Biogeneza

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Jump to navigation Jump to search

Biogeneza je proces nastanka živih organizama ili organela. Termin zakon biogeneze, se pripisuje Louisu Pasteuru, koji je uočio da svako živo bića nastaje od drugog živog bića, putem razmnožavanja (naprimjer pauk polaže jaja koja se razvijaju u pauke). To znači da život ne može nastati iz neživih materija, što su zastupale pristalice teorije spontane generacije (generatio equivoca).[1][2]Ovo je sumirano u latinskoj frazi Omne vivum ex vivo, za "sve živo [je] od živog", ili, u slobodnijem prijevodu: živo nastaje samo od živog. Uz srodno stajalište Omnis cellula e cellula = "sve ćelije [su] od ćelija" (bez ćelije nema ćelija), ova opservacija je jedno od centralnih stajališta ćelijske teorije.

Biogeneza i abiogeneza[uredi | uredi izvor]

Izraz biogeneza je skovao Henry Charlton Bastian u značenju generiranja životnih oblika od neživih materija, ali je, međutim, Thomas Henry Huxley izabrao termin abiogeneza i redefinirao biogenezu za nastanak života iz postojećeg života.[3] Generiranje života od neživih materijala je nazvano abiogeneza, koja se pojavila najmanje jednom u historiji planete Zemlje,[4][5]ili u historiji Svemira (vidi: panspermija), gdje se pojavio prvi život.[6][7][8] Termin biogeneza se može odnositi i na proizvodnju u biohemijskim procesima u živim organizmima (vidi: biosinteza).

Spontano generiranje života i njegovo pobijanje[uredi | uredi izvor]

Glavni članak: Spontana generacija

Stari Grci su vjerovali da žive stvari mogu spontano nastati iz nežive materije, a da je boginja Gaia mogla učiniti da život nastane spontano iz kamenja – u procesu poznatom kao generatio spontanea. Aristotel se ne slaže, ali on i dalje vjeruje da stvorenja mogu proizaći iz različitih organizama ili iz tla. Varijacije ovog koncepta spontane generacije i dalje postoje sve do 17. stoljeća, ali krajem 17. stoljeća, niz zapažanja i argumenata počinju da na kraju diskreditiraju takve ideje. Ovaj napredak u naučnom razumijevanju naišao je na mnogo opozicije, sa ličnim uvjerenjima i individualnim predrasudama, uz često skrivanje činjenica.

William Harvey (1578.-1657.) je bio rani zagovornik da svi životi počinju od jajeta: omne vivum ex ovo.

Francesco Redi, italijanski ljekar, pokazao je još 1668. da viš oblici života nisu nastali spontano pokazujući da crvi dolaze iz jaja muha.[9] Ali zagovornici spontane generacije tvrde da se to ne odnosi na mikrobe i nastavljaju da drže da su ovi mogli nastati spontano. Pokušaji da se opovrgne mogućnost spontanog generiranja života iz neživota nastaljeni su početkom 19. stoljeća, zapažanjima i eksperimentima Franza Schulzea i Theodora Schwanna.[10] U 1745., John Needham usuo je pileću čorbu u bocu i kuhao. Pustio je da se ohladi i čekao. Mikrobi su rasli, što je predložio kao primjer spontane generacije. Zatim, 1768., Lazzaro Spallanzani ponovio je Needhamov eksperiment, ali je ukloniti sav vazduh iz posude. Nikakav rast mikroba se nije pojavio. [11] U 1854., Heinrich G. F. Schröder (1810.–1885.) i Theodor von Dusch, a 1859., Schröder sam, ponavljaju Helmholtzov eksperiment filtracije[12] i pokazuju da se žive čestice moku otkloniti iz vazduha, filtriranjem kroz pamučnu vatu.

U 1864., Louis Pasteur konačno je objavio rezultate svojih naučnih eksperimenata. U seriji eksperimenata sličnih onima koje su ranije obavljali Needham i Spallanzani, Pasteur je pokazao da život ne nastaju u područjima koja nisu kontaminirana postojećim životom. Empirijski rezultati Pasteur-a su sažeti u latinsku frazu Omne vivum ex vivo ("sav život [je] od života").[13][14] Nakon dobijanja njegovi rezultati, Pasteur je izjavio: "La Génération spontanée est une Chimere" ("Spontano generiranje je san")

Pregled[uredi | uredi izvor]

Dokazi ukazuju da život na Zemlji postoji već najmanje 3,5 milijardi godina, s najstarijim fizičkim tragovima života koji datiraju od prije 3,7 milijardi godina. Svi poznati oblici života imaju temeljne molekulske mehanizme, koji odražavaju njihovo zajedničko porijeklo. Na osnovu ovih zapažanja, hipoteze o porijeklu života pokušavaju da se pronađu onaj mehanizam koji objašnjava formiranje univerzalnog zajedničkog pretka, od jednostavnih organskih molekula preko prećelijskog života protoćelije do metabolizma. Modeli su podijeljeni u kategorije "prvi geni" i "prvi metabolizam", ali odnedavno prevldava trend formuliranja hibridnih modela koji kombiniraju obje kategorije.[15][16]

Ne postoji trenutni naučna konsenzus o tome kako je život nastao. Međutim, većina prihvaćenih naučni modela se zasniva na sljedećim zapažanjima:

Živi organizmi sintetiziraju proteine, koji su polimeri aminokiselina, koji nastaju po po uputstvu dezoksiribonukleinske kiseline (DNK). Sinteza proteina podrazumijeva posrednika – ribonukleinsku kiselinu (RNK) polimer. Jedna od mogućnosti za to jeda je život počeo tako da su najprije nastali geni, a zatim proteini; alternativa je, naravno, obrnuti proces: prvo su nastali proteini, a zatim su došli geni.

Međutim, budući da su i geni i proteini potrebni za proizvodnju druge strane, problem poprima obrise odgovora na potanje: šta je nastalo prije kokoš ili jaje. Veći dio naučne zajednice podržava mišljanje da je malo je vjerojatno da su geni i proteini nastali samostalno.

Stoga je, kao mogućnost, Francis Crick prvi predložio varijantu da je život bio je zasnovan na RNK, koja ima kao i DNK svojstva skladištenja informacija i katalitičkih sposobnosti nekih proteina. To se zove hipoteza svijeta RNK, a podržava je zapažanje da se mnogi od najkritičnijih komponenti ćelija (onih koji se razvijaju najsporiji) sastoje uglavnom ili u potpunosti od RNK. Isto tako, mnoge kritične kofaktora (ATP, Acetil-CoA, NADH itd.) su ili nukleotidi ili supstance koje se jasno odnose na njih. Katalitičko svojstvo RNK nije bila dokazana onda kada je ova hipoteza predložena, ali je, nakon tođa potvrđuje Thomas Cech, 1986.

Jedno pitanje u vezi sa trprijpm svijeta RNK je da je sinteza RNK iz jednostavnih anorganskih prekursora je teža nego za druge organske molekule. Jedan od razloga za to je da su prekursori RNK vrlo stabilni i međusobno reagiraju vrlo sporo pod redovnim uvjetima okoline, pa je, također, predloženo da su se živi organizmi sastojali od drugih molekula prije nego što je nastala RNK. Međutim, uspješna sinteza određenih molekula RNK, pod uvjetima koji su postojali prije života na Zemlji, postignuta je dodavanjem alternativnih prekursora u nekom određenom cilju sa pretečama fosfata prisutnih u cijeloj reakciji. Ova studija čini teorija svijeta RNK postaje prihvatljivija.[17][18][19]

Geološka otkrića u 2013. pokazala je da reaktivne vrste fosfora (kao što su fosfiti) bili su u izobilju u oceanu, prije 3,5 milijarde godina i da lako reagira s vodenim glicerolom za generiranje fosfita i glicerol 3-fosfata. Pretpostavlja se da je Schreibersite –sadržavajući meteorita iz kasnog teškog bombardiranja mogao sa smanjenim fosforom, koji bi mogao reagirati s prebiotskim organskim molekulama da formiraju fosforiliziranw biomolekule, kao i RNK. U 2009. godini, eksperimenti koji su pokazali Darwinovsku evoluciju od dvokomponentnog sistema RNK enzima (ribozima) in vitro. Eksperiment je izveden u laboratoriji Gerarda Joycea, koji je izjavio: "Ovo je prvi primjer, izvan biologije, evolucijske adaptacije u molekulsko-genetičkom sistemu."

Prebiotska jedinjenja mogu imati vanzemaljsko porijeklo. NASA je nalazima u 2011. godini, na osnovu studija s meteora koji se mogu naći na Zemlji, ukazuje na prisustvo komponenti DNK i RNK (adenin, guanin i srodnih organskih molekula), koje mogu biti formirane u svemiru.

U martu 2015., naučnici NASA su izvijestili da su, po prvi put, složena DNK i RNK organskih jedinjenja života, uključujući i uracil, citozin i timin, formirana u laboratoriji pod svemirskim uvjetima, koristeći početne hemikalije, kao što su pirimidin. Koji je nađen u meteoritima. Pirimidini, kao što je policiklični aromatski ugljikovodik (PAH), ugljikom najbogatiji hemijski spojevi nađeni u svemiru, možda su, prema naučnicima, formirani u Crvenim gigantima ili međuzvezdanoj prašini i gasu oblaka.

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Pasteur's Papers on the Germ Theory
  2. ^ Louis Pasteur: External links
  3. ^ Strick, James (April 15, 2001). "Introduction". Evolution & The Spontaneous Generation. Continuum International Publishing Group. str. xi–xxiv. ISBN 978-1-85506-872-8. Pristupljeno 28. 12. 2012. 
  4. ^ Spiegel, David S.; Turner, Edwin L. (10. 1. 2012). "Bayesian analysis of the astrobiological implications of life’s early emergence on Earth". PNAS 109 (2): 395–400. Bibcode:2012PNAS..109..395S. arXiv:1107.3835. doi:10.1073/pnas.1111694108. Pristupljeno 29. 12. 2012. 
  5. ^ Orgel LE (1998). "The origin of life--a review of facts and speculations.". Trends Biochem Sci 23 (12): 491–5. PMID 9868373. doi:10.1016/s0968-0004(98)01300-0. 
  6. ^ Sharov, Alexei A. (12. 6. 2006). "Genome increase as a clock for the origin and evolution of life". Biology Direct 1: 1–17. PMC 1526419. PMID 16768805. doi:10.1186/1745-6150-1-17. 
  7. ^ Vieru, Tudor (14. 1. 2011). "Life Is 10 Billion Years Old". Softpedia. Pristupljeno 1. 3. 2013. 
  8. ^ Wesson, Paul S. (oktobar 2010). "Panspermia, Past and Present: Astrophysical and Biophysical Conditions for the Dissemination of Life in Space". Space Science Reviews 156 (1-4): 239–252. Bibcode:2010SSRv..156..239W. arXiv:1011.0101. doi:10.1007/s11214-010-9671-x. Pristupljeno 2. 3. 2013. 
  9. ^ Levine R, Evers C. "The Slow Death of Spontaneous Generation (1668-1859)". Pristupljeno 2013-04-18. 
  10. ^ Herbst, Judith (2013). Germ Theory. Twenty-First Century Books. str. 18–20. ISBN 1467703710. 
  11. ^ The controversy over spontaneous generation
  12. ^ McKendrick, John Gray (1899). Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz. London: Fisher Unwin. str. 162. ISBN 978-1-150-66769-5. 
  13. ^ The microbial world: a look at things small
  14. ^ Biogenesis and Abiogenesis: Critiques and Addresses
  15. ^ Mayr E. (2000): The growth of biological thought – Diversity, evolution, and inheritance, 11th printing, first: Copyright © 1982. The Belknap Press of Harvard University Press Cambridge (Mass.), London (England) , ISBN 0-674-36445-7 ; ISBN 0-674-36446-5.
  16. ^ Sofradžija A., Šoljan D., Hadžiselimović R. (2002): Biologija 1, Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-10-686-8.
  17. ^ Mayr E. (1970): Populatiomns, species, and evolution – An abridgment of Animal species and evolution. The Belknap Press of Harvard University Press, Cambridge, Massachussets and London, England, ISBN 0-674-69013-3.
  18. ^ Hadžiselimović R. (1986): Uvod u teoriju antropogeneze. Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-9344-2-6.
  19. ^ Dobzhansky T. (1970): Genetics of the evolutionary process. Columbia, New York, ISBN 0-231-02837-7.

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]