Elämän alkuperä

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Osa biologian artikkelisarjaa
Evoluutio
CollapsedtreeLabels-simplified.svg
Prosessit ja mekanismit

Adaptaatio
Geneettinen ajautuminen
Lajiutuminen
Luonnonvalinta
Geenivaihto
Mutaatio
Rekombinaatio

Tutkimus ja historia

Historia
Todisteet
Moderni synteesi
Yhteiskunnalliset vaikutukset
Vastustus

Katso myös

Ekologinen genetiikka
Elämän alkuperä
Fylogenia
Ihmisen evoluutio
Populaatiogenetiikka

Elämän alkuperä eli elämän ilmaantuminen maapallolle on eräs luonnontieteen kysymyksistä.

Elämän kehityksen alku[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Esitumaisen solun rakenne.

Joidenkin tutkijoiden mukaan maapallon meret ovat muodostuneet asteroidivyöhykkeellä alkujaan kiertäneiden jäisten komeettojen törmättyä maahan.[1]

Ensimmäiset esitumaiset bakteeria muistuttavat eliöt ilmestyivät noin 3,6 miljardia vuotta sitten. Elämää saattoi Maassa olla aiemminkin, ehkä jo 4,3 miljardia vuotta sitten. Elämän synnyttyä eliöt olivat kauan aikaa mikroskooppisen pieniä: ensimmäiset merkit monisoluisista eliöistä ovat vasta noin 1,2 miljardin vuoden takaa.[2]

Elämän synty-ympäristö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Viime aikona on yhä useammin nostettu esiin ajatus, että alkuelämä syntyi meren pohjassa sijaitsevien mineraalipitoisten kuumien lähteiden, mustien savuttajien, läheisyydessä.[3] Tällainen kuuma lähde tuottaa sekä energiaa ja raaka-aineita elämän perusrakenneosasille. Lisäksi eräät kaikkien elävien solujen yhteiset molekyylibiologiset piirteet viittaavat kuumiin olosuhteisiin varhaisen elämän aikana.[4] Mustien savuttajien ympäristössä elää nykyäänkin suuret määrät eliöitä, jotka ovat täysin riippumattomia muusta maailmasta ja esimerkiksi Auringon toiminnasta.[5][6]

Elämän syntyteorioissa esiintyviä ajatuksia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Stromatoliitteja.

Elämän syntytapahtumaa ei tunneta täsmällisesti. Siksi elämän synnystä on laadittu lukuisia teorioita. Nämä ajatukset kilpailevat keskenään, ja joskus täydentävät toisiaan. Jos hyvin käy, tutkijat pystyvät tulevaisuudessa johtamaan elämän syntyyn vieneen tapahtumasarjan laboratoriokokeiden ja teoreettisten mallien avulla.

Kokeellinen historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Yrityksissä mukailla varhaisia maapallon oloja on saatu molekyylejä reagoimaan keskenään, niin että muodostuu muun muassa aminohappoja. Tunnetuin on Stanley Millerin ja Harold Clayton Ureyn vuonna 1953 tekemä koe, joka tunnetaan Millerin kokeena. Kokeessa ohjattiin lämpöä ja sähköpurkauksia vesi-metaani-vety-ammoniakkiseokseen. Tarkoitus oli tutkia venäläisen Alexander Oparinin aiemmin esittämää hypoteesia elämän luonteesta. Millerin kokeessa syntyi 13 elämän käyttämistä 22 aminohaposta, yksinkertaisinta aminohappoa, glysiiniä, luonnollisesti eniten. Ureyn ja Millerin koejärjestelmässä kaikkiaan kymmenen prosenttia hiilestä muuttui orgaanisiksi yhdisteiksi ja kaksi prosenttia aminohapoiksi.[7][8]

Alkuaan Espanjan Kataloniasta kotoisin oleva Joan Oró toteutti 1959–1962 koesarjan, jossa hän onnistui tuottamaan adeniinia ja aminohappoja vetysyanidista, ammoniakista ja vedestä.[9] Nykyään yleinen näkemys, että komeetat olisivat tuoneet elämän syntyyn tarvittavia yhdisteitä avaruudesta, on alkujaan Orón kehittämä.[10]

Mustia savuttajia valtameren pohjassa.

Saksalainen Günter Wächtershäuser esitti ajatuksen ”rauta-rikkimaailmasta[11]

1980-luvun puolivälissä Glasgow'n yliopiston tutkija Graham Cairns-Smith esitti kirjassaan Seven Clues to the Origin of Life – a scientific detective story oletuksen, jonka mukaan liuoksessa olevat pienet savikiteet auttaisivat eloperäisiä molekyylejä järjestymään.[12]

Yhdysvaltalainen biofyysikko David Deamer tutkimusryhmineen on tutkinut ”solukalvo ensin -hypoteesia”, jonka mukaan soluja ympäröivät kalvot muodostuivat aluksi ja varsinainen elämän synty olisi kenties tapahtunut näiden pussien sisällä. Deamerin ryhmä on onnistunut tuottamaan alkeellista solukalvoa muistuttavia lipidipusseja äärimmäisen yksinkertaisissa olosuhteissa osoittaen, että solukalvojen synty ei ainakaan muodosta merkittävää ongelmaa elämän historiassa.[13]

Vuonna 2004 Los Alamos National Laboratoryssä työskentelevä Steen Rasmussen ryhmineen julkaisi Chenin–Rasmussenin esisolun.[14] Se on yksinkertainen lipidipussi, joka sisältää hieman DNA:ta muistuttavaa PNA:ta, joka kykenee toimimaan samanaikaisesti sekä geneettisen informaation varastona, että ohjaamaan kopioitumistaan. Mullistavaa oli, että tällä yksinkertaisella esisolulla on toimiva aineenvaihdunta: se käyttää valoenergiaa ja tuottaa sen turvin lisää lipidejä sekä PNA:ta. Chenin–Rasmussenin esisolu ei kuitenkaan osaa jakautua, joten se ei kykene lisääntymään eikä ole siinä suhteessa elävä. Se on kuitenkin toimiva yhdistelmä perimää ja aineenvaihduntaa.[15]

Joulukuussa 2010 NASA julkisti tiedon, jonka mukaan jotkut bakteerit pystyvät käyttämään fosforin sijasta samaan jaksollisen järjestelmän ryhmään kuuluvaa, mutta raskaampaa, monille eliöille myrkyllistä arseenia,[16] joka säilyttää reaktiokykynsä melko kylmässä.[17] Löydöstä pidetään merkittävänä, koska fosforiyhdisteisiin liittyvät pulmat aiheuttavat elämän abioottisen synnyn tutkijoille paljon päänvaivaa. Uutinen on kuitenkin osoittautunut perättömäksi.[18]

Jason Dworkin ja Daniel Glavin löysivät Tagish-järven meteoriitista vasenkätisiä aminohappoja, jotka eivät ole peräisin eloperäisestä aineesta. Vasenkätisyyttä selittyy metoriitissa olleen vesiliuoksen lämpötilan vaihteluilla, joka on kiteyttänyt ja sulattanut aminohappoja, ja näin jättänyt kaikki aminohapot vasenkätisiksi. Tällöin elämän synnyn suuri ongelma, miten proteiinien raaka-aineena olleet aminohapot saattoivat olla samankätisiä, on ratkennut.[19]

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Are We Drinking Comet Water? Astrobiology Magazine. 24.3.2006. Viitattu 31.1.2008. (englanniksi)
  2. Butterfield, Nicholas J.: Bangiomorpha pubescens n. gen., n. sp.: Implications for the evolution of sex, multicellularity, and the Mesoproterozoic/Neoproterozoic radiation of eukaryotes (johdantosivu) Paleontological Society. Syyskuu 2000. Paleobiol.geoscienceworld.org: Geo Science World. Viitattu 16.8.2007. (englanniksi)
  3. Martin, William ym.: Hydrothermal vents and the origin of life Nature Reviews Microbiology. November 2008. Viitattu 21.7.2009. (englanniksi)
  4. http://www.springerlink.com/content/m351616x8t547021/
  5. Määritä nimeke! (PDF) Viitattu 1.7.2009. (englanniksi)
  6. Hydrothermal Vents – Animal Gallery 2001. Viitattu 21.7.2009. (englanniksi)
  7. Määritä nimeke! (PDF) Viitattu 21.7.2009. (englanniksi)
  8. Miller, Stanley L. & Urey, Harold C.: Organic Compound Synthes on the Primitive Eart: Several questions about the origin of life have been answered, but much remains to be studied Science 31. July 1959. Viitattu 21.7.2009. (englanniksi)
  9. Määritä nimeke!
  10. Määritä nimeke! (PDF)
  11. Määritä nimeke!
  12. Määritä nimeke!
  13. Määritä nimeke!
  14. Rasmussen, Steen ym.: Transitions from Nonliving to Living Matter (PDF) Science Vol 303. 13 February 2004. (englanniksi)
  15. Määritä nimeke!
  16. Nasa sai bakteerin syömään arsenikkia - uusi löydös ”jäävuoren huippu” 3.12.2010 klo 10:22
  17. T+A 1/2011
  18. Nasan väite kumottiin. Avaruusolennot eivät syö arseenia. HS 29.1.2012
  19. Tähdet ja avaruus 6/2012, sivu 6

Kirjallisuutta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • A.E.Zlobin, Tunguska similar impacts and origin of life (mathematical theory of origin of life, incoming of pattern recognition algorithm due to comets)
  • Davies, Paul: Viides ihme: Elämän syntyä etsimässä. (The fifth miracle: The search for the origin and meaning of life, 1999). Suomentanut Kimmo Pietiläinen. Helsinki: Terra Cognita, 1999. ISBN 952-5202-38-0.
  • Ganten, Detlev & Deichmann, Thomas & Spahl, Thilo: Luonto, tiede ja elämä: Kaikki, mitä tulee tietää. (Leben, Natur, Wissenschaft, 2003.) Suomentanut Mervi Ovaska. Helsingissä: Ajatus, 2007. ISBN 978-951-20-7284-2.
  • Gribbin, John: Syvä yksinkertaisuus: Kaaos, kompleksisuus ja elämän synty. (Deep simplicity: Chaos, complexity and the emergence of life, 2004.) Suomentanut Arja Hokkanen. Ursan julkaisuja 95. Helsinki: Tähtitieteellinen yhdistys Ursa, 2005. ISBN 952-5329-41-0.
  • Hanski, Ilkka & Niniluoto, Ilkka & Hetemäki, Ilari (toim.): Kaikki evoluutiosta. Helsinki: Gaudeamus, 2009. ISBN 978-952-495-098-5.
  • Krauss, Lawrence M.: Atomi: Matka maailmankaikkeuden alusta elämän syntyyn ja siitä edelleen. (Atom: An odyssey from the Big Bang to life on Earth...and beyond, 2001.) Suomentanut Juha Pietiläinen. Helsinki: Terra Cognita, 2002. ISBN 952-5202-51-8.
  • Laihonen, Pasi & Salo, Jukka & Vuorisalo, Timo: Evoluutio: Miten elämä kehittyy. Helsingissä: Otava, 1986. ISBN 951-1-08486-0.
  • Mayr, Ernst: Evoluutio. (What evolution is, 2001.) Suomentanut Jani Kaaro. Tieteen huiput. Helsinki: WSOY, 2003. ISBN 951-0-27897-1.
  • Portin, Petter & Vuorisalo, Timo (toim.): Evoluutio NYT! Charles Darwinin juhlaa. Turku: Kirja-Aurora, 2008. ISBN 978-951-29-3666-3.
  • Ward, Peter D. & Brownlee, Donald: Planeetta Maan elämä ja kuolema: Uusi tieteenala astrobiologia kartoittaa planeettamme kohtaloa. (The life and death of planet Earth: How the new science of astrobiology charts the ultimate fate of ur world, 2002.) Suomentanut Arja Hokkanen. Ursan julkaisuja 88. Helsingissä: Tähtitieteellinen yhdistys Ursa, 2003. ISBN 952-5329-31-3.

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]