Biologie-Kennis.nl

De synthese van organische binding op de jonge aarde.

Er is wetenschappelijk bewijs dat de aarde en de andere planeten van het zonnestelsel gevormd zijn ongeveer 4,6 miljard jaar geleden. Ontstaan uit een enorme wolk van stof en stenen die rond de jonge zon Voor de eerste paar honderd miljoen jaar zwierven. Het leven had waarschijnlijk niet kunnen ontstaan of overleven op Aarde, omdat de planeet nog gebombardeerd werd door grote brokken steen en ijs over van de vorming van het zonnestelsel. De botsingen gegenereerde genoeg warmte om het beschikbare water te verdampen en zo voorkwam dat zeeen vormden. Deze fase eindigde waarschijnlijk ongeveer 3,9 miljard jaar geleden. Toen het bombardement van de vroege aarde vertraagde, waren de omstandigheden op de planeet zeer verschillend met die van vandaag. De eerste atmosfeer was waarschijnlijk dik met waterdamp, samen met diverse verbindingen die vrijkomen door vulkanische uitbarstingenen, inbegrepen zijn stikstof en de oxiden, kooldioxide, methaan, ammoniak, waterstof en waterstofsulfide. Toen de aarde afgekoelde, begon de waterdamp te condenseren in de ceanen, en veel van de waterstof ontsnapte in de ruimte.
In de jaren 1920, kwamen de Russische chemicus Oparin en Britse wetenschapper JBS Haldane tot een zelfstandig hypothese dat de vroege atmosfeer van de aarde er een was, waarin organische verbindingen kunnen ontstaan uit eenvoudige moleculen. De energie voor deze organische synthese zou zijn gekomen als gevolg van bliksem en intense UV-straling. Haldane stelde voor dat het begin van de oceanen een oplossing was van organische moleculen, een 'primitieve soep "van waaruit het leven ontstond.
In 1953 Stanley Miller en Harold Urey van de Universiteit van Chicago, testen de Oparin-Haldane hypothese door het creëren van laboratorium condities die vergelijkbaar zijn met de omgeving zoals wetenschappers dachten dat die op het dat moment bestond op de vroege aarde. Hun toestellen leverden een verscheidenheid aan aminozuren die in organismen vandaag voorkomen, samen met andere organische verbindingen. Veel onderzoekers hebben sindsdien het experiment herhaald met behulp van verschillende recepten voor de sfeer. Sommige van deze variaties produceerden ook organische verbindingen.
Het is echter onduidelijk of de atmosfeer van de jonge aarde genoeg methaan en ammoniak bevatte. Steeds meer bewijs dat suggereert dat de vroege atmosfeer voornamelijk bestond uit stikstof en kooldioxide. Enkele recente Miller-Urey-type experimenten hebben met behulp van een dergelijke atmosfeer hebben organische moleculen geproduceerd. In ieder geval is het waarschijnlijk dat kleine "zakken" van de vroege atmosfeer in de buurt van vulkanische openingen hebben de samenstelling verminderden. Misschien in plaats van in de atmosfeer, zijn de eerste organische verbindingen die ontstonden ontstaan in de buurt van onderwater vulkanen en diepzee-vents, waar heet water en mineralen de oceaan in gutsten vanuit de binnenzijde van de aarde. Deze regio's zijn ook rijk aan anorganische zwavel en ijzerverbindingen, die belangrijk zijn in ATP-synthese van hedendaagse organismen.
Miller-Urey-type experimenten tonen aan dat de abiotische synthese van organische moleculen mogelijk is. Steun voor dit idee komt ook uit analyses van de chemische samenstelling van meteorieten. Onder de meteorieten die op de Aarde zijn gestort zijn bonaceous chondrieten, rotsen die 1-2% koolstof bindingen bezitten in hun massa. Er zijn fragmenten van een gevallen 4,5 miljard jaar oude chondriet gevonden in Australië. Deze bevatten meer dan 80 aminozuren, waarvan sommige in grote hoeveelheden. Opmerkelijk is dat de verhouding van deze aminozuren vergelijkbaar zijn met die in het Miller-Urey experiment. De chondriet aminozuren kunnen niet
onstaan zijn uit de aarde, dit omdat ze bestaan uit een gelijke mengeling van D-en L-isomeren (zie hoofdstuk 4). Organismen maken en gebruiken alleen L-isomeren, met een paar zeldzame uitzonderingen.