생물 발생학입니다
생물발생은 생명이 단순한 유기화합물과 같은 비생물적인 물질에서 발생하는 자연스러운 과정입니다. 일반적인 과학적 가설은 지구상의 비생명체에서 생명체로의 이행은 단일한 사건이 아니라 거주 가능한 행성의 형성, 유기분자의 전생물학적 합성, 분자 자기복제, 자기집합, 자기촉매, 그리고 복잡성을 더하는 과정이었다는 것입니다, 그리고 세포막의 출현입니다. 비생명에서 생명으로의 이행은 실험적으로 관찰된 적은 없지만, 프로세스의 다양한 단계에서 많은 제안이 이루어지고 있습니다.
이 생물발생학의 연구는 생물발생 전의 화학반응이 현재의 지구와 현저하게 다른 조건 하에서 생명을 어떻게 탄생시켰는지를 결정하는 것을 목적으로 하고 있습니다. 주로 생물학과 화학 도구를 사용하며, 보다 최근의 접근법으로는 많은 과학의 통합을 시도합니다. 생명은 탄소와 물의 전문 화학을 통해 기능하며, 주로 세포막의 지질, 당 등의 탄수화물, 단백질 대사의 아미노산, 유전의 메커니즘의 핵산 DNA와 RNA의 4가지 주요 화학 패밀리에 기반을 두고 있습니다. 생물 발생의 성공 이론은 이 분자들의 기원과 상호작용을 설명해야 합니다.
생물 발생에 대한 많은 접근법은 자기 복제 분자 또는 그 성분이 어떻게 존재했는지를 조사합니다. 연구자들은 일반적으로 현재의 생명은 RNA의 세계에서 내려온다고 생각하지만, 다른 자기복제나 자기촉매 분자는 RNA 앞에 존재했을 가능성이 있습니다. 다른 접근법('대사 제일' 가설)은 초기 지구 화학 시스템에서 촉매 작용이 자기 복제에 필요한 전구 분자를 어떻게 제공했는지 이해하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 1952년 미러입니다. Urey의 실험에서는 단백질의 화학성분인 대부분의 아미노산은 초기 지구의 아미노산을 복제하기 위한 조건 하에서 무기화합물로부터 합성할 수 있음이 실증되었습니다. 외부 에너지원은 번개, 방사선, 미세 운석의 대기 중 진입, 바다나 바다의 파도에서 기포의 폭발 등 이러한 반응을 일으켰을 가능성이 있습니다.
모든 현대생물(LUCA)의 마지막 보편적 공통 조상은 생명의 기원과는 상당히 달랐다고 생각되지만, LUCA에 대한 조사는 초기 보편적 특성의 연구를 이끌 수 있습니다. 게놈학의 어프로치는, 생물의 2개의 주요한 가지의 멤버인 고생물과 박테리아가 공유하는 유전자를 특정하는 것에 의해서 LUCA를 특징지으려고 하고 있습니다(2 도메인 시스템의 고생물 가지에 포함되는 진핵생물). 모든 생명에 공통되는 60개의 단백질과 LUCA를 추적하는 355개의 원핵 유전자가 있는 것 같습니다. 그 기능들은 LUCA가 Wood-Ljungdahl 경로에서 혐기성이었으며 화학 침투를 통해 에너지를 도출하고 DNA, 유전코드, 리보솜에서 유전물질을 유지했음을 시사합니다.
개요 .
우주 생물학
인생은 여러 가지 변화(상속 가능한)를 수반하는 생식에 의해서 이루어져 있습니다. NASA는 생명을 「다윈적(즉 생물학적) 진화를 가능하게 하는 자율적인 화학 시스템」이라고 정의하고 있습니다. 이러한 시스템은 복잡합니다. 아마도 약 40억 년 전에 살았던 마지막 보편공통조상(LUCA)은 현재 보편적인 DNA 유전자 코드에 이미 수백 개의 유전자를 코드하고 있었습니다. 이것은 메신저 RNA, 트랜스퍼 RNA, 리보솜을 포함한 일련의 세포 기계를 포함하고 코드를 단백질로 변환합니다. 이 단백질들에는 Wood-Ljungdahl 대사 경로를 통해 혐기성 호흡을 조작하는 효소와 그 유전물질을 복제하는 DNA 중합효소가 포함되어 있었습니다.
생물 발생(생명의 기원)[7][8][9] 연구자에게 있어서의 과제는, 이러한 복잡하고 밀접하게 관련된 시스템이 어떻게 진화적인 스텝에 의해서 발전할 수 있는가를 설명하는 것입니다. 언뜻 보면 그것이 작동하기 위해서는 모든 부분이 필요합니다. 예를 들어 세포는 LUCA든 현대 생물이든 DNA 중합효소로 DNA를 복사합니다. DNA 중합효소 효소는 DNA 속의 DNA 중합효소 유전자를 번역함으로써 생성됩니다. 효소도 DNA도 다른 것 없이는 만들 수 없습니다. 진화 과정에는 분자 자기복제, 세포막 등 자기조직화, RNA 리보자임에 의한 자기촉매가 포함될 수 있었습니다. 그럼에도 불구하고 생명으로의 비생명의 이행은 실험적으로 관찰된 적이 없고 만족스러운 화학적 설명도 없었습니다.
LUCA와 같은 살아있는 세포를 개발하기 위한 전제 조건은 충분히 명확하지만, 그 세부 사항은 논의되고 있습니다: 거주 가능한 세상은 광물과 액체 물의 공급으로 형성됩니다. 프리바이오틱 합성은 단백질이나 RNA 등의 폴리머에 조립되는 일련의 단순한 유기 화합물을 만들어냅니다. 한편, LUCA의 후속 과정은 쉽게 이해할 수 있습니다: 생물학적 진화는 다양한 형태와 생화학적 능력을 가진 폭넓은 종의 개발을 일으켰습니다. 그러나 LUCA와 같은 생물이 단순한 구성요소에서 파생되는 것은 아직 이해되지 않았습니다.
지구는 생명이 알려진 유일한 장소임에도 불구하고 우주생물학 과학은 다른 행성에 생명의 증거를 요구하고 있습니다. 생명의 기원에 관한 2015년 NASA 전략은 진화 가능한 고분자 시스템의 다양성, 선택, 복제에 기여한 상호작용, 중간구조와 기능, 에너지원, 환경요인을 파악함으로써 퍼즐을 해결하는 것을 목표로 하고 있습니다, 그리고 잠재적인 원시 정보 폴리머의 화학적 경관을 매핑합니다
1960년대 이전의 개념사입니다
아리스토텔레스에서 19세기까지의 생명의 기원에 대한 고대의 견해 중 하나는 자연 발생적인 것입니다. [19] 이 이론은 곤충과 같은 '하층' 동물은 부패한 유기물에 의해 생성되었고 생명은 우연히 발생했다고 주장하고 있습니다. [20][21] 이것은 17세기 토마스 브라운의 '사이비 독증 에피데미카'와 같은 작품으로 의문시되었습니다. 1665년 로버트 훅(ロバート·は·フック生物の)은 미생물의 첫 번째 그림을 출판했습니다. 1676년 안토니 반 리웬훅은 미생물, 아마도 원생동물과 박테리아를 그려 설명했습니다. Van Leeuwenhook은 자발적인 생성에 반대하며 1680년대까지 밀폐되고 열린 고기의 배양과 곤충의 생식에 대한 면밀한 연구를 통해 그 이론이 틀렸다고 스스로를 납득시켰습니다. 1668년에 프란체스코 레이디는 파리가 알을 낳지 못하게 했을 때 고기에 구더기가 나타나지 않았음을 보여주었습니다. 19세기 중반까지 자연발생적인 세대는 반증되었다고 생각되었습니다.
기원전 5세기의 아낙사고라스로 거슬러 올라가는 또 다른 고대의 생각은 행성, 소행성, 혜성과 행성에 의해 분포하는, 생명은 우주 전체에 존재한다는 사고방식입니다. 생명이 그 자체로 어떻게 탄생했는지를 설명하려는 것이 아니라 지구상 생명의 기원을 다른 천체로 옮기려고 합니다. 장점은 생명체가 발생하는 행성마다 형성할 필요가 없고, 더 한정된 장소, 심지어는 단일한 장소에 형성할 필요가 있으며, 혜성이나 운석의 충돌에 의해 은하계 주위로 퍼져나간다는 것입니다. 판스페르미아는 관측 가능한 현상을 설명하는 대신 답변의 필요성을 피하기 위해 주로 사용되었기 때문에 과학적인 지지를 얻지 못했습니다. 운석 연구로 유기물의 흔적이 발견되면서 판스페르미아에 대한 관심이 높아졌지만 현재는 지구상에서 생명이 시작되었음을 인정받고 있습니다.
생명은 느린 단계에서 비생물적인 물질로부터 생겨났다는 생각은 허버트 스펜서의 1864년부터 1867년의 책 『생물학의 원리』와 윌리엄 터너 티엘튼 다이어의 1879년 논문 『자연발생과 진화에 대하여』에 등장했습니다. 1871년 2월 1일 찰스 다윈은 조지프 후커에게 이 출판물들에 대해 쓰면서 자신의 추측을 했고, 생명의 근원의 불꽃은 '모든 종류의 암모니아와 인산염, 빛, 열, 전기 등이 존재하는 따뜻한 작은 연못'에서 비롯됐을지도 모른다고 시사했습니다, 단백질 화합물은 화학적으로 형성되어 더 복잡한 변화를 경험할 준비가 되어 있습니다 다윈은 더 나아가 다음과 같이 설명했습니다. 오늘날에는 그런 물질이 즉각적으로 탐닉되고 흡수돼 생물이 형성되기 전에는 그렇지 않았을 것입니다. "
빅뱅 직후 약 14Gya가 발생했고, 우주에 존재하는 유일한 화학 원소는 주기율표에서 가장 가벼운 3개의 원자인 수소, 헬륨, 리튬이었습니다. 이 원소들은 서서히 축적되어 가스와 먼지 원반 안에서 주회하기 시작했습니다. 이들 원형 행성 원반의 뜨겁고 밀도가 높은 중심부에 있는 물질의 중력에 의한 강착은 수소의 융합을 통해 별을 형성했습니다. 초기 항성은 거대하고 단명했으며 항성의 핵합성에 의해 모든 무거운 원소를 생산했습니다. 항성 핵합성에 의한 원소 형성은 가장 안정적인 원소 Iron-56으로 진행됩니다. 더 무거운 원소는 별의 라이프 사이클이 끝날 때 초신성 사이에 형성되었습니다. 현재 우주에서 네 번째로 풍부한 화학 원소(수소, 헬륨, 산소 다음으로)인 탄소는 주로 백색왜성, 특히 태양 질량의 두 배 이상인 항성으로 형성되어 있습니다. [52] 이 별들이 생애주기의 끝에 이르자 그들은 이 무거운 원소들, 그 안의 탄소와 산소를 우주 전체에 방출했습니다. 이 무거운 원소들은 암석 행성과 다른 천체를 포함한 새로운 물체의 형성을 가능하게 했습니다. 성운 가설에 따르면 태양계의 형성과 진화는 4.6Gya에서 시작해 거대 분자 구름의 작은 부분이 중력에 의해 붕괴됐습니다. 붕괴하는 질량의 대부분은 중심부에 모여 태양을 형성하고 나머지는 행성, 달, 소행성, 기타 작은 태양계체가 형성된 원시 행성 원반에 평평해졌습니다
지구의 출현입니다
지구의 나이는 4.54Gya로 태양계에서 가장 오래된 물질인 탄소질의 크론드라이트 운석에 포함된 칼슘-알루미늄이 풍부한 개재물의 방사연대 측정을 통해 발견됩니다. 하데스의 지구(그 형성으로부터 4 Gya까지)는, 처음에는 어떤 생물에게도 불친절했습니다. 그 형성 중 지구는 초기 질량의 상당 부분을 잃었고, 그 결과 분자 수소와 원래의 비활성 기체 대부분을 유지하는 중력이 결여되어 있었습니다. 4.48Ga에서 지구가 최초로 강착된 직후 가설상의 임팩터인 테아와의 충돌로 인해 결국 달을 형성하는 배출된 파편이 생성된 것으로 생각됩니다. 이 충격은 지구의 주요 대기를 제거하고 점성 규산염과 이산화탄소 구름을 남겼을 것입니다. 이 불안정한 대기는 단명으로 응축되어 벌크규산염 지구를 형성하며, 대부분 수증기, 질소, 이산화탄소로 구성되어 소량의 일산화탄소, 수소, 황 화합물을 포함한 대기를 남기고 있습니다. 물속의 이산화탄소 용액은 바다를 약간 산성으로 만들고 pH는 약 5.5로 생각됩니다.
액체의 바다를 형성하기 위한 응축은 달 형성의 충돌 초기에 발생했다고 이론화되어 있습니다. 이 시나리오는 서호주 나리야산의 변성 석영석에서 높은 δ 18O 값을 갖는 4.404 Gya 지르콘 결정의 연대 측정으로부터 지지를 얻었습니다. 하데스의 대기는 '거대하고 생산적인 옥외 화학 실험실'로 특징지어져 현재도 비생물 화학을 지지하고 있는 화산 가스와 비슷합니다. 초기 판텍토닉스에 의한 화산활동이 증가했을 가능성이 있음에도 불구하고 지구는 4.4에서 4.3 Gya 사이에서 주로 물의 세계였을 가능성이 있습니다. 초기 판텍토닉스가 어떤 것이었는지, 불확실성 때문에 지각이 이 바다 위에 노출되었는지 여부가 논의되고 있습니다. 초기 생명이 발달하기 위해서는 토지의 설정이 필요하다고 일반적으로 생각되기 때문에 이 질문은 지구의 역사 속에서 생명이 진화한 시기를 결정하는 데 필수적입니다. 달 형성 후 충격지구는 대륙지각, 난기류, T타우리 단계의 태양으로부터의 강렬한 자외선, 우주복사, 소행성과 혜성으로부터의 지속적인 충격의 대상이었다면 거의 존재하지 않았을 수 있습니다. 이 모든 것에도 불구하고 틈새 환경은 하데스 후기에서 초기 아카이안(アーカイアンの)의 지구상 생명에 도움이 되는 것으로 존재했을 가능성이 있습니다.