Teória Oparin pôvodu života , tiež známy ako "teória primitívne alebo prvotnej polievky" sa snaží vysvetliť, ako život vznikol na Zemi v podmienkach typických pred miliónmi rokov, kedy sa objavili prvé organické molekuly.
Táto teória založená Oparinom je jednou z najviac akceptovaných vedeckých komunít. Zostáva v platnosti, a to aj s mnohými pokrokmi v modernej vede, pretože nové súvisiace objavy ho dokážu doplniť a posilniť.
Fotografia Aleksandra Oparina (Zdroj: Pavel Troshkin prostredníctvom Wikimedia Commons)
Oparin vo svojich spisoch klasifikoval živé (biotické) organizmy na úrovni organizácie neživých látok (abiotických). Potom navrhol, že táto neživá hmota sa postupne mení a stáva sa zložitejšou, až kým nevytvorí prvé živé bunky.
Oparinova teória otvorila dvere pre rozvoj odvetvia biologických vied známeho ako „syntetická biológia“. Táto veda sa snaží obnoviť podmienky prostredia, v ktorých „primitívna polievka“ dala vznik živým organizmom, ktoré dnes obývajú Zem.
Podobnú teóriu navrhol nezávisle evolučný biológ John Haldane, ktorý nazval skoré neskoré predkambrické útvary vody, ktoré boli zložené hlavne z kovových prvkov a vody, ako „primitívna polievka“.
Pôvod teórie
Oparinovu teóriu navrhol Aleksandr Ivanovič Oparin, ktorý sa narodil v roku 1894 v malom ruskom meste Uglich. Už od mladosti bol Oparin nadšený rastlinami a bol oboznámený s Darwinovými evolučnými teóriami.
Vyštudoval fyziológiu rastlín na Moskovskej univerzite, kde o roky neskôr vyučoval na katedrách biochémie a fyziológie rastlín.
Oparin začal mať počas univerzitných štúdií vážne obavy v súvislosti s mikroorganizmami, ktoré sa skladajú iba z atómov uhlíka, dusíka a vody, sa môžu organizovať tak, aby vykonávali zložité procesy, ako je fotosyntéza.
V roku 1923 Oparin publikoval svoje experimenty v knihe s názvom „Pôvod života“. Táto kniha obsahuje teóriu, ktorá sa spolu s príspevkami iného vedeckého pracovníka menom John Haldane snaží vysvetliť, ako sa na našej planéte objavilo prameň života.
Oparinov text vysvetľuje veľmi jednoduchým a didaktickým jazykom, ako sa „vývoj“ organickej hmoty začal pred tvorbou planéty Zem. Vysvetľuje tiež, ako sa organická hmota vytvára pôsobením slnečných lúčov, sopečných erupcií a elektrických výbojov prírodného pôvodu.
Je dôležité zdôrazniť, že Oparin vrúcne oponoval teórii spontánneho generovania a podporoval jeho myšlienky týkajúce sa Darwinovej teórie evolúcie a Mendeleevovej „abiogénnej“ syntézy ropy; konštatujúc, že začiatok života bol spôsobený určitým druhom „chemickej evolúcie“, ktorý organizoval prvky primitívnej Zeme, aby vytvorili komplexné molekuly.
postuláty
Aj keď od chvíle, keď Oparin predložil svoju teóriu, uplynulo takmer 100 rokov, stále platí dodnes. Oparinov zmierlivý prístup, ktorý spája také rôznorodé disciplíny ako chémia, astronómia, fyzika a biológia, ponúka pre mnohých vedcov racionálny prístup k vysvetleniu toho, ako sa život formoval na Zemi.
Oparin lokalizuje vznik života počas obdobia predkambrie, kde existovala vysoko redukujúca atmosféra bohatá na dva z najhojnejších prvkov v živých organizmoch: uhlík (vo forme metánu a kyanogény) a dusík (vo forme amoniaku).
Jeho teória bola založená hlavne na skutočnosti, že energia prichádzajúca z ultrafialového svetla, sopiek a elektrických búrok spôsobila zrážanie vody v plynnej forme, čo spôsobilo prívalové dažde, ktoré vyzrážali iné zlúčeniny, ako napríklad amoniak , metán, dusík atď.
Prudké dažde vyhnali vyzrážané prvky do morí a vytvorili to, čo Oparin nazýval „primitívny vývar“. Tento bujón slúžil ako stupeň pre rad chemických reakcií, pri ktorých vznikli prvé organické molekuly podobné aminokyselinám.
Tieto koloidné "aminokyselinové" molekuly a ďalšie podobné povahy sa spontánne usporiadali, aby vytvorili peptidové, proteínové a lipidové štruktúry, ktoré Oparin označoval ako koacerváty.
Následne sa koacerváty stali ešte viac špecializovanými a dokázali vytvoriť štruktúry veľmi podobné živým bunkám, ktoré poznáme dnes.
Tieto primitívne „bunky“ postupom času získali schopnosť vyvinúť primitívny metabolizmus, pričom z chemických látok z prostredia extrahovali potravu a energiu z nich, aby prežili a množili sa.
Prirodzený výber v koacervátoch
Ako už bolo spomenuté, koacerváty navrhnuté Oparinom používali malé molekuly zachytené z okolitého prostredia na výživu a energiu. Podľa Oparina boli tieto molekuly asimilované ďalšími väčšími molekulami, ktoré koacerváty nazýval „primitívne enzýmy“.
Získanie absorpčného a asimilačného mechanizmu v každom koacerváte by predstavovalo výhodu oproti ostatným koacervátom, preto by koacerváty s lepšou asimilačnou kapacitou rástli rýchlejšie a efektívnejšie.
Oparin zistil, že existuje „rastový limit“ pre „najúspešnejších“ koacervátov v bode, kde sa stali termodynamicky nestabilnými. V dôsledku toho sa koacerváty začali rozdeľovať alebo „deliť“ na menšie koacerváty.
Schopnosť rozdeliť veľké koacerváty na menšie koacerváty by zvýšila množstvo koacervátov tohto typu v strede. Tieto koacerváty, ktoré sa nachádzajú vo väčšom počte alebo frekvencii, by mohli vyvíjať určitý druh „selektívneho tlaku“ na iných, pričom by uprednostňovali tých, ktorí majú väčšiu kapacitu „sa rozdeliť“ alebo segmentovať.
Ďalšou charakteristikou koacervátov, ktoré mohli mať druh „prírodného výberu“ na ostatných, bola snáď schopnosť syntetizovať nejaký energetický metabolit z potravy získanej z primitívneho vývaru, kde „rástli“.
Pravdepodobne teda prežili iba koacerváty schopné metabolizovať zložky životného prostredia a produkovať vlastné jedlo a rezervnú energiu.
Aktuálnosť teórie
Darwinova teória prirodzeného výberu bola pre Oparina rozhodujúca, aby medzi koacervátmi vycítila „konkurenciu“ a „prevalenciu“. Dokonca aj o niekoľko rokov neskôr, pri objavení génov a dedičného materiálu, Oparin prisúdil týmto molekulám zodpovednosť za veľkú časť replikácie koacervátov.
V súčasnosti sa veľa biológov venuje obnoveniu primitívnych podmienok Zeme, ktoré dali vznik koacervátom navrhovaným Oparinom.
Jedným z najslávnejších experimentov tohto typu boli experimenty Stanleyho Millera a Harolda Ureyho, ktorý experimentálne overil „abiogenézu“ aminokyselín, ako je glycín (glycínový typ).
Niekoľko vedcov špecializovaných na syntetickú biológiu vykonáva experimenty s cieľom umelo dosiahnuť organizáciu života, ale na základe iných zlúčenín ako uhlík, čo naznačuje, že tento „život“ môže byť typom života, ktorý nachádzame na iných planétach.
Témy záujmu
Teórie pôvodu života.
Chemosyntetická teória.
Kreacionizmus.
Panspermie.
Teória spontánnej generácie.
Referencie
- Das, A. (2019). Pôvod života na Zemi-vírusy a mikróby. Acta Scientific Microbiology, 2, 22-28.
- Fry, I. (2006). Počiatky výskumu pôvodu života. Endeavour, 30 (1), 24-28.
- Herrera, AS (2018). Pôvod života podľa melanínu. MOJ Celí Sci Rep, 5 (1), 00105.
- Kolb, VM (2016). Pôvod života: chemické a filozofické prístupy. Evolutionary Biology, 43 (4), 506-515.
- Lazcano, A. (2016). Alexandr I. Oparin a pôvod života: historické prehodnotenie heterotrofnej teórie. Journal of molekulárnej evolúcie, 83 (5-6), 214-222.
- Oparin, AI (1957). Pôvod života na Zemi. Pôvod života na Zemi., (3. vydanie).