogeneza a fost definitiv respinsă în 1862, prin experienţele ingenioase ale microbiologului francez L. Pasteur. Folosind vase cu „gât de lebădă" cu lichid nutritiv sterilizat, el a demonstrat că şi microorganismele nu apar spontan, ci sunt prezente pretutindeni în apă, sol, aer şi se dezvoltă acolo unde au condiţii prielnice.
în concluzie, viaţa nu poate apărea prin generaţ i e spontană în condiţii obişnuite. Această precizare este obligatorie, deoarece, după cum a menţionat biologul german E. Haeckel, „a nega generaţia spontană înseamnă a recunoaşte minunea, creaţia divină a vieţii".
J. B. van Helmont
88 3. Evoluţia organismelor pe Terra. Evoluţia omului
Teoria panspermiei (Anaxagoras, G. Buffon, S. Klaez, Ch. Lipman, M. Calvin, J. Hennessey, R. Pichet, S. Arrhenius, P Becquerel, F. Crick, L. Orgel etc.)
Potrivit acestei teorii, viaţa este eternă ca şi materia. Ea este de natură extraterestră şi a apărut o dată sau de mai multe ori în diferite părţi ale galaxiei. Germenii vieţii au fost transportaţi pe Pământ de către meteoriţii pietroşi (ipoteza litopanspermiei) sau de corpurile cereşti dotate cu viaţă (ipoteza radiopanspermiei).
S. Arrhenius (1895-1927) afirma că în spaţiul cosmic există viaţă pretutindeni. Aceasta se datorează presiunii razelor de lumină, care transportă germenii vieţii de la alte corpuri cereşti spre cele lipsite de viaţă, „fecundându-le".
în meteoriţii analizaţi (Orgueil, Kabe) au fost descoperite hidrocarburi, acizi aromatici, acizi graşi, aminoacizi (17 la număr), hidraţi de carbon (manoza, glucoza), compuşi azotaţi ciclici (adenina, guanina).
Savanţ i i au demonstrat experimental rezistenţa sporilor de până la 0 absolut. S-a constatat că prin răcirea protoplasmei cu aer sau cu hidrogen lichid se evită fenomenul cristalizării, împiedicându-se astfel distrugerea structurii. în aceste condiţii, viabilitatea protoplasmei se poate menţine mii de ani.
La moment, însă, viaţa sub o formă oarecare nu a fost depistată în Univers, în afara Pământului (cu toate că, teoretic, nu poate fi exclusă existenţa ei, deoarece Pământul alcătuieşte doar o mică parte din Univers, şi dacă viaţa a apărut pe această parte mică, de ce nu ar putea exista pe părţile cu mult mai numeroase?!).
S. Arrhenius
Teoria biogenezei sau evoluţiei chimice (A. I. Oparin, J. B. S. Hal- dane, S. L. Miller, H. C. Urey, S. Fox, C. Ponnamperuma etc.)
Această teorie a fost lansată de A. I. Oparin (1922) şi J. B. S. Hal- dane (1929) şi susţine că viaţa a apărut ca rezultat al sintezei abioge- ne a substanţelor organice în condiţii speciale.
Conform acestei teorii, materia nevie este transformată în materie vie în trei etape:
1. Etapa anorganică - formarea abiogenă a celor mai simple substanţe organice, fără participarea organismelor vii.
După părerea lui A. I . Oparin, sinteza abiogenă a fost posibilă datorită condiţiilor existente pe Terra cu 4,5-5 miliarde de ani în urmă. Se presupune că anumite gaze (heliul, hidrogenul, azotul, argonul, oxigenul) ieşeau din atmosferă, deoarece câmpul gravitaţional al planetei nu le putea reţine din cauza temperaturilor înalte (4000 °C-8000 °C). în atmosferă însă pluteau compuşi sub formă de vapori de apă, amoniac, metan etc.
Cu timpul, temperatura a scăzut până la 100 °C, fapt care a permis realizarea sintezei organice.
2. Etapa organică - formarea compuşilor organici complecşi (ami- noacizi, glucide, proteine, acizi nucleici).
Sub influenţa razelor ultraviolete (lipsea stratul de ozon), apa, având masa mică, se descompunea în hidrogen şi oxigen. Hidrogenul s-a ridicat în spaţiul cosmic, iar oxigenul a format compuşi chimici: alcooli, cetone, acizi organici, aldehide. Compuşii formaţi s-au ridicat în atmosfera umedă şi rece fără a se descompune. Odată cu ploaia, ei cădeau în bazinele acvatice, unde intrau din nou în reacţie, formând compuşi organici complecşi.
J. B. S. Haldane
A. I. Oparin
3. Evoluţia organismelor pe Terra. Evoluţia omului 89
Viteza acestor reacţii era mare, apa fiind o soluţie concentrată. Astfel s-au format compuşi polimerici de tipul hidraţilor de carbon, proteinelor, acizilor nucleici etc. Aceste presupuneri au fost dovedite experimental de către diferiţi savanţi, fapt prin care teoria evoluţiei biochimice devine mai atractivă.
S. L. Miller şi H. C. Urey (1953) au reuşit să obţină, dintr-un amestec de vapori de apă (35 %), amoniac (26 %), metan (26 %) şi hidrogen (13 %), supus unor descărcări elecrice într-un balon de sticlă la o temperatură de 60 °C-80 °C, după câteva săptămâni, o serie de substanţe organice: alanina, acidul aspargic, acidul glutamic, acidul uric, acidul lactic, acidul citric etc.
P Abelson, C. Harada şi S. Fox, de asemenea, au sintetizat puţin mai târziu aminoacizi şi polipeptide (la o încălzire timp de 6-8 ore până la 170 °C-180 °C).
A. Kornberg (1958) a sintetizat în condiţii de laborator prima moleculă de ADN.
3. Etapa biologică - formarea primelor sisteme vii din substanţe proteice şi din alţi polimeri organici, capabili de metabolism.
în această etapă, s-au format picăturile de coacervat, ce reprezintă grupuri de polimeri complecşi. în coacervate se acumulează proteine, hidraţi de carbon, lipide, acizi nucleici. Coacervatele au proprietăţi de a absorbi selectiv substanţele şi de a creşte. în coacervat, părţile hidrofile ale moleculelor sunt orientate spre exterior, iar cele hidrofobe, spre interior. Astfel coacervatul are o anumită structură şi o proprietate selectivă, permiţând trecerea substanţelor într-o anumită direcţie. Această capacitate selectivă este caracteristică oricărei celule vii.
în interiorul picăturilor de coacervat, acizii nucleici intrau în corelaţie cu proteinele, astfel fiind posibilă transmiterea informaţiei ereditare de la ADN la proteină. în paralel, au apărut membranele care au generat formarea structurilor filamentoase, ce se autoreproduc, şi a primilor protobionţi.
Apariţia primelor organisme a avut loc pe calea evoluţiei primelor molecule cu o aşezare întâmplătoare a monomerilor în sensul ordonării succesiunii lor, având la bază nucleoproteinele. De la celulele primare se presupune că au apărut celulele procariote şi apoi cele eucariote.
Prezenţa datelor experimentale impune îmbrăţişarea teoriei evoluţiei chimice de către majoritatea savanţilor (cu toate că şi această teorie are unele puncte slabe). De exemplu, şi la etapa actuală continuă disputa cu referire la eficacitatea biologică a substanţelor organice sintetizate abiogenic, conexiunea dintre acizii nucleici şi substanţele proteice etc.
Problema originii vieţii este una dintre problemele centrale ale biologiei, generând o permanentă dispută între concepţiile idealiste şi cele materialiste. Cum a apărut viaţa? Este o întrebare ce îi preocupă de multă vreme pe oameni, întrebare la care ei au încercat să dea răspuns. Astfel, au apărut mai multe ipoteze, bazate pe presupuneri, pe fapte cunoscute şi pe date experimentale, care încearcă să explice originea vieţii.
Teoria creaţionistă
Conform acestei ipoteze, viaţa a fost creată o singură dată, într-o anumită perioadă, de către o forţă supremă, care este imposibil de observat.
La baza acestei concepţii se află adevărul teologic absolut, care, bineînţeles, nu necesită dovezi experimentale şi trebuie acceptat întocmai. Această concepţie depăşeşte limitele cercetărilor ştiinţifice.
Teoria generaţiei spontane (Democrit, Aristotel, W. Harvey, F. Bacon, R. Descartes, J. B. van Helmont ş.a.) Teoria generaţiei spontane a fost enunţată încă din Antichitate, dar ea nu s-a bucurat niciodată de încredere în gândirea ştiinţifică. Ea a fost pe rând îmbrăţişată, abandonată, acceptată, dar niciodată ignorată.
Conform acestei ipoteze, viaţa a apărut din materie nevie, ca rezultat al acţiunii forţelor mecanice ale naturii, fie prin abiogeneză (din materia anorganică), fie prin heterogeneză (din materia organică moartă).
în Antichitate, a dominat reprezentarea naivă despre originea vieţii care admitea că fiinţele vii apar gata formate din materialele nevii: pământ, apă, putregai. Se susţinea că, prin geneză spontană, din pământ apar şerpii, cârtiţele, şoarecii, din mâl - racii, broaştele, peştii, crocodilii, din resturi organice în putrefacţie - insecte, viermi etc.
J. B. van Helmont (1577-1644) descrie o experienţă în care, după spusele lui, în decurs de 3 săptămâni, a creat şoareci din rufe murdare şi seminţe de graminee. Ca factor primordial în procesul de generare a şoarecilor el a considerat transpiraţia corpului uman.
în 1688, savantul italian F. Redi a efectuat o experienţă prin care a contrazis teoria generaţiei spontane. El constată, folosind vase cu carne fiartă şi carne crudă, că larvele care apar în carnea putrezită nu iau naştere prin generaţie spontană, cum se considera anterior, ci se dezvoltă din ouăle de muscă.
Odată cu descoperirea microorganismelor, ideea generaţiei spontane apare din nou. însă heterogeneza a fost definitiv respinsă în 1862, prin experienţele ingenioase ale microbiologului francez L. Pasteur. Folosind vase cu „gât de lebădă" cu lichid nutritiv sterilizat, el a demonstrat că şi microorganismele nu apar spontan, ci sunt prezente pretutindeni în apă, sol, aer şi se dezvoltă acolo unde au condiţii prielnice.
în concluzie, viaţa nu poate apărea prin generaţ i e spontană în condiţii obişnuite. Această precizare este obligatorie, deoarece, după cum a menţionat biologul german E. Haeckel, „a nega generaţia spontană înseamnă a recunoaşte minunea, creaţia divină a vieţii".
J. B. van Helmont
88 3. Evoluţia organismelor pe Terra. Evoluţia omului
Teoria panspermiei (Anaxagoras, G. Buffon, S. Klaez, Ch. Lipman, M. Calvin, J. Hennessey, R. Pichet, S. Arrhenius, P Becquerel, F. Crick, L. Orgel etc.)
Potrivit acestei teorii, viaţa este eternă ca şi materia. Ea este de natură extraterestră şi a apărut o dată sau de mai multe ori în diferite părţi ale galaxiei. Germenii vieţii au fost transportaţi pe Pământ de către meteoriţii pietroşi (ipoteza litopanspermiei) sau de corpurile cereşti dotate cu viaţă (ipoteza radiopanspermiei).
S. Arrhenius (1895-1927) afirma că în spaţiul cosmic există viaţă pretutindeni. Aceasta se datorează presiunii razelor de lumină, care transportă germenii vieţii de la alte corpuri cereşti spre cele lipsite de viaţă, „fecundându-le".
în meteoriţii analizaţi (Orgueil, Kabe) au fost descoperite hidrocarburi, acizi aromatici, acizi graşi, aminoacizi (17 la număr), hidraţi de carbon (manoza, glucoza), compuşi azotaţi ciclici (adenina, guanina).
Savanţ i i au demonstrat experimental rezistenţa sporilor de până la 0 absolut. S-a constatat că prin răcirea protoplasmei cu aer sau cu hidrogen lichid se evită fenomenul cristalizării, împiedicându-se astfel distrugerea structurii. în aceste condiţii, viabilitatea protoplasmei se poate menţine mii de ani.
La moment, însă, viaţa sub o formă oarecare nu a fost depistată în Univers, în afara Pământului (cu toate că, teoretic, nu poate fi exclusă existenţa ei, deoarece Pământul alcătuieşte doar o mică parte din Univers, şi dacă viaţa a apărut pe această parte mică, de ce nu ar putea exista pe părţile cu mult mai numeroase?!).
S. Arrhenius
Teoria biogenezei sau evoluţiei chimice (A. I. Oparin, J. B. S. Hal- dane, S. L. Miller, H. C. Urey, S. Fox, C. Ponnamperuma etc.)
Această teorie a fost lansată de A. I. Oparin (1922) şi J. B. S. Hal- dane (1929) şi susţine că viaţa a apărut ca rezultat al sintezei abioge- ne a substanţelor organice în condiţii speciale.
Conform acestei teorii, materia nevie este transformată în materie vie în trei etape:
1. Etapa anorganică - formarea abiogenă a celor mai simple substanţe organice, fără participarea organismelor vii.
După părerea lui A. I . Oparin, sinteza abiogenă a fost posibilă datorită condiţiilor existente pe Terra cu 4,5-5 miliarde de ani în urmă. Se presupune că anumite gaze (heliul, hidrogenul, azotul, argonul, oxigenul) ieşeau din atmosferă, deoarece câmpul gravitaţional al planetei nu le putea reţine din cauza temperaturilor înalte (4000 °C-8000 °C). în atmosferă însă pluteau compuşi sub formă de vapori de apă, amoniac, metan etc.
Cu timpul, temperatura a scăzut până la 100 °C, fapt care a permis realizarea sintezei organice.
2. Etapa organică - formarea compuşilor organici complecşi (ami- noacizi, glucide, proteine, acizi nucleici).
Sub influenţa razelor ultraviolete (lipsea stratul de ozon), apa, având masa mică, se descompunea în hidrogen şi oxigen. Hidrogenul s-a ridicat în spaţiul cosmic, iar oxigenul a format compuşi chimici: alcooli, cetone, acizi organici, aldehide. Compuşii formaţi s-au ridicat în atmosfera umedă şi rece fără a se descompune. Odată cu ploaia, ei cădeau în bazinele acvatice, unde intrau din nou în reacţie, formând compuşi organici complecşi.
J. B. S. Haldane
A. I. Oparin
3. Evoluţia organismelor pe Terra. Evoluţia omului 89
Viteza acestor reacţii era mare, apa fiind o soluţie concentrată. Astfel s-au format compuşi polimerici de tipul hidraţilor de carbon, proteinelor, acizilor nucleici etc. Aceste presupuneri au fost dovedite experimental de către diferiţi savanţi, fapt prin care teoria evoluţiei biochimice devine mai atractivă.
S. L. Miller şi H. C. Urey (1953) au reuşit să obţină, dintr-un amestec de vapori de apă (35 %), amoniac (26 %), metan (26 %) şi hidrogen (13 %), supus unor descărcări elecrice într-un balon de sticlă la o temperatură de 60 °C-80 °C, după câteva săptămâni, o serie de substanţe organice: alanina, acidul aspargic, acidul glutamic, acidul uric, acidul lactic, acidul citric etc.
P Abelson, C. Harada şi S. Fox, de asemenea, au sintetizat puţin mai târziu aminoacizi şi polipeptide (la o încălzire timp de 6-8 ore până la 170 °C-180 °C).
A. Kornberg (1958) a sintetizat în condiţii de laborator prima moleculă de ADN.
3. Etapa biologică - formarea primelor sisteme vii din substanţe proteice şi din alţi polimeri organici, capabili de metabolism.
în această etapă, s-au format picăturile de coacervat, ce reprezintă grupuri de polimeri complecşi. în coacervate se acumulează proteine, hidraţi de carbon, lipide, acizi nucleici. Coacervatele au proprietăţi de a absorbi selectiv substanţele şi de a creşte. în coacervat, părţile hidrofile ale moleculelor sunt orientate spre exterior, iar cele hidrofobe, spre interior. Astfel coacervatul are o anumită structură şi o proprietate selectivă, permiţând trecerea substanţelor într-o anumită direcţie. Această capacitate selectivă este caracteristică oricărei celule vii.
în interiorul picăturilor de coacervat, acizii nucleici intrau în corelaţie cu proteinele, astfel fiind posibilă transmiterea informaţiei ereditare de la ADN la proteină. în paralel, au apărut membranele care au generat formarea structurilor filamentoase, ce se autoreproduc, şi a primilor protobionţi.
Apariţia primelor organisme a avut loc pe calea evoluţiei primelor molecule cu o aşezare întâmplătoare a monomerilor în sensul ordonării succesiunii lor, având la bază nucleoproteinele. De la celulele primare se presupune că au apărut celulele procariote şi apoi cele eucariote.
Prezenţa datelor experimentale impune îmbrăţişarea teoriei evoluţiei chimice de către majoritatea savanţilor (cu toate că şi această teorie are unele puncte slabe). De exemplu, şi la etapa actuală continuă disputa cu referire la eficacitatea biologică a substanţelor organice sintetizate abiogenic, conexiunea dintre acizii nucleici şi substanţele proteice etc.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu