cyanic-selkie/wikianc huggingface dataset:
Phát sinh phi sinh học
Oparin: Giả thuyết xúp nguyên thủy
Không có nghiên cứu hoặc giả thuyết mới đáng chú ý nào về chủ đề này xuất hiện cho đến năm 1924, khi Oparin lý luận rằng oxy trong khí quyển ngăn cản quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ nhất định là những viên gạch cần thiết cho sự sống. Trong cuốn sách Nguồn gốc của sự sống, ông đề xuất (lặp lại theo Darwin) rằng "tự sinh luận" đã bị Pasteur tấn công, trên thực tế, đã xảy ra một lần, nhưng bây giờ là không thể vì các điều kiện được tìm thấy trên Trái Đất sơ khai đã biến đổi, và các sinh vật tồn tại trước đó sẽ ngay lập tức tiêu thụ bất kỳ sinh vật nào được tạo ra một cách tự nhiên. Oparin lập luận rằng một "nồi xúp nguyên thủy" gồm các phân tử hữu cơ có thể được tạo ra trong một bầu khí quyển không có oxy thông qua tác động của ánh sáng mặt trời. Những thứ này sẽ kết hợp theo những cách phức tạp hơn bao giờ hết cho đến khi chúng tạo ra giọt coacervate. Những giọt này sẽ "phát triển" bằng cách hợp nhất với các giọt khác, và "sinh sản" thông qua phân tách thành các giọt con, và do đó có một quá trình trao đổi chất nguyên thủy, trong đó các yếu tố thúc đẩy "tính toàn vẹn của tế bào" để sinh tồn, và những yếu tố để không bị tuyệt chủng. Nhiều lý thuyết hiện đại về nguồn gốc của sự sống vẫn lấy ý tưởng của Oparin làm điểm xuất phát.
Vào khoảng thời gian này, Haldane cho rằng các đại dương tiền sinh học của Trái Đất (hoàn toàn khác với các đại dương hiện đại của chúng) sẽ hình thành một "xúp loãng nóng" trong đó các hợp chất hữu cơ có thể hình thành. Bernal gọi ý tưởng này là tạo sinh hay tạo sinh học, quá trình vật chất sống tiến hóa từ các phân tử tự tái tạo nhưng không sống, và đề xuất rằng quá trình tạo sinh học trải qua một số giai đoạn trung gian.
Robert Shapiro đã tóm tắt lý thuyết "xúp nguyên thủy" của Oparin và Haldane ở "dạng hoàn chỉnh" của nó như sau:
Thí nghiệm Miller–Urey
trái|nhỏ|Stanley Miller Một trong những thực nghiệm hỗ trợ quan trọng nhất cho lý thuyết "xúp" được đưa ra vào năm 1952. Stanley Miller và Harold Urey đã thực hiện một thí nghiệm chứng minh cách các phân tử hữu cơ có thể hình thành một cách tự nhiên từ các tiền chất vô cơ trong các điều kiện như giả thuyết Oparin-Haldane đặt ra. Thí nghiệm Miller–Urey nổi tiếng hiện nay đã sử dụng một hỗn hợp khí có tính khử mạnh—metan, amoniac và hydro, cũng như hơi nước—để tạo thành các monomer hữu cơ đơn giản như amino acid. Hỗn hợp khí được tuần hoàn qua một thiết bị cung cấp tia lửa điện cho hỗn hợp. Sau một tuần, người ta nhận thấy rằng khoảng 10% đến 15% carbon trong hệ thống khi đó ở dạng hỗn hợp racemic của các hợp chất hữu cơ, bao gồm các amino acid, là thành phần cấu tạo của protein. Điều này cung cấp hỗ trợ thực nghiệm trực tiếp cho điểm thứ hai của lý thuyết "xúp", và xung quanh hai điểm còn lại của lý thuyết là tâm điểm của phần lớn cuộc tranh luận hiện nay. Một cuộc phân tích lại năm 2011 các lọ đã lưu có chứa các chất chiết xuất ban đầu là kết quả của các thí nghiệm Miller và Urey, sử dụng thiết bị và công nghệ phân tích hiện tại và tiên tiến hơn, đã phát hiện ra nhiều chất hóa sinh hơn so với phát hiện ban đầu vào những năm 1950. Một trong những phát hiện quan trọng hơn là 23 amino acid, nhiều hơn so với năm loại được tìm thấy ban đầu.
Vào tháng 11 năm 2020, một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã báo cáo các nghiên cứu cho thấy bầu khí quyển nguyên sinh của Trái Đất khác nhiều so với các điều kiện được sử dụng trong các nghiên cứu của Miller-Urey. Được chỉ ra là kết quả với sự tuôn trào khí cho nguồn gốc của sự sống trong khí quyển sơ cấp và thủy quyển.
Nguồn gốc ban đầu của các phân tử sinh học: Hóa học
Các quá trình hóa học trên Trái Đất sơ khai tiền sinh vật được gọi là quá trình tiến hóa hóa học. Các nguyên tố, ngoại trừ hydro và heli, sau rốt đều bắt nguồn từ quá trình tổng hợp hạt nhân của sao. Vào năm 2016, các nhà thiên văn học báo cáo rằng các thành phần hóa học rất cơ bản của sự sống—phân tử carbon-hydro (CH, hoặc gốc metylidyne), ion dương carbon-hydro (CH+) và ion carbon (C+) – phần lớn là kết quả của tia cực tím từ các ngôi sao, chứ không phải các dạng bức xạ khác từ siêu tân tinh và sao non như đã nghĩ trước đây. Các phân tử phức tạp, bao gồm các phân tử hữu cơ, hình thành tự nhiên cả trong không gian và trên các hành tinh. Có thể có hai nguồn phân tử hữu cơ trên Trái Đất sơ khai:
Các phân tử hữu cơ ngoài Trái Đất quan sát được
Hợp chất hữu cơ là bất kỳ bộ phận nào của một nhóm lớn các chất hóa học ở thể khí, lỏng hoặc rắn có phân tử chứa carbon. Carbon là nguyên tố phong phú thứ tư trong Vũ trụ tính theo khối lượng sau hydro, heli và oxy. Carbon có nhiều trong Mặt trời, các ngôi sao, sao chổi và trong khí quyển của hầu hết các hành tinh. Các hợp chất hữu cơ tương đối phổ biến trong không gian, được hình thành bởi "các nhà máy tổng hợp phân tử phức tạp" xảy ra trong các đám mây phân tử và các lớp phủ cạnh sao, và tiến hóa về mặt hóa học sau khi các phản ứng bắt đầu chủ yếu bằng bức xạ ion hóa. Dựa trên các nghiên cứu mô hình máy tính, các phân tử hữu cơ phức tạp cần thiết cho sự sống có thể đã hình thành trên các hạt bụi trong đĩa tiền hành tinh bao quanh Mặt trời trước khi Trái Đất hình thành. Theo các nghiên cứu máy tính, quá trình tương tự này cũng có thể xảy ra xung quanh các ngôi sao khác thu nhận các hành tinh.
Amino acid
NASA thông báo vào năm 2009 rằng các nhà khoa học đã lần đầu tiên xác định được một khối cấu tạo hóa học cơ bản khác của sự sống trong sao chổi, glycine, một amino acid, được phát hiện trong vật chất được phóng ra từ sao chổi Wild 2 vào năm 2004 và được tàu thăm dò Stardust của NASA chụp lại. Glycine đã được phát hiện trong các thiên thạch trước đây. Carl Pilcher, người đứng đầu Viện Sinh vật học Vũ trụ NASA nhận xét rằng"Việc phát hiện ra glycine trong một ngôi sao chổi ủng hộ ý tưởng rằng các nguyên liệu cơ bản cấu thành sự sống vốn phổ biến trong không gian và củng cố lập luận rằng sự sống trong vũ trụ có thể phổ biến chứ không phải hiếm."Sao chổi được bao phủ bởi các lớp vật liệu tối bên ngoài, được cho là một chất giống như hắc ín bao gồm vật chất hữu cơ phức tạp được hình thành từ các hợp chất carbon đơn giản sau khi các phản ứng bắt đầu chủ yếu bằng bức xạ ion hóa. Có thể một trận mưa vật chất từ sao chổi có thể đã mang đến một lượng đáng kể các phân tử hữu cơ phức tạp như vậy đến Trái Đất. Các amino acid được hình thành ngoài trái đất cũng có thể đến Trái Đất thông qua sao chổi. Người ta ước tính rằng trong vụ Oanh tạc hạng nặng muộn, các thiên thạch có thể đã cung cấp tới 5 triệu tấn nguyên tố tiền sinh học hữu cơ cho Trái Đất mỗi năm.
Giả thuyết thế giới hydrocarbon thơm đa vòng
Các hydrocarbon thơm đa vòng (Polycyclic aromatic hydrocarbons) viết tắt là PAH, là loại phổ biến nhất và phong phú nhất trong số các phân tử đa nguyên tử đã biết trong vũ trụ quan sát được, và được coi là thành phần có thể có của biển nguyên sinh. Năm 2010, PAHs được phát hiện trong tinh vân. nhỏ|[[Tinh vân móng mèo|Tinh vân Móng mèo nằm bên trong Thiên hà Milky Way và nằm trong chòm sao Scorpius.
NASA duy trì một cơ sở dữ liệu để theo dõi các PAH trong vũ trụ. Hơn 20% carbon trong vũ trụ có thể được liên kết với PAH, nguyên liệu ban đầu có thể có để hình thành sự sống. PAH dường như đã hình thành ngay sau vụ nổ Big Bang, phổ biến khắp vũ trụ, và được liên kết với các ngôi sao và hành tinh ngoại hệ mới.
Đường glycolaldehyde
nhỏ|Sự hình thành [[Glycolanđehit|glycolaldehyde trong bụi vũ trụ]] Glycolaldehyde, ví dụ đầu tiên về phân tử đường gian sao (interstellar sugar molecule), được phát hiện trong vùng hình thành sao gần trung tâm thiên hà của chúng ta. Nó được phát hiện vào năm 2000 bởi Jes Jørgensen và Jan Hollis. Năm 2012, nhóm của Jørgensen đã báo cáo việc phát hiện ra glycolaldehyde trong một hệ sao xa. Phân tử được tìm thấy xung quanh sao đôi tiền sao IRAS 16293-2422 cách Trái Đất 400 năm ánh sáng. Glycolaldehyde cần thiết để hình thành RNA, có chức năng tương tự như DNA. Những phát hiện này cho thấy các phân tử hữu cơ phức tạp có thể hình thành trong các hệ sao trước khi hình thành các hành tinh, cuối cùng được mang đến các hành tinh trẻ trong giai đoạn đầu hình thành. Bởi vì đường có liên quan đến quá trình trao đổi chất và mã di truyền, hai trong số những khía cạnh cơ bản nhất của sự sống, người ta cho rằng việc phát hiện ra đường ngoài Trái Đất làm tăng khả năng sự sống có thể tồn tại ở những nơi khác trong thiên hà của chúng ta.
Các polyphosphate
Một vấn đề trong hầu hết các tình huống phát sinh phi sinh học là cân bằng nhiệt động lực học của amino acid với peptide theo hướng của các amino acid riêng biệt. Điều từng bị thiếu là một số lực thúc đẩy phản ứng trùng hợp. Việc giải quyết vấn đề này có thể nằm ở các đặc tính của polyphosphat. Polyphotphat được tạo thành bằng cách trùng hợp các ion monophotphat thông thường PO43-. Một số cơ chế tổng hợp phân tử hữu cơ đã được nghiên cứu. Polyphotphat gây ra phản ứng trùng hợp amino acid thành peptide. Chúng cũng là tiền chất hợp lý trong quá trình tổng hợp các hợp chất sinh hóa quan trọng như adenosine triphosphate (ATP). Một vấn đề chính dường như là canxi phản ứng với photphat hòa tan để tạo thành photphat canxi không hòa tan (apatit), vì vậy cần phải tìm ra một số cơ chế hợp lý để giữ cho các ion canxi không gây ra kết tủa photphat. Đã có nhiều nghiên cứu về chủ đề này trong những năm qua, nhưng một ý tưởng mới thú vị là các thiên thạch có thể đã mang tới các loại phốt pho phản ứng trên Trái Đất sơ khai. Dựa trên các nghiên cứu mô hình máy tính gần đây, các phân tử hữu cơ phức tạp cần thiết cho sự sống có thể đã hình thành trong đĩa hành tinh gồm các hạt bụi bao quanh Mặt trời trước khi Trái Đất hình thành. Theo các nghiên cứu máy tính, quá trình tương tự này cũng có thể xảy ra xung quanh các ngôi sao khác thu nhận các hành tinh. (Xem thêm Các phân tử hữu cơ ngoài Trái Đất).
Sự tích tụ và tập trung của các phân tử hữu cơ trên bề mặt hành tinh cũng được coi là bước khởi đầu cần thiết cho nguồn gốc của sự sống. Việc xác định và hiểu các cơ chế dẫn đến việc sản xuất các phân tử tiền sinh học trong các môi trường khác nhau là rất quan trọng để thiết lập danh mục các thành phần mà sự sống bắt nguồn từ đó trên Trái Đất, giả định rằng việc sản xuất phi sinh học của các phân tử cuối cùng ảnh hưởng đến việc chọn lọc các phân tử mà từ đó sự sống xuất hiện.
Vào năm 2019, các nhà khoa học đã báo cáo lần đầu tiên phát hiện các phân tử đường, bao gồm cả ribose, trong các thiên thạch, cho thấy rằng các quá trình hóa học trên tiểu hành tinh có thể tạo ra một số thành phần sinh học cơ bản quan trọng đối với sự sống và hỗ trợ khái niệm về một thế giới RNA trước khi Nguồn gốc sự sống dựa trên DNA xuất hiện trên Trái Đất, và có thể cả khái niệm về panspermia.
Tổng hợp hóa học trong phòng thí nghiệm
Ngay từ những năm 1860, các thí nghiệm đã chứng minh rằng các phân tử có liên quan về mặt sinh học có thể được tạo ra từ sự tương tác của các nguồn carbon đơn giản với các chất xúc tác vô cơ dồi dào.
Vỡ nợ quốc gia
Vỡ nợ quốc gia (tiếng Anh: sovereign default) là việc chính phủ của một quốc gia có chủ quyền không hoàn trả đầy đủ các khoản nợ của mình khi đến hạn. Việc ngừng các khoản thanh toán có kỳ hạn (hoặc các khoản phải thu) có thể đi kèm với tuyên bố chính thức của chính phủ rằng họ sẽ không thanh toán (hoặc chỉ trả một phần) các khoản nợ của mình, hoặc có thể không được thông báo trước. Cơ quan xếp hạng tín nhiệm sẽ tiến hành tính toán việc xếp loại vốn, lãi suất, các khoản nợ không liên quan, thủ tục vỡ nợ, và việc không tuân thủ các điều khoản của trái phiếu hoặc các công cụ nợ khác.
Phát sinh phi sinh học
Proteinoid Fox
Khi cố gắng khám phá các giai đoạn trung gian của quá trình phát sinh phi sinh học được Bernal đề cập, Sidney Fox vào những năm 1950 và 1960 đã nghiên cứu sự hình thành tự phát của các cấu trúc peptide (các chuỗi amino acid nhỏ) trong những điều kiện có thể đã tồn tại từ rất sớm trong lịch sử Trái Đất. Trong một thí nghiệm của mình, ông cho phép các amino acid khô đi như thể đọng lại ở một nơi khô ráo, ấm áp trong điều kiện tiền sinh học: Trong một thí nghiệm nhằm thiết lập các điều kiện thích hợp cho sự sống hình thành, Fox đã thu thập vật liệu núi lửa từ một than chóp miệng núi lửa (Cinder cone) ở Hawaii. Ông phát hiện ra rằng nhiệt độ trên 100 C chỉ 4 in bên dưới bề mặt của than chóp miệng núi lửa, và cho rằng đây có thể là môi trường mà sự sống được tạo ra—các phân tử có thể đã được hình thành và sau đó được trôi sạch qua lớp tro núi lửa lỏng lẻo xuống biển. Ông đặt các cục dung nham lên trên các amino acid có nguồn gốc từ methan, amoniac và nước, khử trùng tất cả các vật liệu và nung dung nham trên các amino acid trong vài giờ trong lò thủy tinh. Một chất màu nâu, dính được hình thành trên bề mặt, và khi dung nham được ngâm trong nước khử trùng, một chất lỏng màu nâu đặc sệt chảy ra. Ông phát hiện ra rằng, khi chúng khô đi, các amino acid hình thành các phân tử polypeptide hình sợi dài, thường liên kết chéo, giống như sợi nhỏ.
Vỡ nợ quốc gia
Khái quát
Các quốc gia đôi khi rũ bỏ một số gánh nặng nợ nần thực sự của họ thông qua lạm phát. Điều này không phải là "vỡ nợ" theo nghĩa thông thường bởi vì khoản nợ vẫn được tuân thủ, mặc dù với tiền tệ có giá trị thực thấp hơn. Đôi khi các chính phủ còn chủ động phá giá tiền tệ của họ. Điều này có thể được thực hiện bằng cách in thêm tiền để chi trả cho các khoản nợ của chính họ, hoặc bằng cách chấm dứt hoặc thay đổi khả năng quy đổi của đồng tiền của họ thành kim loại quý hoặc ngoại tệ theo tỷ giá xác định. Việc này khó định lượng hơn là lãi suất hoặc nợ gốc, và thường được định nghĩa là một khoản vỡ nợ không liên quan hoặc theo thủ tục (vi phạm) các điều khoản của hợp đồng hoặc các công cụ khác.
Phát sinh phi sinh học
Nucleobase
Các thí nghiệm tương tự (xem bên dưới) chứng minh rằng các nucleobase như guanin và adenin có thể được tổng hợp từ các nguồn carbon và nitơ đơn giản như hydro cyanide và amoniac.
Formamide tạo ra tất cả bốn ribonucleotide và các phân tử sinh học khác khi được làm ấm với sự hiện diện của các khoáng chất trên cạn khác nhau. Formamide có mặt khắp nơi trong Vũ trụ, được tạo ra từ phản ứng của nước và hydro cyanide (HCN). Nó có một số lợi thế như một tiền chất sinh học, bao gồm khả năng dễ dàng trở nên cô đặc thông qua sự bay hơi của nước. Mặc dù HCN là chất độc, nó chỉ ảnh hưởng đến các sinh vật hiếu khí (sinh vật nhân chuẩn và vi khuẩn hiếu khí), mà những sinh vật này chưa tồn tại lúc đó. Nó cũng có thể đóng vai trò trong các quá trình hóa học khác, chẳng hạn như tổng hợp amino acid glycine.
Vỡ nợ quốc gia
Khái quát
Một chính phủ có chủ quyền theo định nghĩa được tự kiểm soát công việc của chính mình, nên nó cũng có thể không có nghĩa vụ phải trả nợ. Tuy nhiên, các chính phủ có thể phải đối mặt với áp lực nặng nề từ các quốc gia cho vay. Trong một số trường hợp cực đoan, một quốc gia chủ nợ lớn đã đe dọa chiến tranh hoặc gây chiến với quốc gia con nợ không chịu trả nợ để chiếm đoạt tài sản. Ví dụ năm 1882, Vương quốc Anh đã xâm lược Ai Cập hay việc "ngoại giao pháo hạm" của Hoa Kỳ ở Venezuela vào giữa những năm 1890 và việc Hoa Kỳ chiếm đóng Haiti bắt đầu từ năm 1915. Mãi đến khi Hiến chương Liên hợp quốc được thành lập, trong đó tại Điều 2 mới cấm các quốc gia sử dụng vũ lực với một quốc gia có chủ quyền khác.
Phát sinh phi sinh học
Sử dụng các phản ứng cho amoni cyanide
Năm 1961, nghiên cứu đã chỉ ra rằng acid nucleic purin base adenin có thể được hình thành bằng cách nung nóng dung dịch nước amoni cyanide hòa tan. Điểm sôi của amoni cyanide là 36°С,
Tác động với nhiệt độ xung quanh điểm đóng băng của nước
Các con đường khác để tổng hợp base từ vật liệu vô cơ cũng đã được báo cáo. Orgel và các đồng nghiệp đã chỉ ra rằng nhiệt độ đóng băng có lợi cho quá trình tổng hợp purin, do tác dụng cô đặc đối với các tiền chất quan trọng như hydro cyanide. Nghiên cứu của Miller và các đồng nghiệp cho rằng trong khi adenine và guanine cần điều kiện đông đặc để tổng hợp, cytosine và uracil có thể cần nhiệt độ sôi. Nghiên cứu của nhóm Miller ghi nhận sự hình thành của bảy loại amino acid và 11 loại nucleobase khác nhau trong nước đá khi amoniac và cyanide được để trong tủ đông từ năm 1972 đến năm 1997. Các nghiên cứu khác đã chứng minh sự hình thành các s-triazin (nucleobase thay thế), pyrimidin (bao gồm cytosine và uracil), và adenin từ các dung dịch urê chịu các chu trình đóng băng-tan băng trong môi trường khử (với việc phóng tia lửa điện như một nguồn năng lượng). Lời giải thích cho tốc độ bất thường của các phản ứng này ở nhiệt độ thấp như vậy là đông đặc eutectic. Khi một tinh thể băng hình thành, nó vẫn tinh khiết: chỉ các phân tử nước tham gia vào tinh thể đang phát triển, trong khi các tạp chất như muối hoặc cyanide bị loại trừ. Các tạp chất này trở nên dày đặc trong các túi chất lỏng cực nhỏ bên trong băng, và sự dày đặc này khiến các phân tử va chạm thường xuyên hơn. Khám phá cơ học bằng cách sử dụng các phương pháp hóa học lượng tử cung cấp sự hiểu biết chi tiết hơn về một số quá trình hóa học liên quan đến sự tiến hóa hóa học và một phần câu trả lời cho câu hỏi cơ bản về hình thành sinh học phân tử.
Vỡ nợ quốc gia
Hậu quả
Các quốc gia chủ nợ cũng như nền kinh tế và các công dân của quốc gia vỡ nợ đều chịu ảnh hưởng bởi sự vỡ nợ quốc gia.
Phát sinh phi sinh học
Sử dụng khí có tính khử ít hơn trong thí nghiệm Miller–Urey
Vào thời điểm thí nghiệm Miller–Urey, giới khoa học nhất trí rằng Trái Đất sơ khai có bầu khí quyển khử với các hợp chất tương đối giàu hydro và nghèo oxy (ví dụ, CH4 và NH3 trái ngược với CO2 và nitơ đioxit (NO2)). Tuy nhiên, sự đồng thuận khoa học hiện tại mô tả bầu khí quyển nguyên thủy là hơi khử hoặc trung tính (xem thêm Thảm họa oxy). Một bầu khí quyển như vậy sẽ làm giảm cả số lượng và sự đa dạng của các amino acid có thể được tạo ra, mặc dù các nghiên cứu bao gồm các khoáng chất sắt và carbonat (được cho là có trong các đại dương sơ khai) trong các điều kiện thí nghiệm đã tạo ra một loạt các amino acid đa dạng. Các nghiên cứu khoa học khác đã tập trung vào hai môi trường khử tiềm năng khác: không gian bên ngoài và các lỗ thông nhiệt dưới biển sâu.
Tổng hợp dựa trên hydro cyanide
Một dự án nghiên cứu được hoàn thành vào năm 2015 bởi John Sutherland và những người khác đã phát hiện ra rằng một mạng lưới các phản ứng bắt đầu bằng hydro cyanide và hydro sulfide, trong các dòng nước được chiếu xạ bằng tia UV, có thể tạo ra các thành phần hóa học của protein và lipid, cũng như của RNA, trong khi không tạo ra một loạt các hợp chất khác. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng thuật ngữ "cyanosulfidic" để mô tả mạng lưới phản ứng này.
Các vấn đề trong quá trình tổng hợp trong phòng thí nghiệm
Sự hình thành tự phát của các polymer phức tạp từ các monomer được tạo ra bằng phương pháp phi sinh học trong các điều kiện do lý thuyết "xúp" đặt ra hoàn toàn không phải là một quá trình đơn giản. Bên cạnh các monomer hữu cơ cơ bản cần thiết, các hợp chất cấm hình thành polymer cũng được hình thành ở nồng độ cao trong các thí nghiệm Miller–Urey và Joan Oró. Thí nghiệm Miller-Urey, chẳng hạn, tạo ra nhiều chất có thể phản ứng với các amino acid hoặc bẻ gãy sự liên kết của chúng thành chuỗi peptide. Sinh học về cơ bản sử dụng 20 amino acid cho các enzym protein mã hóa của nó, đại diện cho một tập hợp con rất nhỏ của tập hợp cấu trúc có thể có. Hầu hết các mô hình về nguồn gốc của sự sống đều cho thấy các sinh vật được phát triển từ các hợp chất hữu cơ sẵn có trong môi trường. Các vai trò cơ bản của peptide và protein trong sinh học ngày nay khiến người ta không thể chối cãi rằng peptide là những người đóng vai trò quan trọng trong nguồn gốc của sự sống. Trong chừng mực thích hợp để ngoại suy từ thế giới sinh học đang tồn tại sang thế giới tiền sinh học, người ta phải thừa nhận tầm quan trọng thiết yếu mà các mạng lưới phân tử liên kết với nhau, có thể với peptide là thành phần quan trọng, đã đóng vai trò trong nguồn gốc của sự sống.
Vỡ nợ quốc gia
Đối với quốc gia chủ nợ
Cái giá phải trả ngay lập tức đối với các chủ nợ là mất toàn bộ gốc và lãi đối với các khoản cho vay của họ đối với quốc gia không trả được nợ.
Phát sinh phi sinh học
Tự xúc tác
Tự xúc tác (Autocatalysts) là những chất xúc tác tạo ra chính chúng và do đó là "phân tử nhân bản". Các hệ thống hóa chất tự nhân bản đơn giản nhất là tự xúc tác, và thường chứa ba thành phần: một phân tử sản phẩm và hai phân tử tiền chất. Phân tử sản phẩm nối các phân tử tiền chất lại với nhau, từ đó tạo ra nhiều phân tử sản phẩm hơn từ nhiều phân tử tiền chất hơn. Phân tử sản phẩm xúc tác phản ứng bằng cách cung cấp một khuôn mẫu bổ sung liên kết với các tiền chất, do đó đưa chúng lại với nhau. Các hệ thống như vậy đã được chứng minh cả trong các đại phân tử sinh học và các phân tử hữu cơ nhỏ. Các hệ thống không tiến hành theo cơ chế khuôn mẫu, chẳng hạn như quá trình tự sản sinh của các Micelle và túi, cũng đã được quan sát thấy.
Người ta đã đề xuất rằng sự sống ban đầu hình thành như các mạng lưới hóa học tự xúc tác. Nhà nghiên cứu tập tính học người Anh Richard Dawkins đã viết về quá trình tự thẩm phân như một lời giải thích tiềm năng cho nguồn gốc của sự sống trong cuốn sách năm 2004 Câu chuyện của tổ tiên (The Ancestor's Tale). Trong cuốn sách của mình, Dawkins trích dẫn các thí nghiệm được thực hiện bởi Julius Rebek và các đồng nghiệp của ông, trong đó họ kết hợp amino adenosine và pentafluorophenyl este với este triacid amino adenosine tự xúc tác (AATE). Một sản phẩm là một biến thể của AATE, xúc tác cho quá trình tổng hợp của chính chúng. Thí nghiệm này chứng minh khả năng các sinh vật tự xúc tác có thể biểu hiện sự cạnh tranh trong một quần thể mà các thực thể có thể di truyền, được hiểu như một hình thức chọn lọc tự nhiên thô sơ.
Vỡ nợ quốc gia
Đối với quốc gia chủ nợ
Trong trường hợp này thông thường sẽ kết thúc bằng các đàm phán quốc tế nhằm hủy bỏ một phần nợ (ví dụ: Thỏa thuận Luân Đôn về các khoản nợ bên ngoài của Đức năm 1953 ) hoặc cơ cấu lại nợ (ví dụ: Brady Bonds vào những năm 1980).
Phát sinh phi sinh học
Ao nhỏ của Darwin
Một khái niệm ban đầu, rằng sự sống có nguồn gốc từ vật chất không sống trong các giai đoạn chậm, xuất hiện trong cuốn sách Nguyên tắc Sinh học năm 1864–1867 của Herbert Spencer. Năm 1879, William Turner Thiselton-Dyer đã đề cập đến vấn đề này trong một bài báo "Về tự sinh luận và tiến hóa". Vào ngày 1 tháng 2 năm 1871 Charles Darwin đã viết về những ấn phẩm này cho Joseph Hooker, và đưa ra suy đoán của riêng mình, gợi ý rằng tia lửa ban đầu của sự sống có thể đã bắt đầu trong một"ao nhỏ ấm áp, với đủ loại muối amoniac và phosphoric, ánh sáng, nhiệt, điện... món quà là một hợp chất protein đã được hình thành về mặt hóa học, sẵn sàng trải qua những thay đổi phức tạp hơn."Ông ấy tiếp tục giải thích rằng"Ngày nay, những vật chất như vậy sẽ bị nuốt chửng hoặc hấp thụ ngay lập tức, điều này đã không xảy ra trước khi các sinh vật sống được hình thành.", trang 18:"Nhiều nghiên cứu gần đây, vào năm 2017, ủng hộ quan điểm cho rằng sự sống có thể đã bắt đầu ngay sau khi Trái Đất được hình thành khi các phân tử RNA xuất hiện từ 'những cái ao nhỏ ấm áp'."
Suối nước nóng núi lửa và miệng phun thủy nhiệt, nông hay sâu
Martin Brazier đã chỉ ra rằng các vi hóa thạch ban đầu đến từ một thế giới nóng chảy gồm các khí như methan, amoniac, carbon dioxide và hydrogen sulfide, những chất độc hại đối với sự sống hiện tại. Một phân tích về cây sự sống dạng ba nhánh cổ điển cho thấy vi khuẩn và vi khuẩn cổ ưa nhiệt và cực ưa nhiệt là gần nhất với gốc cây sự sống, cho thấy rằng sự sống có thể đã tiến hóa trong một môi trường có nhiệt độ cao.
Miệng phun thủy nhiệt biển sâu
nhỏ|Miệng thông hơi thủy nhiệt dưới đáy biển sâu Lý thuyết về miệng thông hơi dưới đáy biển sâu, hay lỗ thông hơi thủy nhiệt kiềm, cho rằng sự sống có thể đã bắt đầu từ các lỗ thông hơi thủy nhiệt dưới biển, Martin và Russell đã đề xuất"rằng sự sống đã phát triển trong các kết tủa monosulfide sắt có cấu trúc trong một ụ thủy nhiệt tại vị trí thấm ở độ dốc oxy hóa khử, pH và nhiệt độ giữa chất lỏng thủy nhiệt giàu sulfide và nước chứa sắt (II) của đáy đại dương Hadean. Sự phát sinh tự nhiên, ngăn ba chiều được quan sát bên trong các kết tủa sulfide kim loại ở vị trí thấm hóa thạch cho thấy rằng những ngăn vô cơ này là tiền thân của thành tế bào và màng tế bào được tìm thấy ở sinh vật nhân sơ sống tự do. Khả năng đã biết của FeS và NiS để xúc tác quá trình tổng hợp acetyl-metylsulfide từ carbon monoxide và methylsulfide, các thành phần của chất lỏng thủy nhiệt, cho thấy rằng quá trình tổng hợp tiền sinh vật xảy ra ở bề mặt bên trong của các ngăn có vách kim loại-sulfide này..."Những dạng mà chất lỏng giàu hyđrô xuất hiện từ dưới đáy biển, như là kết quả của Serpentinit của siêu mafic olivin với nước biển và một bề mặt pH với đại dương giàu carbon dioxide. Các miệng phun tạo thành một nguồn năng lượng hóa học bền vững bắt nguồn từ các phản ứng oxy hóa khử, trong đó chất cho điện tử (hydro phân tử) phản ứng với chất nhận điện tử (carbon dioxide); xem lý thuyết thế giới sắt-lưu huỳnh. Đây là những phản ứng tỏa nhiệt.
Vỡ nợ quốc gia
Đối với quốc gia vỡ nợ
Khi một quốc gia không trả được nợ, nhà nước nước đó sẽ hủy bỏ (hoặc bỏ qua, tùy thuộc vào quan điểm) các nghĩa vụ tài chính / các khoản nợ của mình đối với một số chủ nợ nhất định. Hiệu quả tức thì của việc này là giảm tổng số nợ và giảm các khoản thanh toán đối với lãi của khoản nợ đó. Tuy nhiên một vụ vỡ nợ có thể gây tổn hại nghiêm trọng đến uy tín của nhà nước quốc gia này đối với các chủ nợ, điều này cũng đồng nghĩa với việc có thể bị hạn chế khả năng quốc gia đó trong việc nhận được tín dụng từ thị trường vốn. Trong một số trường hợp, quốc gia cho vay có thể cố gắng phá hoại chủ quyền tiền tệ của quốc gia con nợ hoặc thậm chí tuyên chiến.
Phát sinh phi sinh học
Miệng phun thủy nhiệt biển sâu
Russell đã chứng minh rằng các miệng phun thủy nhiệt kiềm tạo ra một gradient hóa trị động lực proton abiogenic (PMF) trong đó các điều kiện lý tưởng cho một buồng ấp phát sinh sự sống phi sinh học. Các ngăn cực nhỏ của chúng "cung cấp một phương tiện tự nhiên để tập trung các phân tử hữu cơ," bao gồm các khoáng chất sắt-lưu huỳnh như mackinawite, tạo cho các tế bào khoáng chất này các đặc tính xúc tác mà Günter Wächtershäuser dự tính. Sự di chuyển của các ion qua màng phụ thuộc vào sự kết hợp của hai yếu tố: Hai gradient này kết hợp với nhau có thể được biểu thị như một gradient điện hóa, cung cấp năng lượng cho quá trình tổng hợp phát sinh sự sống phi học. Động lực proton có thể được mô tả như là thước đo của thế năng được lưu trữ dưới dạng sự kết hợp của proton và gradient điện thế qua màng (sự khác biệt về nồng độ proton và thế điện).
Szostak gợi ý rằng hoạt động địa nhiệt mang lại nhiều cơ hội hơn cho sự hình thành của sự sống trong các hồ mở nơi tích tụ khoáng chất. Năm 2010, dựa trên phân tích quang phổ của nước biển và nước khoáng nóng, Ignat Ignatov và Oleg Mosin đã chứng minh rằng sự sống có thể chủ yếu bắt nguồn từ nước khoáng nóng. Nước khoáng nóng có chứa các ion hydrocarbonat và canxi có phạm vi tối ưu nhất. Trường hợp này tương tự với nguồn gốc của sự sống trong các miệng phun thủy nhiệt, nhưng với các ion hydrocarbonat và canxi trong nước nóng. Nghiên cứu với các phân tích quang phổ được thực hiện ở Rupite, Bulgaria, với nước khoáng nóng có các ion canxi và hydrocarbonat, Anoxybacillus ruparies sp., vi khuẩn, vi khuẩn cổ và vi khuẩn lam Nước khoáng có độ pH từ 9–11. các phản ứng trong nước biển. Theo Melvin Calvin, một số phản ứng ngưng tụ-khử nước của các amino acid và nucleotit trong các khối peptide và acid nucleic riêng lẻ có thể diễn ra trong thủy quyển sơ cấp có độ pH 9–11 ở giai đoạn tiến hóa muộn hơn. Một số hợp chất này như acid hydrocyanic (HCN) đã được chứng minh trong các thí nghiệm của Miller. Đây là môi trường mà đá thạch nhũ đã được tạo ra. David Ward của Đại học Bang Montana đã mô tả sự hình thành của đá thạch nhũ trong nước khoáng nóng tại Công viên Quốc gia Yellowstone. Stromatolite tồn tại trong nước khoáng nóng và gần các khu vực có hoạt động núi lửa. Các quá trình đã phát triển ở vùng biển gần các mạch nước khoáng nóng. Năm 2011, Tadashi Sugawara từ Đại học Tokyo đã tạo ra một tế bào nguyên mẫu trong nước nóng.
Vỡ nợ quốc gia
Tham khảo
Thể loại:Kinh tế Thể loại:Chính sách kinh tế vĩ mô
Phát sinh phi sinh học
Miệng phun thủy nhiệt biển sâu
Nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa máy tính cho thấy rằng bề mặt của các phần tử khoáng bên trong miệng phun thủy nhiệt có các đặc tính xúc tác tương tự như của các enzym và có thể tạo ra các phân tử hữu cơ đơn giản, chẳng hạn như metanol (CH3OH) và acid fomic, axetic và pyruvic từ hòa tan CO2 trong nước nếu được phát động bởi điện áp đặt hoặc do phản ứng với H2 hoặc H2S.
Nghiên cứu được Martin báo cáo ở trên vào năm 2016 ủng hộ luận điểm rằng sự sống nảy sinh tại các miệng phun thủy nhiệt, rằng hóa học tự phát trong vỏ Trái Đất được thúc đẩy bởi tương tác đá và nước ở trạng thái không cân bằng nhiệt động lực học làm cơ sở cho nguồn gốc của sự sống  và rằng các dòng khởi nguyên của vi khuẩn cổ và vi khuẩn là sinh vật tự dưỡng phụ thuộc H2 có sử dụng CO2 làm chất nhận điện tử cuối cùng của chúng trong quá trình chuyển hóa năng lượng. Martin gợi ý, dựa trên bằng chứng này rằng LUCA "có thể đã phụ thuộc rất nhiều vào năng lượng địa nhiệt của miệng thủy nhiệt để tồn tại".
Các hồ thủy nhiệt dao động trên các đảo núi lửa hoặc tiền lục địa
Mulkidjanian và các đồng tác giả cho rằng môi trường biển không cung cấp sự cân bằng ion và thành phần phổ biến trong các tế bào, cũng như các ion được yêu cầu bởi các protein và ribozyme thiết yếu được tìm thấy trong hầu như tất cả các sinh vật sống, đặc biệt là đối với K+/Na+ tỷ lệ Mn2+, Zn2+ và nồng độ photphat. Môi trường duy nhất được biết đến mô phỏng các điều kiện cần thiết trên Trái Đất được tìm thấy trong các hồ thủy nhiệt trên cạn được cung cấp bởi các lỗ thông hơi. Ngoài ra, các mỏ khoáng trong những môi trường này dưới bầu không khí thiếu khí sẽ có độ pH thích hợp (trái ngược với các bể hiện tại trong môi trường có ôxy), chứa các kết tủa của khoáng chất sulfide ngăn chặn bức xạ tia cực tím có hại, có chu trình làm ướt/làm khô để cô đặc dung dịch chất nền đến nồng độ có thể chấp nhận được. đến sự hình thành tự phát các polymer của acid nucleic, polyeste và depsipeptide, cả bằng các phản ứng hóa học trong môi trường thủy nhiệt, cũng như do tiếp xúc với tia UV trong quá trình vận chuyển từ lỗ thông hơi đến các bể lân cận. Môi trường tiền sinh vật được giả thuyết của chúng tương tự như môi trường lỗ thông hơi dưới đáy đại dương thường được giả thuyết nhất, nhưng bổ sung thêm các thành phần giúp giải thích các đặc thù được tìm thấy trong quá trình tái tạo Tổ tiên Chung phổ quát Cuối cùng (LUCA) của tất cả các sinh vật sống.
Colín–García và cộng sự. (2016) thảo luận về những thuận lợi và khó khăn của các miệng phun thủy nhiệt khi là môi trường nguyên thủy. Họ đề cập đến các phản ứng gắng sức trong các hệ thống như vậy có thể là một nguồn năng lượng tự do thúc đẩy các phản ứng hóa học, bổ sung cho tính đa dạng khoáng chất cao của chúng, ngụ ý cảm ứng các gradient hóa học quan trọng, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho sự tương tác giữa chất cho và chất nhận điện tử. Colín–García và cộng sự. (2016) cũng tóm tắt một loạt các thí nghiệm được đề xuất để kiểm tra vai trò của các miệng phun thủy nhiệt trong quá trình tổng hợp tiền sinh học.
Tro núi lửa trong đại dương
Geoffrey W. Hoffmann đã lập luận rằng một sự kiện tạo nên hạt nhân phức tạp là nguồn gốc của sự sống liên quan đến cả polypeptide và acid nucleic tương thích với thời gian và không gian có sẵn trong các đại dương nguyên sinh của Trái Đất Hoffmann gợi ý rằng tro núi lửa có thể tạo ra nhiều hình dạng ngẫu nhiên cần thiết trong sự kiện tạo nên hạt nhân phức tạp đã được công nhận. Khía cạnh này của lý thuyết có thể được kiểm tra bằng thực nghiệm.
Sinh quyển nóng sâu của Gold
Vào những năm 1970, Thomas Gold đề xuất lý thuyết cho rằng sự sống phát triển lần đầu tiên không phải trên bề mặt Trái Đất mà ở dưới bề mặt vài km. Người ta khẳng định rằng việc phát hiện ra sự sống của vi sinh vật bên dưới bề mặt của một thiên thể khác trong Hệ Mặt trời của chúng ta sẽ cho thấy lý thuyết này đáng tin cậy. Gold cũng khẳng định rằng một lượng nhỏ thức ăn từ một nguồn sâu, không thể tiếp cận, là cần thiết để tồn tại vì sự sống phát sinh trong một vũng vật chất hữu cơ có khả năng tiêu thụ hết thức ăn và bị tuyệt chủng. Lý thuyết của Gold cho rằng dòng chảy của thức ăn như vậy là do khí methan nguyên thủy thoát ra từ lớp vỏ Trái Đất; Các giải thích thông thường hơn về nguồn cung cấp thức ăn của các vi sinh vật sâu (tránh xa các hợp chất carbon trầm tích) là các sinh vật này tồn tại nhờ hydro được giải phóng bởi sự tương tác giữa nước và (khử) các hợp chất sắt trong đá.
Giả thuyết bãi biển phóng xạ
Zachary Adam tuyên bố rằng các quá trình thủy triều xảy ra trong thời gian Mặt trăng ở gần hơn nhiều có thể tập trung các hạt uranium và các nguyên tố phóng xạ khác ở mực nước cao trên các bãi biển nguyên thủy, nơi chúng có thể chịu trách nhiệm tạo ra các khối xây dựng sự sống. Theo các mô hình máy tính, một mỏ chứa các chất phóng xạ như vậy có thể cho thấy phản ứng hạt nhân tự duy trì giống như phản ứng được tìm thấy trong vỉa quặng uranium Oklo ở Gabon. Cát bãi biển phóng xạ như vậy có thể đã cung cấp đủ năng lượng để tạo ra các phân tử hữu cơ, chẳng hạn như amino acid và đường từ acetonitril trong nước. Vật liệu monazit phóng xạ cũng giải phóng photphat hòa tan vào các vùng giữa các hạt cát, làm cho nó trở nên "dễ tiếp cận" về mặt sinh học. Do đó, các amino acid, đường và phốt phát hòa tan có thể đã được sản xuất đồng thời, theo Adam. Phóng xạ actinides, bỏ lại phía sau trong một số tập trung bởi các phản ứng, có thể đã hình thành một phần của khu phức hợp kim loại hữu cơ. Những phức hợp này có thể là chất xúc tác ban đầu quan trọng cho các quá trình sống.
John Parnell đã gợi ý rằng một quá trình như vậy có thể cung cấp một phần "yếu tố quan trọng của sự sống" trong giai đoạn đầu của bất kỳ hành tinh đá ướt sơ khai nào, miễn là hành tinh này đủ lớn để tạo ra một hệ thống kiến tạo mảng mang các khoáng chất phóng xạ đến bề mặt. Vì Trái Đất sơ khai được cho là có nhiều mảng nhỏ hơn, nên nó có thể đã cung cấp một môi trường thích hợp cho các quá trình như vậy.
Nguyên lý nhiệt động lực học: Năng lượng và entropy
Tương tự, nó đã được nhận ra  ngay từ đầu là sự sống đòi hỏi sự mất entropy, hay còn gọi là mất trật tự, khi các phân tử tự tổ chức thành vật chất sống. Định luật thứ hai của nhiệt động lực học này cần được xem xét khi sự tự tổ chức của vật chất ở mức độ phức tạp cao hơn xảy ra. Bởi vì cơ thể sống là máy móc, Luật thứ hai cũng áp dụng cho sự sống.
Do đó, trái với quan điểm ngây thơ về Định luật thứ hai, sự xuất hiện của sự sống và sự phức tạp gia tăng không mâu thuẫn với quy luật này: Thứ nhất, một sinh vật sống tạo ra trật tự ở một số nơi (ví dụ như cơ thể sống hoặc nơi ở của nó) với phí tổn là sự gia tăng entropy ở nơi khác (ví dụ như sản xuất nhiệt và chất thải). Thứ hai, Định luật thứ hai của nhiệt động lực học thực sự dự đoán sự gia tăng độ phức tạp và các mối tương quan giữa một hệ thống và môi trường xung quanh nó, khi trải qua sự tương tác – với trí nhớ và sự thích nghi di truyền là những ví dụ về mối tương quan như vậy giữa một sinh vật sống và môi trường của nó.
Thu nhận năng lượng miễn phí
Bernal đã nói trong thí nghiệm Miller–Urey rằng"Nó không đủ để giải thích sự hình thành của các phân tử như vậy, điều cần thiết là giải thích vật lý-hóa học về nguồn gốc của các phân tử này gợi ý sự hiện diện của các nguồn thích hợp và chìm cho năng lượng tự do."Nhiều nguồn năng lượng có sẵn cho các phản ứng hóa học trên Trái Đất sơ khai. Ví dụ, nhiệt (chẳng hạn như từ các quá trình địa nhiệt) là một nguồn năng lượng tiêu chuẩn cho hóa học. Các ví dụ khác bao gồm ánh sáng mặt trời và phóng điện (sét), trong số những người khác. Trên thực tế, sét là một nguồn năng lượng hợp lý cho nguồn gốc của sự sống, vì chỉ ở vùng nhiệt đới, sét đánh khoảng 100 triệu lần một năm.
Các mô phỏng trên máy tính cũng cho thấy rằng sự xâm thực trong các hồ chứa nước nguyên thủy như phá sóng biển, suối và đại dương có thể dẫn đến sự tổng hợp các hợp chất sinh học.
Các phản ứng không thuận lợi cũng có thể được thúc đẩy bởi các phản ứng thuận lợi cao, như trong trường hợp hóa học sắt-lưu huỳnh. Ví dụ, điều này có lẽ rất quan trọng đối với quá trình cố định carbon (sự chuyển đổi carbon từ dạng vô cơ thành dạng hữu cơ). Sự cố định carbon bằng phản ứng của CO 2 với H 2 S thông qua hóa học sắt-lưu huỳnh là thuận lợi, và xảy ra ở pH trung tính và 100 °C. Bề mặt sắt-lưu huỳnh, có nhiều gần các miệng phun thủy nhiệt, cũng có khả năng tạo ra một lượng nhỏ amino acid và các chất chuyển hóa sinh học khác.
Tự tổ chức
Trong những năm gần đây, người ta ngày càng thấy rõ rằng tồn tại rất nhiều ví dụ trong các hệ thống vật lý và hóa học, nơi các cấu trúc không gian, thời gian hoặc không gian được tổ chức tốt phát sinh từ các trạng thái hỗn loạn. Hơn nữa, cũng như trong các cơ thể sống, hoạt động của các hệ thống này chỉ có thể được duy trì bởi một dòng năng lượng (và vật chất) xuyên suốt qua chúng. Trái ngược với những cỗ máy do con người tạo ra, được thiết kế để thể hiện những cấu trúc và chức năng đặc biệt, những cấu trúc này phát triển một cách tự phát – chúng tự tổ chức...
Cấu trúc phân tán
Lý thuyết này giả định rằng dấu hiệu của nguồn gốc và sự tiến hóa của sự sống là cấu trúc phân tán cực nhỏ dưới ánh sáng UVC của các sắc tố hữu cơ và sự sinh sôi của chúng trên toàn bộ bề mặt Trái Đất. Cuộc sống ngày nay làm tăng sản lượng entropi của Trái Đất trong môi trường Mặt trời bằng cách phân tán tia cực tím và photon nhìn thấy thành nhiệt thông qua các sắc tố hữu cơ trong nước. Nhiệt này sau đó xúc tác cho một loạt các quá trình tiêu tán thứ cấp như chu trình nước, các dòng hải lưu và gió, bão, v.v.
Tự tổ chức bằng các cấu trúc phân tán
Tuy nhiên, các quá trình không thể đảo ngược và các hệ thống sống ít hơn nhiều, không thể được phân tích thuận tiện dưới góc độ này cho đến khi Lars Onsager, và sau đó là Ilya Prigogine, phát triển một chủ nghĩa hình thức toán học thanh lịch để xử lý "sự tự tổ chức" của vật chất dưới một tiềm năng hóa học tổng quát. Chủ nghĩa hình thức này được gọi là Nhiệt động lực học không thể đảo ngược cổ điển và Prigogine được trao giải Nobel Hóa học năm 1977 "vì những đóng góp của ông cho nhiệt động lực học không cân bằng, đặc biệt là lý thuyết về cấu trúc tiêu tán ". Phân tích của Prigogine cho thấy rằng nếu một hệ thống được để phát triển dưới một tiềm năng bên ngoài áp đặt, vật chất có thể tự tổ chức (giảm entropi của nó) tạo thành cái mà ông gọi là "cấu trúc tiêu tán", điều này sẽ làm tăng sự tiêu tán của tiềm năng áp đặt bên ngoài (tăng cường toàn cầu sản xuất entropy). Nhiệt động lực học không cân bằng kể từ đó đã được áp dụng thành công vào việc phân tích các hệ thống sống, từ sản xuất sinh hóa ATP đến tối ưu hóa các con đường trao đổi chất của vi khuẩn để hoàn thiện hệ sinh thái.
Các giọt polyester không màng
Các nhà nghiên cứu Tony Jia và Kuhan Chandru đã đề xuất rằng các giọt polyeste không màng có thể có ý nghĩa quan trọng trong Nguồn gốc sự sống. Do tính chất "lộn xộn" của hóa học tiền sinh học, sự hình thành tự phát của những giọt tổ hợp này có thể đã đóng một vai trò trong quá trình phân bào sớm trước khi có sự đổi mới của túi lipid. Chức năng của protein bên trong và chức năng của RNA khi có một số giọt polyester nhất định được chứng minh là được bảo toàn trong các giọt. Ngoài ra, các giọt có khả năng dàn dựng, bằng cách cho phép các chất béo tập hợp xung quanh chúng có thể ngăn chặn sự rò rỉ vật liệu di truyền.
Các vi cầu proteinoid
Các amino acid đã kết hợp để tạo thành proteinoid, và các proteinoid đã kết hợp để tạo thành các hạt cầu nhỏ mà Fox gọi là "vi cầu". Proteinoids của ông không phải là tế bào, mặc dù chúng hình thành các khối và chuỗi gợi nhớ đến vi khuẩn lam, nhưng chúng không chứa acid nucleic chức năng hoặc bất kỳ thông tin mã hóa nào. Dựa trên những thí nghiệm như vậy, Colin Pittendrigh đã tuyên bố vào năm 1967 rằng "các phòng thí nghiệm sẽ tạo ra một tế bào sống trong vòng mười năm", một nhận xét phản ánh sự ngây thơ điển hình đương thời về sự phức tạp của cấu trúc tế bào.
Thế giới lipid
Lý thuyết thế giới lipid giả định rằng vật thể tự nhân bản đầu tiên giống như lipid. Người ta đã biết rằng các phospholipid tạo thành lớp kép lipid trong nước khi bị kích động – cấu trúc tương tự như trong màng tế bào. Những phân tử này đã không có mặt trên trái đất, nhưng khác amphiphilic phân tử chuỗi dài cũng tạo màng. Bên cạnh đó, các cơ quan này có thể mở rộng (bằng cách chèn các lipid bổ sung), và dưới mở rộng quá mức có thể trải qua tách tự phát mà bảo tồn cùng kích thước và thành phần lipid trong hai progenies. Ý tưởng chính trong lý thuyết này là thành phần phân tử của các thể lipid là cách sơ khai để lưu trữ thông tin, và sự tiến hóa đã dẫn đến sự xuất hiện của các thực thể polymer như RNA hoặc DNA có thể lưu trữ thông tin một cách thuận lợi. Các nghiên cứu về mụn nước từ các amphiphile tiền sinh học cho đến nay vẫn chỉ giới hạn trong các hệ thống chứa một hoặc hai loại amphiphiles. Điều này trái ngược với đầu ra của các phản ứng hóa học tiền sinh học được mô phỏng, thường tạo ra các hỗn hợp rất không đồng nhất của các hợp chất. Trong giả thuyết về màng hai lớp lipid bao gồm một hỗn hợp của các hợp chất amphiphilic khác nhau, có khả năng xảy ra một số lượng lớn các kết hợp có thể có về mặt lý thuyết trong sự sắp xếp của các amphiphile này trong màng. Trong số tất cả những sự kết hợp tiềm năng này, một sự sắp xếp cục bộ cụ thể của màng sẽ có lợi cho việc tạo thành siêu vòng, thực sự là một phản hồi tích cực bao gồm hai chất xúc tác lẫn nhau được đại diện bởi một vị trí màng và một hợp chất cụ thể bị mắc kẹt trong túi.. Các cặp vị trí/tổ hợp như vậy được truyền sang các túi con dẫn đến sự xuất hiện của các dòng khác biệt của các túi có thể cho phép chọn lọc tự nhiên Darwin can thiệp.
Tế bào nguyên mẫu
nhỏ|Ba cấu trúc chính [[phospholipid hình thành tự phát trong dung dịch: liposome (bilayer kín), micelle và bilayer (một lớp màng kép).]] Tế bào nguyên mẫu là một tập hợp lipid hình cầu, tự tổ chức, tự sắp xếp, được đề xuất như một bước đệm cho nguồn gốc của sự sống. Một câu hỏi trọng tâm trong quá trình tiến hóa là các tế bào nguyên mẫu đơn giản hình thành lần đầu và khác nhau như thế nào trong việc đóng góp sinh sản cho thế hệ sau thúc đẩy sự tiến hóa của sự sống. Mặc dù vẫn chưa đạt được một tế bào nguyên hàm chức năng trong môi trường phòng thí nghiệm, nhưng có những nhà khoa học cho rằng mục tiêu này hoàn toàn có thể đạt được.
Các túi tự lắp ghép là thành phần chủ yếu của tế bào nhân sơ. Định luật thứ hai của nhiệt động lực học yêu cầu vũ trụ vận động theo hướng mà entropy tăng lên, tuy nhiên sự sống được phân biệt bởi mức độ tổ chức tuyệt vời của nó. Do đó, một ranh giới là cần thiết để tách các quá trình sống khỏi vật chất không sống. Các nhà nghiên cứu Irene Chen và Szostak trong số những người khác, cho rằng các đặc tính hóa lý đơn giản của tế bào nguyên sinh cơ bản có thể làm phát sinh các hành vi thiết yếu của tế bào, bao gồm các hình thức sơ khai của cạnh tranh sinh sản khác biệt và tích trữ năng lượng. Những tương tác hợp tác như vậy giữa màng và các chất được bao bọc của nó có thể giúp đơn giản hóa quá trình chuyển đổi từ các phân tử tái tạo đơn giản sang các tế bào thực sự. Hơn nữa, sự cạnh tranh đối với các phân tử màng sẽ tạo lợi thế cho các màng ổn định, cho thấy một lợi thế chọn lọc cho sự phát triển của các acid béo liên kết chéo và thậm chí cả các phospholipid ngày nay. Sự bao bọc vi mô như vậy sẽ cho phép trao đổi chất bên trong màng, trao đổi các phân tử nhỏ nhưng ngăn cản sự di chuyển của các chất lớn qua màng. Những ưu điểm chính của việc đóng gói bao gồm tăng khả năng hòa tan của hàng hóa chứa bên trong viên nang và tích trữ năng lượng ở dạng gradient điện hóa.
Một cách tiếp cận khác đối với khái niệm về tế bào nguyên mẫu liên quan đến thuật ngữ "chemoton" (viết tắt của "Chemical automaton") dùng để chỉ một mô hình trừu tượng cho đơn vị cơ bản của sự sống do nhà sinh học lý thuyết người Hungary Tibor Gánti đưa ra. Nó là bản tóm tắt tính toán lâu đời nhất được biết đến của một tế bào nguyên mẫu. Gánti hình thành ý tưởng cơ bản vào năm 1952 và hình thành khái niệm này vào năm 1971 trong cuốn sách Các nguyên tắc của cuộc sống (ban đầu được viết bằng tiếng Hungary và chỉ được dịch sang tiếng Anh vào năm 2003). Ông phỏng đoán chemoton là tổ tiên ban đầu của tất cả các sinh vật, hoặc tổ tiên chung phổ quát cuối cùng.
Giả thiết cơ bản của mô hình chemoton là sự sống về cơ bản và về cơ bản phải có ba đặc tính: trao đổi chất, tự sao chép và một màng kép. Các chức năng trao đổi chất và sao chép cùng nhau tạo thành một hệ thống phụ tự xúc tác cần thiết cho các chức năng cơ bản của sự sống, và một màng bao bọc hệ thống con này để ngăn cách nó với môi trường xung quanh. Do đó, bất kỳ hệ thống nào có các đặc tính như vậy đều có thể được coi là còn sống, và nó sẽ chịu sự chọn lọc tự nhiên và chứa thông tin tế bào tự duy trì. Một số người coi mô hình này là một đóng góp đáng kể cho nguồn gốc của sự sống vì nó cung cấp một triết lý về các đơn vị tiến hóa.
Tuy nhiên, một nghiên cứu năm 2012 do Mulkidjanian thuộc Đại học Osnabrück dẫn đầu, cho thấy rằng các vũng hơi địa nhiệt ngưng tụ và làm mát trong đất liền có những đặc điểm lý tưởng cho nguồn gốc của sự sống. Vào năm 2002, các nhà khoa học đã xác nhận rằng bằng cách thêm đất sét montmorillonite vào dung dịch của các mixen acid béo (các quả cầu lipid), đất sét đã tăng tốc độ hình thành mụn nước lên gấp 100 lần. Hơn nữa, các nghiên cứu gần đây đã phát hiện ra rằng các hành động lặp đi lặp lại của quá trình mất nước và bù nước đã giữ lại các phân tử sinh học như RNA bên trong các tế bào lipid được tìm thấy trong các suối nước nóng và cung cấp các tiền đề cần thiết cho quá trình tiến hóa do chọn lọc tự nhiên.
Sự hình thành túi lipid trong nước ngọt
Bruce Damer và David Deamer đã đi đến kết luận rằng màng tế bào không thể hình thành trong nước biển mặn, và do đó phải có nguồn gốc từ nước ngọt. Trước khi các lục địa hình thành, vùng đất khô hạn duy nhất trên Trái Đất sẽ là các đảo núi lửa, nơi nước mưa sẽ tạo thành các ao, nơi lipid có thể hình thành ở giai đoạn đầu tiên hướng tới màng tế bào. Những tiền thân của các tế bào thật này được cho là đã hoạt động giống như một siêu tổ chức hơn là các cấu trúc riêng lẻ, nơi các màng xốp chứa các phân tử sẽ lọt ra ngoài và xâm nhập vào các tế bào nguyên mẫu khác. Chỉ khi các tế bào thực sự tiến hóa, chúng mới dần dần thích nghi với môi trường mặn hơn và đi vào đại dương.
Túi bao gồm hỗn hợp các chất sinh hóa giống RNA
Một mô hình tế bào nguyên mẫu khác là Jeewanu. Được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1963 từ các khoáng chất đơn giản và các chất hữu cơ cơ bản khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, nó vẫn được ghi nhận là có một số khả năng trao đổi chất, sự hiện diện của màng bán thấm, amino acid, phospholipid, carbohydrate và các phân tử giống RNA. Tuy nhiên, bản chất và đặc tính của Jeewanu vẫn phải được làm rõ.
Tương tác tĩnh điện gây ra bởi các peptide ngắn, tích điện dương, kỵ nước, chứa 7 amino acid có chiều dài hoặc ít hơn, có thể gắn RNA vào màng túi, màng tế bào cơ bản.