אביוגנזה

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
Incomplete-document-purple.svg יש להשלים ערך זה: בערך זה חסר תוכן מהותי. ייתכן שתמצאו פירוט בדף השיחה.
הנכם מוזמנים להשלים את החלקים החסרים ולהסיר הודעה זו. שקלו ליצור כותרות לפרקים הדורשים השלמה, ולהעביר את התבנית אליהם.

במדעי הטבע, אביוגנזהלועזית: Abiogenesis, אביוגנזה) היא המחקר של הצורה שבה הופיעו החיים על כדור הארץ מתוך מולקולות אורגניות ואי-אורגניות. המחקר המדעי הנוכחי מעלה את הסברה כי האביוגנזה ארעה לפני 4.4[1] עד 3.5[2] מיליארד שנים. לפני 2.4 מיליארד שנים, היחס בין איזוטופים יציבים של פחמן (12C ו-13C), ברזל (56Fe, 57Fe ו-58Fe) וגפרית (32S, 33S, 34S ו-36S) מצביע על כך שמקורם של מינרלים ומשקעים הוא ביוגני[3][4] ותוצרים מולקולריים מצביעים על קיומה של פוטוסינתזה. [5][6]

אביוגנזה היא תחום מחקר מוגבל, על אף השפעתה העמוקה על הביולוגיה ועל ההבנה האנושית של העולם. ההתקדמות המרשמת בתחום זה היינה ברובה איטית
ואין היא מכילה מענה לשאלה, כיצד נוצרה אותה נקודת חיים ראשונה ממנה, על פי הטענה, התפתחו שאר החיים.

טענות היסוד[עריכת קוד מקור | עריכה]

לאביוגנזה ישנן חמש טענות יסוד מרכזיות הנוגעות לאופן בו התפתחו החיים על כדור הארץ:

  1. החיים התפתחו מחומר דומם.
  2. מקור כל היצורים החיים כיום באב קדמון משותף יחיד (LUCA (Last Universal Common Ancestor.
  3. אותו אב קדמון היה אנאירובי מאחר שהאטמוספירה של כדור הארץ כמעט ולא הכילה חמצן.
  4. היה עולם קדום יותר בו התקיימו מערכות ביולוגיות פשוטות פרוטוביונטים שהתפתחו לאותו אב קדמון ששרד.
  5. מערכות אלה נוצרו בצורה ספונטנית בריאקציות כימיות מתערובת של חומרים אורגניים ("המרק הקדום").

נכון להיום החיידק המאובן הקדום ביותר שתוארך התגלה במערב אוסטרליה ב-2011. על פי ההשערות גילו הוא 3.4 מיליארד שנה.

המרק הקדמון[עריכת קוד מקור | עריכה]

הראשון שהציע את האפשרות שהחיים התפתחו מחומר אי אורגני היה צ'ארלס דרווין אבי תורת האבולוציה. השערתו הייתה כי החיים התפתחו בתוך תערובת נוזלית של מלחי פוספט, ואמוניה שאפשרו, בשילוב עם אור, חום וחשמל את היווצרות החלבונים הראשונים.
ב-1924 פיתח ביוכימאי סובייטי בשם אלכסנדר אופרין תאוריה מקיפה יותר והציע ארבע הנחות יסוד המשמשות עד היום את הבסיס התאורטי לאביוגנזה:

  1. החיים יכלו להיווצר מחומרים רגילים בתהליך של אבולוציה כימית.
  2. חומרי הבסיס על פני כדור הארץ היו דומים לאלו הנמצאים במערכת השמש כגון ענקי הגזים: צדק ושבתאי המכילים מתאן, אמוניה, מימן ומים.
  3. בתחילה היו בנמצא תרכובות אורגניות פשוטות באוקיינוסים אשר יצרו את המרק הקדמון. בהדרגה עלתה רמת המורכבות של תרכובות אלו בתגובות כימיות רגילות אשר אפשרו קטליזה של תגובות כימיות נוספות ויצירה של מערכות מסודרות ואוטוקטליטיות.
  4. תחרות על המשאבים ומולקולות הבסיס גרמה לברירה טבעית אשר הניעה את תהליך העלייה במורכבות האורגניזים ויצירת מגוון המינים הקיים כיום.

ב-1953 בוצע ניסוי מילר יורי כאשר מבצעי הניסוי ערכו במעבדתם הדמיה של התנאים המשוערים שהתקיימו בכדור הארץ לפני כ-3.5 מיליארד שנה. לשם כך הם השתמשו בתערובת גזים של מתאן, אמוניה, מימן ומים בתוך מיכל זכוכית ויצרו ברקים מדומים באמצעות זרם חשמלי. בתערובת שהתקבלה נמצאו 5 חומצות אמינו המהוות את אבני הבניין של החלבונים. באופן זה הודגמה בפעם הראשונה היווצרותו של אותו מרק קדמון שחזה אופרין. בניסויים דומים שנערכו בשנים הבאות תוך שימוש בחומרים נוספים כגון גופרית הופיעו חומצות אמינו נוספות ואף חומצות גרעין (אבני הבניין של הדנ"א והרנ"א) וסוכרים פשוטים.

גישות המחקר[עריכת קוד מקור | עריכה]

המחקר העוסק ביצירת החיים מכיל בתוכו שתי גישות הפוכות – הראשונה: מלמטה למעלה: ראשית יש לבחון כיצד נוצרו אבני הבניין של החי ורק אז אפשר להמשיך ולבדוק כיצד הגענו מהם ועד לתא החי הראשון. השנייה: מלמעלה למטה: בחירת נקודה על רצף היווצרות החיים ומשם לבחון האם יכלה להיווצר באופן ספונטני. לאורך זמן נוכל לחבר את הנקודות האלה ליצירת הסיפור המלא.

כיום מתקיים מחקר ענף לגבי העולם שהתקיים טרם הופעתה של LUCA (האב הקדמון המשותף), ואין כיום השערה אחת מוסכמת בשל חוסר הוודאות לגבי התנאים ששררו לאחר התקררות כדור הארץ (עידן האדן) עם זאת, ההשערה המרכזית בה מתמקד המחקר היא השערת עולם הרנ"א. השערה זו מבוססת על גילוי הריבוזים ב-1981, אנזים זה המכיל רנ"א וחלבונים התברר כבעל יכולת שכפול עצמי (בניגוד לדנ"א), כאשר החלק הקטליטי בתוכו הוא מולקולת הרנ"א המאפשר את השכפול. הבעיה עם מולקולת הרנ"א שהיא נוטה להתפרק במהירות מחוץ לתא, פתרון אפשרי לכך הוא שימוש במייצבים כימיים. בראשית שנות ה-70 הדגים מנפרד אייגן מולקולת רנ"א המשכפלת את עצמה.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ Wilde SA, Valley JW, Peck WH, Graham CM (ינואר 2001). "Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago". Nature 409 (6817): 175–8. PMID 11196637. doi:10.1038/35051550. 
  2. ^ Schopf JW, Kudryavtsev AB, Agresti DG, Wdowiak TJ, Czaja AD (מרץ 2002). "Laser--Raman imagery of Earth's earliest fossils". Nature 416 (6876): 73–6. PMID 11882894. doi:10.1038/416073a. 
  3. ^ Hayes, John M.; Waldbauer, Jacob R. (2006). "The carbon cycle and associated redox processes through time". Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 361 (1470): 931–950. doi:10.1098/rstb.2006.1840. 
  4. ^ Archer, Corey; Vance, Derek (2006). "Coupled Fe and S isotope evidence for Archean microbial Fe(III) and sulfate reduction". Geology 34 (3): 153–156. doi:10.1130/G22067.1. 
  5. ^ Cavalier-Smith, Thomas; Brasier, Martin; Embley, T. Martin (2006). "Introduction: how and when did microbes change the world?". Phil. Trans. R. Soc. B 361 (1470): 845–850. doi:10.1098/rstb.2006.1847. 
  6. ^ Summons, Roger E.; et al. (2006). "Steroids, triterpenoids and molecular oxygen". Phil. Trans. R. Soc. B 361 (1470): 951–968. doi:10.1098/rstb.2006.1837. 

Acta Naturae(Special Issue 1): 48