HYDROTERMÁLNÍ HYPOTÉZA: CO TO JE, POZADÍ A KRITIKA - BIOLOGIE - 2025

Na hydrotermální hypotéza má za cíl vysvětlit primitivní podmínky, za nichž první formy života vznikly na planetě Zemi, navrhuje jako hlavní nastavení horké prameny se nacházejí v hlubinách oceánů.

Byla nalezena řada termálních vodních zdrojů s teplotami dosahujícími 350 ° C, kde obývá typická fauna typická pro tyto podmínky, jako jsou mlhy, červi, korýši, porifery a některé ostnokožci (hvězdice a jejich příbuzní).

Tento důkaz naznačuje, že prostředí hlubinného oceánu byla pravděpodobně vhodná pro původ života a nejčasnější formy života byly chemoautotrofní mikroorganismy.

Kromě toho je vařící voda domovem řady chemosyntetických bakterií, které získávají svou energii ze sírových látek, které jsou v tomto typu prostředí hojné.

Chemosyntetické bakterie mají produkční funkce v ekosystémech, které jsou základem potravinového řetězce, analogické roli rostlin v typických ekosystémech.

Myšlenky související s hypotermou hydrotermální se začaly objevovat na začátku roku 1977, kdy výzkumník Corliss přímo pozoroval hydrotermální systémy na Galapágských ostrovech.

Pozadí a alternativní teorie

Po několik desetiletí vědci navrhli desítky teorií, které se snaží vysvětlit původ života a příznivé prostředí, ve kterém by se měl vyvíjet. Jak vznikl život, byla jedna z nejstarších a nejkontroverznějších vědeckých otázek.

Někteří autoři podporují primární původ metabolismu, zatímco jejich oponenti podporují genetický původ.

Panspermie

V polovině 20. století navrhl renomovaný vědec Arrhenius teorii panspermie nebo kosmologickou teorii. Tato myšlenka zvyšuje původ života díky příchodu prostorových mikroorganismů z planety, kde dříve existoval život.

Kosmologická teorie logicky neposkytuje myšlenky, které problém řeší, protože nevysvětluje, jak mimozemský život vznikl na uvedené hypotetické planetě.

Navíc není velmi pravděpodobné, že mikroskopické entity, které kolonizovaly prebiotická prostředí, přežily podmínky vesmíru, dokud nedosáhly planety Země.

Abiotické modely

Abiotické modely naznačují, že život vznikal na rozdíl od „mikrostruktur“ jako přechodných forem mezi organickými molekulami a formami raného života. Mezi hlavní obránce této teorie patří Oparín, Sydney W. Fox a Alfonso F. Herrera.

Podle Oparina a Haldana jsou koacerváty probiotickými prekurzory života, ohraničené plazmatickou membránou, která umožňuje interakci s jejich prostředím. Podle autorů vznikly před molekulami, které přenášejí genetickou informaci: DNA nebo RNA.

Stanley Miller a Harold Urey dokázali vybudovat důmyslný systém, který napodoboval „primitivní atmosféru života“. Složky přítomné v hypotetické atmosféře, velmi odlišné od současné, byly schopny syntetizovat organické molekuly nezbytné pro život (jako jsou aminokyseliny), když na ně bylo aplikováno teplo a napětí.

Fox byl schopen získat mikrosféry o velikosti podobné bakteriím, vystavením aminokyselin zdroji tepla.

Stejně tak další vědci dosáhli syntézy organických molekul za použití anorganických molekul jako suroviny, čímž vysvětlili původ života z abiotického prostředí.

RNA svět

Další pozice původu života předpokládá jako hlavní událost vzhled molekul, které obsahují genetické informace. Různí autoři hájí původ života z RNA a tvrdí, že tato molekula sloužila současně jako templát a katalyzátor.

Největším důkazem je existence ribosomů, molekul RNA schopných katalyzovat reakce a současně ukládat informace do jejich nukleotidové sekvence.

Z čeho se skládá?

Hydrotermální hypotéza navrhuje tato extrémní vodní prostředí jako vhodné místo pro syntézu organických sloučenin, které vedly ke vzniku živých organismů na Zemi.

Autoři této teorie jsou založeni na archeanských fosiliích, moderních podvodních hydrotermálních ventilačních systémech a teoretických a experimentálních pozorováních.

Hydrotermální systémy se vyznačují vysokými energetickými toky, vysoce redukujícím prostředím a hojnými minerálními jíly, které jsou ideálním povrchem pro katalytické reakce. Kromě toho, že má vysoké koncentrace CH ₄, NH ₃, H ₂ a různých kovů.

Hypotéza se skládá ze sekvenční konverze CH ₄, NH ₃, H ₂ do aminokyselin, tyto do proteinů a pak do složitějších polymerů, až do dosažení strukturovaný metabolismus a živých organismů.

Při zkoumání fosilií v předkambrických horninách se v podmořských hydrotermálních soustavách objevily buněčné struktury, které se datují přibližně před 3,5 až 3,8 miliardami let.

Na rozdíl od předchozích hypotéz, hydrotermální hypotéza navrhuje teplo jako zdroj energie a ne UV paprsky a elektrické výboje, jako model „prvotního vývaru“. Tento model dále navrhuje existenci gradientů prostředí z hlediska teploty, pH a chemické koncentrace.

Kritika teorie

Ačkoli hydrotermální hypotéza má několik platných argumentů, není všeobecně přijímána. Jednou z kritik původu života v horkém prameni je nesoulad a nedostatek informací o geologických modelech prebiotické éry.

Podobně by základní molekuly pro rozvoj života - jako jsou nukleové kyseliny, proteiny a membrány - čelily okamžité destrukci v důsledku vysokých teplot hydrotermálního prostředí.

Je však také pravděpodobné, že první formy života byly termostabilní, podobné termofilním organismům, které dnes obývají extrémní prostředí.

Na druhé straně vyvstává další problém týkající se koncentrace složek. Je nepravděpodobné, že by se život mohl vyvinout v rozlehlosti prebiotických oceánů, kde by biomolekuly byly vysoce zředěné a rozptýlené.

Aby bylo prostředí vhodné pro původ života, musí podporovat interakce mezi molekulami, aby tvořily složitější entity; ne ředit je, jak by se stalo v hlubokém oceánu.

Zastánci hydrotermální teorie naznačují, že život mohl vzniknout v ohraničených oblastech, které bránily ředění nově vytvořených molekul, jako jsou krátery.

Reference

1. Chatterjee, S. (2016). Symbiotický pohled na původ života v kráterech s hydrotermálním dopadem. Fyzikální chemie Chemická fyzika, 18 (30), 20033–20046.
2. Corliss, JB, Baross, JA, a Hoffman, SE (1981). Hypotéza týkající se vztahů mezi podmořskými horkými prameny a původem života na Zemi. Oceanologica Acta, Zvláštní vydání.
3. Holm, NG (1992). Proč jsou hydrotermální systémy navrženy jako věrohodná prostředí pro původ života? V mořských hydrotermálních systémech a původu života (str. 5–14). Springer, Dordrecht.
4. Jheeta, S. (2017). Krajina vzniku života. Life, 7 (2), 27.
5. Lanier, KA, a Williams, LD (2017). Původ života: modely a data. Journal of Molecular Evolution, 84 (2), 85–92.