Ero sivun ”Kemiallinen evoluutio” versioiden välillä

[arvioimaton versio][arvioimaton versio]
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
p Botti poisti linkin tiedostoon "UreyMillerExperiment.jpeg", koska käyttäjä Maxim on poistanut tiedoston Commonsista.
Merikanto (keskustelu | muokkaukset)
Rivi 5:
== Yleistä ==
 
Elämän synnyn historia on vaikeasti tutkittava aihe, koska elämän synnyn ajalta ei ole säilynyt kokonaisia kivikerrostumia, joita tutkimalla saataisiin selvitettyä tuolloin vallinneita olosuhteita.
Kokemuksen mukaan elämää ei synny luonnossa jatkuvasti, ei tapahdu jatkuvaa alkusyntyä, ''[[generatio spontanea]]''a. Kaikilla soluilla näyttää oleven yhteinen esi-isä. Tämä on pääteltävissä siitä, että kaikilla soluilla on monia olennaisia yhteisiä piirteitä, vaikka eri kolmen suuren eliöryhmän, bakteerien, arkkieliöiden ja tumallisten solujen välillä ovatkin suuria.
Tätä teoriaa on vaikea tutkia ja todistaa, koska kemiallisen evoluution mahdolliset molekyylit ovat joka tapauksessa hajonneet aikoja sitten. Laboratoriossa kemiallista evoluutiota ei voi kokonaisuudessaan tutkia, koska sesen olisuskotaan vaatinutvaatineen miljoonia vuosia.
 
Elämän synty pohjautui hiiltä sisältävien molekyylien ketjuuntumiseen, polymeraatioon. On ajateltu, että alkeellista elämää muistuttaisi suuri molekyyli, joka osaa tuottaa kopioita itsestään. [[Itseään kopioiva molekyyli]] yleistyisi ja kehittyisi mutaatioiden kautta muunlaisiksi molekyyleiksi, joista yhdessä tulisi solun toiminnallinen ydin. Tätä [[kemiallinnekemiallinen evoluutio|kemiallista evoluutiota]] ei ole kyetty tutkimaan laboratoriossa tai fossiililöydöin. Se on vain olettamus kehityssarjasta elottomien molekyylien ja elävän solun välillä. Toistaiseksi ei osata sanoa, miten yksinkertaiset eloperäiset molekyylit olisivat järjestyneet elämän tarvitseviksi, valtaviksi suurmolekyyleiksi.
Koska elämä koostuu enimmäkseen yleisistä alkuaineista, monet tutkijat arvelevat silti elämää syntyvän automaattisesti suotuisissa oloissa. Näin ollen elämän voitaisiin olettaa olevan melko yleistä [[maailmankaikkeus|maailmankaikkeudessa]].{{Lähde||15. syyskuuta 2008}} Näkemys motivoi tällä hetkellä voimakkasti alan tutkimusta. Jotkin tutkijat kuitenkin pitävät elämän syntyä erittäin harvinaisena tai jopa ainutlaatuisena ilmiönä maailmankaikkeudessa, mitä perustellaan esimerkiksi elävän solun rakenteen monimutkaisuudella.
Elämää on kuitenkin ehkä voinut olla ennen Maan muodostumista ja se olisi voinut kulkeutua tänne avaruuden läpi esimerkiksi kulkemalla komeettojen mukana. Tämä hypoteesi tunnetaan [[panspermia]]na.
 
Elämän synty pohjautui hiiltä sisältävien molekyylien ketjuuntumiseen, polymeraatioon. On ajateltu, että alkeellista elämää muistuttaisi suuri molekyyli, joka osaa tuottaa kopioita itsestään. Itseään kopioiva molekyyli yleistyisi ja kehittyisi mutaatioiden kautta muunlaisiksi molekyyleiksi, joista yhdessä tulisi solun toiminnallinen ydin. Tätä [[kemiallinne evoluutio|kemiallista evoluutiota]] ei ole kyetty tutkimaan laboratoriossa tai fossiililöydöin. Se on vain olettamus kehityssarjasta elottomien molekyylien ja elävän solun välillä. Toistaiseksi ei osata sanoa, miten yksinkertaiset eloperäiset molekyylit olisivat järjestyneet elämän tarvitseviksi, valtaviksi suurmolekyyleiksi.
 
Elämän synnyn historia on vaikeasti tutkittava aihe, koska elämän synnyn ajalta ei ole säilynyt kokonaisia kivikerrostumia, joita tutkimalla saataisiin selvitettyä tuolloin vallinneita olosuhteita.
Tätä teoriaa on vaikea tutkia ja todistaa, koska kemiallisen evoluution mahdolliset molekyylit ovat joka tapauksessa hajonneet aikoja sitten. Laboratoriossa kemiallista evoluutiota ei voi tutkia, koska se olis vaatinut miljoonia vuosia.
 
Ensimmäiset elävät eliöt syntyivät noin 3,5–3,9 miljardia vuotta sitten, ehkä jo aiemmin. Näin ollen elämää olisi ollut maapallolla ainakin 85 prosenttia sen historiasta. Ensimmäiset eliöt muistuttivat bakteereita.
 
Tutkijoiden mukaan elämän synty elottomasta aineesta saattoi tapahtua kolmessa vaiheessa. Ensin syntyi elottomassa luonnossa kemiallisissa tulivuorenpurkausten, salamien, säteilyn, veteen lieunneiden olottomien yhdisteiden katalysoimiina ja niin edelleen reaktioissa elämän perusmolekyylejä, kuten aminohappoja, fosforihappoa, emäksiä ja sokereita.
Nämä ovat monomeereja. Nyt alkoi kemiallinen evoluutio. Tämän jälkeen monomeerimolekyylit ketjuuntuivat, ja syntyi polymeerimäisiä entsyymejä ja geenejä. Ensimmäinen entsyyymi ja geeni saattoi olla RNA. Ne saattoivat olla öljymäisten lipidipisaroiden sisällä. Vähitellen nämä pisarat, [[esisolu]]t kehittyivät kemiallisessa evoluutiossa soluiksi. ne pisarat, jotka kykenivät tuottamaan osasiaan ja säilyttämään tsapaianonsatasapainossa parheiten, selvisivät.
Kemiallisen evoluution arvellaan tapahtuneen laajimmin hyväksytyn teorian mukaan [[RNA]]:n
pohjalta. RNA olisi ehkä [[lipidi]]pisaran sisässä jonkin [[katalyytti|katalyytin]] avulla pystynyt aloittamaan [[valkuaisainesynteesi]]n, joka olisi tuottanut vähitellen kaikki noin 3 000 tarvittavaa yksinkertaisen bakteerisolun valkuaista. Jossain vaiheessa RNA olisi tuottanut DNA:n jakautumisessa auttavat entsyymit. RNA-maailma -teoria on kuitenkin vielä puutteellinen ja sitä tukemaan on ehdotettu useita sekamalleja, joihin liittyy muun muassa aineenvaihdunta ensin -teoria.
Rivi 40 ⟶ 35:
On joitain viitteitä siitä, että epäorgaaniset molekyylit voisivat suotuisissa oloissa monimutkaistua alkeellisiksi orgaanisiksi molekyyleiksi.
 
Yleisesti on tiedossa, että muun muassa sähkö, hapot, emäkset, metallit ja metallioksidit katalysoivat melko pienten orgaanisten molekyylien reaktioita varsinkin suurissa paineissa ja lämpötiloissa, tyypillisesti paine on 150-300 ilmakehää ja lämpötila noin 50-400 celsiusta<ref>Pentti Mälkönen, Orgaaninen kemia ,Perusoppijakso, Otava 1989, ISBN 951-1-10574-4,sivu 30, sivu 111, sivu 215, sivu 83 s79 sivu 44 jne.</ref>. Silti joidenkin elämän molekyylien, kuten [[urasiili]]n ja [[deoksiriboosi]]n synnyttäminen elottomasti on vaikeaa tai mahdotonta.
 
Tähtienvälisissä molekyylipilvissä leijuu joitain yksinkertaisia orgaanisia molekyylejä, muun muassa [[etanoli]]a, [[muurahaishappo]]a, [[formamidi]]a, [[formaldehydi]]ä jne<ref>Jim Brooks, Näin alkoi elämä, sivu 1987, sivu 142</ref>. On väitetty, että tähtienvälisestä aineesta olisi löydetty aminohappo glysiiniä, mutta tätä ei ole kyetty todistamaan pitävästi.
Rivi 46 ⟶ 41:
On tehty monia kokeilta, joissa on onnistuttu tuottamaan muun muassa aminohappoja yksinkertaisista molekyyleistä vedestä, [[ammoniakki|ammoniakista]], [[metaani]]sta ynnä muusta alkeellisia orgaanisten suurmolekyylien osasia muun muassa lämmön, sähköpurkausten ja ultraviolettisäteiden avulla. Kuuluisin koe oli niin sanottu [[Millerin koe]]. Näitä alkeellisia molekyylejä esiintyy muun muassa jättiläisplaneettojen ilmakehissä ja tulivuorten purkauskaasuissa. Hapen kyky [[hapettuminen|hapettaa]] orgaanisia yhdisteitä, joita tarvitaan elämän synnylle johtaa siihen, ettei näitä yhdisteitä voisi nykyisessä hapekkaassa ympäristössä kehittyä.
 
Missään kokeessa ei ole pystytty tuottamaan proteiinisynteesin tarvitsemia raseemisia aminohapposeoksia, joissa eri aminohappojen kiraalisuus on sama. Proteiinien aminohappojen kiraalisuus on yleensä L, ainoastaan seriinin d. Vaikka tiedetään olevan joitain kemiallisa reaktioita, jotka vahvaistavat seosten kiraalisuutta, ei-raseemista aminohapposeosta ei ole onnistuttu laboratoriossa tuottamaan.
Yksi elämän synnyn ongelmista on se, että monesti ne olosuhteet jotka tuottavat eloperäisä molekyylejä myös hajottavat niitä. Molekyylejä synnyttävä [[Ultraviolettisäteily]] toisaalta myös hajottaa eloperäisiä molekyylejä. Sama koskee lämpöä.
 
Yksi elämän synnyn ongelmista on se, että monesti ne olosuhteet jotka tuottavat eloperäisäeloperäisiä molekyylejä myös hajottavat niitä. Molekyylejä synnyttävä [[Ultraviolettisäteily]] toisaalta myös hajottaa eloperäisiä molekyylejä. Sama koskee lämpöä.
 
[[Millerin koe]]tta muistuttavissa kokeissa on tehty jatkotutkimuksia, joiden perusteella oletetaan, että ensimmäiset elävät oliot sisälsivät nykyistä vähemmän aminohappoja. Laboratoriossa kyetty tuottamaan lyhyitä RNA:n pätkiä. RNA:han on valkuaisaineiden tuoton apumolekyyli ja elämälle välttämätön
Rivi 65 ⟶ 62:
Tätä teoria tukee se ajatus, että yhdisteiden välillä alkaa luonnossa ja laboratoriossa tapahtua itsestään helposti kemiallisia reaktoita. Elämän kannalta hyvin yksinkertaisia, mutta varsin mutkikkaita reaktiokehiä on jäljitelty kemiaa jäljittelevässä [[keinokemia|atomoidi]]-maailmassa tietokoneella.
Teoriassa aineenvaihdunta saattoi synnyttää entsyymit ensin, RNA:n ja DNA:n vasta sitten.
Syvämerestä löytyi 1970-luvun lopulla mustia savuttajia, tuliperäisiä purkausaukkoja, [[musta savuttaja|mustia savuttajia]] jotka purkavat veden seassa mitä moninaisampia yhdisteitä, joissa esiintyvät elämän tarvitsemat alkuaineet. Merien syvänteisiin olisi näin ollen saattanut kehittyä [[rauta-rikkimaailma]], joka olisolisi mutkistunut ajan mukana elämäksi.
 
 
==== Fosfolipidit pisaroituvat ====
Rivi 74 ⟶ 70:
:''Pääartikkeli:'' ''[[Lipidimaailma]]'', ''[[Esisolu]]'',''[[Liposomi]]'', ''[[Miselli]]''
 
Elävien solujen kalvot ovat suureksi osaksi öljymäisiä tai rasvamaisia fosfolipidej. Fosofolipidissä on vesihakuinen ja vesipakoinen pää. Fosofolipidit pyrkivät järjestymään iesimerkiksiesimerkiksi aallokossa tsestään yksi- ja kaksikalvoisiksi pisaroiksi, joissa vesipaikoiset päät ovat keskellä, ja vesihakuiset päät veteen päin. Nämä pisarat imevät sisäänsä pienmolekyylejä, mutteivat päästä suuria molkeyylejä ulos. Pisarat jakautuvat luonnostaan, kun kasvavat kyllin isoiksi. Tämä tunnetaan [[lipidimaailma]]teoriana. Fosofolipidien synnyttävät pisarat ovat joko yksikalvoisa pieniä misellejä tai suurempia kaksikalvoisia liposomeja.
 
Suotuisissa oloissa fosfolipidipisaraan saattaisi syntyä reaktioketju, joka ylläpitää itseään elämän tavoin. Alkeellinen solua muistuttava fosfolipidipisara vaatii ravinnokseen muun muassa aminohappoja ja RNA:n osasia.
Rivi 84 ⟶ 80:
Aikaa myöten RNA:n ohjaama pisara saattaisi synnyttää entsyymit ja [[DNA]]:n.
 
Viimeistään proteiineihin pohjautuvat entsyymit mahdollistaisvatmahdollistaisivat esisolulle tehokkaan makanisminmekanismin, millä ne voisvatvoisivat tuottaa yhteyttämisen tapaisissa reaktioissa glukoosoaglukoosia, nukleotideja, aminohappoja ym. itsitse ekontrolloidustukontrolloidusti.
 
<!--