Citat:
Nu förklarar inte den biologiska evolutionsteorin själva livets uppkomst, utan den förklarar hur livet anpassar sig och förändras när den väl har uppkommit. Hur livet har uppkommit saknar vi än så länge en vetenskaplig teori för, men det finns däremot hypoteser som används i forskning med målet att kunna skapa en sådan teori. Först tänkte jag saga några tankar om förutsättningen för biologisk evolution, sedan några tankar om exempel på hypoteser som finns angående livets uppkomst.
1. Förutsättningar för biologisk evolution (i grova drag)
- Det finns ett mönster som kan metabolisera för att underhålla sina strukturer
- Detta mönster kan replikera sig själv med stor tillförlitlighet, så att stabilia strukturer kan bevaras under flera itereringar (generationer)
- Tillförlitligheten får inte vara 100%, utan små variationer ska kunna uppkomma, d.v.s. att ”fel” kan uppkomma i ”kopieringsprocessen”. Men det får inte vara för mycket av den varan, för då kan inte stabila strukturer bevaras under flera iterationer.
När en molekyl uppnår dessa kriterer, kan t.ex. naturligt urval ske, genom att de molekyler som klarar av att metabolisera näringsämnen i sin omgivning för att underhålla sina egna strukturer har störst chans att överleva tillräckligt länge för att kunna skapa nästa generation av sig själv. Och förändrar sig omgivningen, kommer de molekyler som inte klarar av att metabolisera att inte kunna föra över sina mönster och strukturer i nästa generation. Och DNA är en molekyl som uppfyller ovanstående kriterier.
En intressant frågeställning gäller riktningen på den biologiska evolutionen, kommer enklare strukturer att med nödvändighet efter flera genrationer bli mera komplex? Detta är inte nödvändigtvis sant, komplexitet är inget självändamål, utan det är förmåga att skapa nästa generation. Ju komplexare en organism, dessto mer energikrävande är de, och detta kan vara en nackdel om omgivningen förändras så att det inte finns stor tillgång till näring och energi (virus är förmodligen ett exempel på en komplexare organism som utvecklades till att bli enklare, genom att göra sig av med sin egen metabolism). Å andra sidan har en komplex organism ofta en större flexibilitet, genom att de t.ex. kan metabolisera många typer av näringsämnen, och/eller röra sig, och är därför mindre känsliga för förändringar av omgivningen. Detta förklarar troligtvis varför livet med tiden blivit mera komplex i sin struktur.
2. Exempel på hypoteser som förklarar livets uppkomst
Det finns ett antal hypoteser om livets uppkomst, och vissa delar av stegen i dessa hypoteser har kunnat demonstreras, men inte hela processen. Ett exempel av förklaringsmodell till hur livet uppkom (och förmodligen den mest populära modellen som det forskas på) är Oparin-Haldane hypotesen. Och den ser ut såhär i grova drag:
- Uppkomsten av monomerer (t.ex. amonisryrorna), och har lyckats demonstreras av Miller–Urey experimentet
- Syntetiseringen av polymerer
- Kemisk evolution som ledde fram till den första prokoryotacellen, som inkluderade urval (liknande biologisk evolution) på katalytasorisk effektivitet som ökade produktionen av vissa molekyler
Det finns många olika varianter av modeller, och även modeller som inte bygger på Oparin-Haldene hypotesen. I vissa uppkommer generna först, i andra är det metobalism som uppkommer först, i ytterligare andra är det lipiderna (d.v.s. prototyer till cellmembraner) som uppkommer först, bara för att nämna några exempel.
Nu är det många subprocesser i dessa olika modeller som inte har kunnat demonstreras vetenskapligt, bara vissa delar av processen har kunnat demonstreras, t.ex. syntetiseringen av monomerer (Miller-Urey experimentet). Exempel på andra intressanta subprocesser som har kunnat demonsteras och som potentiellt kan förklara ”kemisk evolution” är autokatalys av AATE (Amino Adenosine Triacid Ester), ett experiment som gjordes av J. Berek 1990 (se http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja00159a057). Och autokatalyser (d.v.s. kemiska föreningar som katalyserar sig själv och därmed ökar produktionen av sig själv) kan utsättas för urval som liknar biologisk evolution. Så autokatalys skulle kunnat spela en viktig roll i en stegvis uppkomst av självreplikerande molekyer.
För att kunna få fram en vetenskapig teori för hur livet uppkom, måste antingen alla steg kunna demonstreras i ett laboratorium, och/eller hittas kvarlevor av denna process i berglagren. Och innan det är gjort, får vi tills vidare får vi acceptera att vi ännu inte vet hur livet uppkom. Men det betyder inte att det alltid kommer att förbli så, saker och ting som vi inte visste förr vet vi idag tack vare vetenskapliga framsteg. Och bara för att vi inte vet hur livet uppkom, betyder inte detta att gud finns.
1. Förutsättningar för biologisk evolution (i grova drag)
- Det finns ett mönster som kan metabolisera för att underhålla sina strukturer
- Detta mönster kan replikera sig själv med stor tillförlitlighet, så att stabilia strukturer kan bevaras under flera itereringar (generationer)
- Tillförlitligheten får inte vara 100%, utan små variationer ska kunna uppkomma, d.v.s. att ”fel” kan uppkomma i ”kopieringsprocessen”. Men det får inte vara för mycket av den varan, för då kan inte stabila strukturer bevaras under flera iterationer.
När en molekyl uppnår dessa kriterer, kan t.ex. naturligt urval ske, genom att de molekyler som klarar av att metabolisera näringsämnen i sin omgivning för att underhålla sina egna strukturer har störst chans att överleva tillräckligt länge för att kunna skapa nästa generation av sig själv. Och förändrar sig omgivningen, kommer de molekyler som inte klarar av att metabolisera att inte kunna föra över sina mönster och strukturer i nästa generation. Och DNA är en molekyl som uppfyller ovanstående kriterier.
En intressant frågeställning gäller riktningen på den biologiska evolutionen, kommer enklare strukturer att med nödvändighet efter flera genrationer bli mera komplex? Detta är inte nödvändigtvis sant, komplexitet är inget självändamål, utan det är förmåga att skapa nästa generation. Ju komplexare en organism, dessto mer energikrävande är de, och detta kan vara en nackdel om omgivningen förändras så att det inte finns stor tillgång till näring och energi (virus är förmodligen ett exempel på en komplexare organism som utvecklades till att bli enklare, genom att göra sig av med sin egen metabolism). Å andra sidan har en komplex organism ofta en större flexibilitet, genom att de t.ex. kan metabolisera många typer av näringsämnen, och/eller röra sig, och är därför mindre känsliga för förändringar av omgivningen. Detta förklarar troligtvis varför livet med tiden blivit mera komplex i sin struktur.
2. Exempel på hypoteser som förklarar livets uppkomst
Det finns ett antal hypoteser om livets uppkomst, och vissa delar av stegen i dessa hypoteser har kunnat demonstreras, men inte hela processen. Ett exempel av förklaringsmodell till hur livet uppkom (och förmodligen den mest populära modellen som det forskas på) är Oparin-Haldane hypotesen. Och den ser ut såhär i grova drag:
- Uppkomsten av monomerer (t.ex. amonisryrorna), och har lyckats demonstreras av Miller–Urey experimentet
- Syntetiseringen av polymerer
- Kemisk evolution som ledde fram till den första prokoryotacellen, som inkluderade urval (liknande biologisk evolution) på katalytasorisk effektivitet som ökade produktionen av vissa molekyler
Det finns många olika varianter av modeller, och även modeller som inte bygger på Oparin-Haldene hypotesen. I vissa uppkommer generna först, i andra är det metobalism som uppkommer först, i ytterligare andra är det lipiderna (d.v.s. prototyer till cellmembraner) som uppkommer först, bara för att nämna några exempel.
Nu är det många subprocesser i dessa olika modeller som inte har kunnat demonstreras vetenskapligt, bara vissa delar av processen har kunnat demonstreras, t.ex. syntetiseringen av monomerer (Miller-Urey experimentet). Exempel på andra intressanta subprocesser som har kunnat demonsteras och som potentiellt kan förklara ”kemisk evolution” är autokatalys av AATE (Amino Adenosine Triacid Ester), ett experiment som gjordes av J. Berek 1990 (se http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja00159a057). Och autokatalyser (d.v.s. kemiska föreningar som katalyserar sig själv och därmed ökar produktionen av sig själv) kan utsättas för urval som liknar biologisk evolution. Så autokatalys skulle kunnat spela en viktig roll i en stegvis uppkomst av självreplikerande molekyer.
För att kunna få fram en vetenskapig teori för hur livet uppkom, måste antingen alla steg kunna demonstreras i ett laboratorium, och/eller hittas kvarlevor av denna process i berglagren. Och innan det är gjort, får vi tills vidare får vi acceptera att vi ännu inte vet hur livet uppkom. Men det betyder inte att det alltid kommer att förbli så, saker och ting som vi inte visste förr vet vi idag tack vare vetenskapliga framsteg. Och bara för att vi inte vet hur livet uppkom, betyder inte detta att gud finns.
Bra översikt. Uppkomsten av självreplikerande molekyler, i första hand RNA, i en miljö rik på byggstenar är i sig inte särskilt svår att förstå. Och när man väl fått kompartmentalisering av olika molekyler genom att den första cellen bildades tog evolutionen fart.
Det som är svårare att förstå är egentligen translationen, dvs. den genetiska kodens uppkomst och övergången från ribozymer till proteiner.
