HYDROTERMÁLNA HYPOTÉZA: ČO TO JE, POZADIE A KRITIKA - BIOLÓGIE - 2026

Na hydrotermálne hypotéza má za cieľ vysvetliť primitívne podmienky, za ktorých prvé formy života vznikli na planéte Zem, navrhuje ako hlavné nastavenia horúce pramene sa nachádzajú v hlbinách oceánov.

Boli lokalizované viaceré zdroje termálnej vody s teplotami dosahujúcimi 350 ° C, v ktorých žije mnoho typických druhov fauny, ako sú lastúrniky, červy, kôrovce, porfíry a niektoré ostnokožce (hviezdice a ich príbuzní).

Tento dôkaz naznačuje, že prostredie hlbokého oceánu bolo pravdepodobne vhodné pre pôvod života a najskoršími formami života boli chemoautotropné mikroorganizmy.

Okrem toho je vriaca voda domovom mnohých chemosyntetických baktérií, ktoré získavajú svoju energiu zo sírnych látok, ktoré sú v tomto type prostredia bohaté.

Chemosyntetické baktérie majú funkciu výrobcu v ekosystémoch, sú základom potravinového reťazca, analogické úlohe rastlín v typických ekosystémoch.

Myšlienky týkajúce sa hydrotermálnej hypotézy sa začali objavovať začiatkom roku 1977, keď výskumník Corliss priamo pozoroval hydrotermálne systémy nachádzajúce sa na Galapágskych ostrovoch.

Pozadie a alternatívne teórie

Vedci už niekoľko desaťročí navrhujú desiatky teórií, ktoré sa snažia vysvetliť pôvod života a priaznivé prostredie, v ktorom by sa mal rozvíjať. Život vznikol jednou z najstarších a najkontroverznejších vedeckých otázok.

Niektorí autori podporujú primárny pôvod metabolizmu, zatiaľ čo ich oponenti podporujú genetický pôvod.

panspermie

V polovici 20. storočia navrhol renomovaný vedec Arrhenius teóriu panspermie alebo kozmologickú teóriu. Táto myšlienka zvyšuje pôvod života vďaka príchodu priestorových mikroorganizmov z planéty, kde predtým existoval život.

Kozmologická teória logicky neposkytuje myšlienky, ktoré problém riešia, pretože nevysvetľuje, ako mimozemský život vznikol na uvedenej hypotetickej planéte.

Ďalej nie je veľmi pravdepodobné, že mikroskopické entity, ktoré kolonizovali prebiotické prostredie, prežili podmienky vesmíru, kým nedosiahli planétu Zem.

Abiotické modely

Abiotické modely naznačujú, že život vznikol okrem „mikroštruktúr“ ako prechodných foriem medzi organickými molekulami a skorými formami života. Medzi hlavných obhajcov tejto teórie patria Oparín, Sydney W. Fox a Alfonso F. Herrera.

Podľa Oparina a Haldana sú koacerváty predchodcami života probionty, ohraničené plazmatickou membránou, ktorá umožňuje interakciu s ich prostredím. Podľa autorov vznikli pred molekulami, ktoré prenášajú genetické informácie: DNA alebo RNA.

Stanley Miller a Harold Urey dokázali vybudovať dômyselný systém, ktorý napodobňoval „primitívnu atmosféru života“. Zložky prítomné v hypotetickej atmosfére, veľmi odlišné od súčasnej, boli schopné syntetizovať organické molekuly nevyhnutné pre život (ako sú aminokyseliny), keď sa naň aplikovalo teplo a napätie.

Fox bol schopný získať mikrosféry s veľkosťou podobnou baktériám, vystavenie aminokyselín tepelnému zdroju.

Rovnakým spôsobom iní vedci dosiahli syntézu organických molekúl pomocou anorganických molekúl ako suroviny, čím vysvetlili pôvod života z abiotického prostredia.

RNA svet

Ďalšie miesto vzniku života predpokladá ako hlavnú udalosť vzhľad molekúl, ktoré obsahujú genetické informácie. Rôzni autori bránia pôvod života z RNA a tvrdia, že táto molekula slúžila súčasne ako templát a katalyzátor.

Najdôležitejším dôkazom je existencia ribozómov, molekúl RNA schopných katalyzovať reakcie a zároveň uchovávať informácie v ich nukleotidovej sekvencii.

Z čoho pozostáva?

Hydrotermálna hypotéza navrhuje tieto extrémne vodné prostredie ako správne miesto pre syntézu organických zlúčenín, ktoré viedli k vzniku živých organizmov na Zemi.

Autori tejto teórie sú založené na archanských fosíliách, moderných podvodných hydrotermálnych ventilačných systémoch a na teoretických a experimentálnych pozorovaniach.

Hydrotermálne systémy sa vyznačujú vysokými energetickými tokmi, vysoko redukujúcim prostredím a hojným množstvom minerálnych ílov, ktoré sú ideálnymi povrchmi pre katalytické reakcie. Okrem toho, že má vysoké koncentrácie CH ₄ , NH ₃ , H ₂ a rôznych kovov.

Hypotéza sa skladá zo sekvenčná konverzie CH ₄ , NH ₃ , H ₂ do aminokyselín, tieto do proteínov a potom do zložitejších polymérov, až do dosiahnutia štruktúrovaný metabolizmus a živých organizmov.

Pri skúmaní fosílnych nálezov v predkambrických horninách sa v podmorských hydrotermálnych zhromaždeniach našli bunkové štruktúry, ktoré sa datujú približne pred 3,5 až 3,8 miliardami rokov.

Na rozdiel od predchádzajúcich hypotéz, hydrotermálna hypotéza navrhuje teplo ako zdroj energie a nie UV lúče a elektrické výboje, ako model „pôvodnej polievky“. Tento model ďalej navrhuje existenciu environmentálnych gradientov, pokiaľ ide o teplotu, pH a chemickú koncentráciu.

Kritika teórie

Aj keď hydrotermálna hypotéza má niekoľko platných argumentov, nie je všeobecne akceptovaná. Jednou z kritík pôvodu života v horúcom prameni je nezrovnalosť a nedostatok informácií o geologických modeloch prebiotickej éry.

Podobne by základné molekuly pre rozvoj života - napríklad nukleové kyseliny, proteíny a membrány - čelili okamžitej deštrukcii v dôsledku vysokých teplôt hydrotermálneho prostredia.

Je však tiež pravdepodobné, že prvé formy života boli termostabilné, podobné termofilným organizmom, ktoré dnes obývajú extrémne prostredie.

Na druhej strane vzniká ďalší problém týkajúci sa koncentrácie zložiek. Je nepravdepodobné, že by sa život mohol vyvinúť v rozľahlosti prebiotických oceánov, kde by biomolekuly boli vysoko riedené a rozptýlené.

Aby bolo prostredie vhodné pre pôvod života, musí podporovať interakcie medzi molekulami, aby tvorili komplexnejšie entity; nezriedi ich, ako by sa to stalo v hlbokom oceáne.

Navrhovatelia hydrotermálnej teórie naznačujú, že život mohol vzniknúť v ohraničených oblastiach, ktoré bránili riedeniu novovytvorených molekúl, ako sú krátery.

Referencie

1. Chatterjee, S. (2016). Symbiotický pohľad na pôvod života v kráterových jazerách s hydrotermálnym dopadom. Physical Chemistry Chemical Physics, 18 (30), 20033–20046.
2. Corliss, JB, Baross, JA, a Hoffman, SE (1981). Hypotéza týkajúca sa vzťahov medzi podmorskými horúcimi prameňmi a pôvodom života na Zemi. Oceanologica Acta, osobitné vydanie.
3. Holm, NG (1992). Prečo sú hydrotermálne systémy navrhnuté ako prijateľné prostredie pre pôvod života? V morských hydrotermálnych systémoch a pôvode života (s. 5–14). Springer, Dordrecht.
4. Jheeta, S. (2017). Krajina vzniku života. Life, 7 (2), 27.
5. Lanier, KA a Williams, LD (2017). Pôvod života: Modely a dáta. Journal of Molecular Evolution, 84 (2), 85–92.