Abiogeneza

**Abiogeneza** ili  **biopoeza** prirodni je proces postanka prvog života iz nežive materije kao što su jednostavni organski spojevi. Vjeruje se da se desila prije 3,8 do 4,1 milijardi godina, a istraživana je u kombinaciji laboratorijskih eksperimenata i genetičkih informacija recentnih organizama. Tako je bilo moguće doći do razumnih pretpostavki o tome koji su hemijski procesi  doveli do nastanka živih sistema. Abiogeneza se proučava  sa tri glavna aspekta: 
*geofizički, 
*hemijski i 
*biološki, a eksperimenti se danas sve češće temelje na pokušaju sinteze sva tri područja.

Mnogi pristupi istražuju kako su nastale samoreplicirajuće molekule, a   danas  je najprihvaćenija hipoteza da je život na Zemlji potekao preko  RNK  prapočetaka,  iako možda život  utemeljen  na replikaciji RNK nije bio prvi koji je postojao. Miller-Ureyev i slični eksperimenti su demonstrirali da aminokiseline, koje su osnovni sastojci života, mogu biti sintetizirane iz anorganskih spojeva,  u uvjetima za koje se pretpostavlja da su slični onima u  ranim fazama postojanja planete Zemlja. Brojni se fokusiraju na to kako je kataliza u hemijskim sistemima mogla omogućiti nastanak prekursorskih molekula, koje su   za samoeophodne za replikaciju.  Tako složene organske molekule, koje su  pronađene u Sunčevom sistemu  i međuzvjezdanom prostoru, mogle su biti početni materijal za razvoj života na Zemlji. Prema hipotezi panspermije,  mikroskopski život  bi mogao postojati širom  svemira i biti raznošen meteoritima, asteroidima i ostalim manjim nebeskim tijelima. Spekulira se na temu da je biohemija  života počela odmah nakon Velikog praska, prije 13.8 milijardi godina, tokom epohe kada je svemir bio star „samo“ 10 do 17 miliona godina.

Zemlja je, unatoč svemu,  jedino mjesto u svemiru za koje  se pouzdano zna da je kolijevka života. Procjenjuje se da starost Zemlje iznosi oko 4,54 milijardi godina, a najraniji nepobitni dokaz života na njoj potiče od prije 3,5 milijardi godina, iz  epohe eoarhaika. Pronađeni su fosili mikroskopskih  oblika života  u 3,48 milijardi godina starom pješčenjacima Zapadne Australijje. Drugi stariji fizički dokazi supstanci biološkog podrijekla jesu grafiti u 3,7 milijardi godina starim metasedimentnim stijenama, koje  su otkrivene na jugozapadnom dijelu Grenlanda  i *ostaci biotičkog života', koji potiču od prije  4,1 milijardi godina, a nađeni su u  starim stijenama Zapadne Australije. Prema jednom od istraživanja. *Ako se život na Zemlji pojavio relativno brzo ... onda bi mogao biti uobičajen i u svemiru.*

==Rani geofizički uvjeti==
Prema nedavnim istraživanjima, potpomognutim  kompjuterskim modelima,  složene organske molekule, potrebne za život,  mogle su se formirati u protoplanetarnom disku svemirske prašine koji je obavijao [[Sunce]] prije formiranja Zemlje. [[Kompjuter]]ske analize ukazuju da se isti proces mogao zbiti i oko drugih zvijezda koje su  okružene planetama. Vjeruje se da je Zemlja u doba [[hadij]]a imala sekundarnu [[atmosfera|atmosferu]] stvorenu oslobađanjem plinova iz stijena, koje su  nastale od velikih planetezimalnih čvrstih objekata, pri  sudarima sa Zemljom. |đPrvo se smatralo da se Zemljina tadašnja atmosfera sastojala od hidirda –[[metan]]a, [[amonijak]]a i [[voda|vodene pare]], te  da se  početak života pojavio u takvim uvjetima,  pogodnim za formiranje [[organski spoj|organskih molekula]]. Prema kasnijim modelima, koji su  zasnovani na proučavanju starih  [[mineral]]a, u kasnom hadiju, atmosfera se  uglavnom sastojala od [[dušik]]a i [[ugljendioksid]]a, uz manje količine [[ugljik-monoksid]]a, [[vodik]]a i spojeva [[sumpor]]a. Kako  je Zemlji nedostajala gravitacija kojom bi se zadržao molekulski vodik, ta se komponenta vjerojatno brzo izgubila, već  tokom hadija,  zajedno s nekim drugim prvobitnim inertnim plinovima. [[Otopina]]  [[ugljendioksid|CO2]] u vodi je doprinijele da mora budu blago kisela, uz  [[pH vrijednost]] oko 5,5.  Tadašnja atmosfera se opisuje kao *gigantski produktivni hemijski laboratorij na otvorenom*.  Bila je slična  mješavini plinova koju oslobađaju [[vulkan]]i, a takva se i danas upotrebljava  u proučavanju abiotskih  hemijskih pojava i procesa. Okeani su se najvjerojatnije pojavili u periodu hadija,  oko 200 miliona godina nakon Zemljinog formiranja i to u vrućim uvjetima,  sa temperaturama od oko 100 °C. A  [[pH vrijednost]] je bila, vjeruje se, oko 5,8  i  brzo se povećavala prema neutralnoj. Na to posebno upućuje datiranje 4,404 milijardi godina starih kristala cirkona sa planine [[Narryer]] u Zapadnoj Australiji,  što ukazuje da su okeani i kontinentalna kora već  postojali,  unutar perioda od oko  150 miliona godina nakon formiranja Zemlje. Unatoč vjerovatno povećanoj vulkanskoj aktivnosti i postojanju brojnih manjih [[tektonska ploča|tektonskih ploča]], predloženo je  da je, prije između 4,4 i 4,3 milijardi godina, Zemlja bila vodena sredina  sa veoma malo ili nimalo kontinentalne kore,  sa ekstremno turbulentnom [[atmosfera|atmosferom]] i [[hidrosfera|hidrosferom]], koje su bile  izložene visokoj razini [[ultraljubičasto zračenje|ultraljubičastog]] (UV) i kosmičkog zračenja,  sa učestalim udarima [[meteor]]a.  [[Hadij]]sko okruženje je  bilo izuzetno opasno  za današnje oblike života. Česti sudari s velikim objektima (promjera i do 500 kilometara) bili bi dovoljni da steriliziraju planetu i dovedu do potpunog [[evaporacija|isparavanja]] današnjih okeana  i ostalih vodnih površina unutar nekoliko mjeseci konstantnih udara, a vrela para bi zajedno s plinovima iz stijena stvarala oblake na visokoj [[nadmorska visina|nadmorskoj visini]], a  koji bi u potpunosti prekrili planetu. Protokom  vremena  bi na nižim visinama počele kiše, a visina oblaka bi se postepeno smanjivala tokom idućih 2.000 godina,  što bi povratilo okeane na njihovu prvobitnu dubinu, ali tek nakon 3.000 godina poslije udara.

==Najraniji biološki dokazi prisuztva života na Zemlji==
Postojeći dokazi upućuju da je rani život na Zemlji sigurno postojao prije najmanje 3,5 milijardi godina tokom [[eoarhaik]]a, o čemu svjedoče fizički dokazi grafita biološkog porijkla u metasedimentnim stijenama jugozapadnog [[Grenland]], koji su datirani na oko 3,7 milijardi godina prije današnjice, kao  i fosili mikroorganizama u 3,48 milijardi godina starom pješčenjaku iZapadne Australije. Okeanograf  [[Gustaf O. Arrhenius]]  pronašao je 3,7 milijardi godina stare  dokaze ranog života,  u stijenama otoka [[Akilia]],  blizu jugozapadnog Grenlanda. Koristeći spektrometrijsku analizu,  identificirao je [[radiougljik|izotope ugljika]], koji su nedvojbeno  biološkog porijekla.  Na Strelley Poolu, u Pilbarra regiji Zapadne Australije,  pronađeni su [[fosil]]ni  ostaci života koji upućuju na [[turbelaria|tubularne]] ćelije koje su  [[autotrof]]no – fotosintezom oksidirale [[sumpor]],  u nedostatku [[kisik]]a. Nedavno su geohemičari sa Univerziteta  Kalifornija, Los Angeles (UCLA) pronašli dokaze da je život vjerojatno postojao na Zemlji pri najmanje 4,1 milijardiu godina – 300  miliona godina prije nego što su na to upućivala pretrhodna  istraživanja.

U ranijem  periodu Planete, između 3,8 i 4,1 milijardu godina,  promjene u orbitama gigantskih planeta vjerojatno su dovele do teškog bombardiranja [[asteroid]]ima i [[kometa]]ma.[  Da je život postojao u to vrijeme, udari bi sterilizirali Zemlju. Geološki gledano, hadijska Zemlja je  trebala biti daleko aktivnija nego u bilo koje drugo doba svoje prošlosti.  Istraživanja meteorita su pokazala da su [[radioaktivni izotopi]], kao što je  [[aluminij]]-26 s dužinom poluživota od 7,17×105 godina i [[kalij|kalija-40]],  s poluživotom od 1,250×109 godina, pretrežno  proizveden u supernovama, bili daleko češći.
 
Istraživanje Kevina A. Mahera i Davida J. Stevensona pokazalo je da duboko hidrotermno okružje pruža povoljne uvjete za nastanak života,  čime se abiogeneza mogla ostvariti vrlo rano, već  u periodu između 4,0 do 4,2 milijardi godina prije današnjice.  S druge strane, ukoliko se odvila saamo na površini Zemlje, mogla se najranije desiti u razdoblju od prije 3,7 do 4 milijarde godina.

==Historija==
==Spontana generacija==
Hipoteza o „spontanoj  generaciji“ počiva na stanovištu da  se i sada  određeni oblici  života spontano rađaju iz nežive materije, kao  npr. [[muha|muhe]]  iz pokvarenog mesa ili pčele iz cvijeća,  što su njene pristalice imenovali [[heterogeneza|heterogenezom]]. Takvo vjerovanje, historijske korijene ima još od  [[Aristotel]]ovog  učenja  i  antičke grčke [[filozofija|filozofije]], a  podžavali su ga i  zapadni učenjaci sve do 19. stoljeća. Smatralo  se da se određeni, kompleksni živi organizmi spontano stvaraju iz raspadajućih organskih sastojaka. Prema Aristotelu, bila je lahko uočljiva istina da lisne uši dolaze iz rose koja pada na biljke, muhe iz truhle materije, miševi iz prljavog sijena itd. U 17. stoljeću,  započeto je  provjeravanje  takvih i sličnih  pretpostavki.  Tako je [[1646]]. [[Thomas Browne]] objavio je  djelo *Pseudodoxia Epidemica*  koje je opovrgava  lažna vjerovanja. Njegov suvremenik, [[Alexnder Ross]] pokušao ga je osporiti, uz  optužbe da dovodi u pitanje razum, osjetila i iskustvo. U [[1665]]., [[Robert Hooke]] objavljuje  prve crteže [[mikroorganizm]]a, a zazim je, [[1676]].,  [[Antonie van Leeuwenhoek]]  je opisao i nacrtao mikroorganizme za koje se danas zna da su bili [[protozoa]] (praživotinje) i [[bakterije]]. Mnogi su tada smatrali da su mikroorganizmi dokaz [[spontana generacija|spontane generacije]]  jer su pretpostavljali da su suviše jednostavni za [[spolno razmnožavanje]], a nespolno putem [[mitoza|ćelijske diobe]]  još nije bilo poznato. Van Leeuwenhoeka su zaintrigirale  tada prihvaćene ideje da muhe spontano nastaju iz truleži, a žabe iz mulja. Demonstriranjem  raznih eksperimente – od  otvorene i zatvorene inkubacije mesa do detaljnog proučavanja razmnožavanja [[insekt|insekata]] – do  1680-ih je postao siguran da je ideja o spontanoj generaciji neodrživa.

Prvi poznati eksperimentalni dokaz protiv mogućnosti pojave spontane generacije, ipak se  pojavio trek kada je  [[1668]]. [[Francesco Redi]] pokazao da se u mesu ne pojavljuju crvi ukoliko se muhama onemogući da polažu jajašca na meso. Postupno se isto potvrdilo za sve testirane više i vidljive organizme. Prva alternativa je bila  [[teorija biogeneze]], tj. da jer svako živo biće  nastalo iz već postojećeg živog bića ([[latinski jezuk|lal.]] *omne vivum ex ovo* = sve živo iz jajeta). U [[1768]]., [[Lazzaro Spallanzani]] je  pokazao da su [[mikrob]]i prisutni u zraku te se mogu ubiti kuhanjem u ključaloj vodi. Nakon toga, [[1861]]. [[Louis Pasteur]] je u seriji eksperimenata demonstrirao  nalaz da se organizmi kao što su [[bakterije]]  i [[kvasci]]  ne pojavljuju spontano u samoj  sterilnoj,  bogatoj hranljivoj podlozi,  već samo onda kadas tu  dospiju izvana. Zahvaljujući i  Pasteurovim i ostalim  dokazima,  do sredine 19. stoljeća,  teorija biogeneze je nakupila toliko podrške, da je teorija spontane generacije bila uspješno opovrgnuta.


==Porijeklo termina *biogeneza* i *abiogeneza*==
Prvo spominjanje izraza  *biogeneza* se uobičajeno pripisuje ili Henryju Charltonu Bastianu ili Thomasu Henryju Huxleyju.  Bastian ga je upotrijebio oko [[1869]].,  u neobjavljenom razgovoru s Johnom Tyndallom, upotrebljavajući ga u značenju *porijeklo života* ili *početak*. U [[1870]]., Huxley je,  u svojstvu  Britanskog društva za unapređenje  nauke objavio  pismo naslovom *Biogeneza i abiogeneza*. Upotrebio je termin biogeneza suprotno od Bastianpoda i uveo pojam abiogeneze za postanak  živoga iz nežive materije. Zbog drugačije upotrebe ovog termina, Bastian je,  [[1871]]. u predgovoru svoje knjige uveo novi termin *archebiosis*  za proces postanka života, za ono što je prethodno nazivao biogenezom, ali je Huxley za to uveo termin abiogeneza dok je biogeneza koristio samo za postanak živog od prethodno živog.

==Pasteur i Darwin==


Pasteur je [[1864]]. zabilježio: *Nikad se doktrina spontane generacije neće oporaviti od ovog smrtonosnog udarca jednostavnim eksperimentom*. Alternativna hipoteza porijekla života bila je nastanak Zemaljskog  života negdje drugdje u svemiru. Bernal je to  kritizirao tvrdeći da je ona istovjetna drugim hipotezama baziranim nametafizičkim, duhovnim predlošcima i da se svodi na stvaranje [[dizajn]]om, odnosno kreacijuom. Po njemu takva bi teorija o porijeklu života bila nenaučna, a  brojni naučnici su život shvatali kao  rezultat neke unutrašnje *životne sile* ([[latinsi jezik|lat.]] *vis vitalis*)  čiji je posebni pobornik bio Henri Bergson,  u kasnom  dijelu 19. stoljeća.

Koncept [[evolucija|evolucije]] [[Charles Darwin|Charlesa Darwina]]  okončao je eru  metafizičkih  [[teologija|teoloških]] pretpostavki. U pismu [[Joseph Dalton Hooker|Josephu Daltonu Hookeru]],  1. februara  [[1871]]., Darwin se osvrnuo na pitanje porijekla života, uz napomenu da je prvobitna iskra života mogla nastati u malom, toplom [[jezero|jezeru]] koje je bilo bogato raznim solima [[amonijak]]a i [[fosfor]]a u kombinaciji sa [[svjetlost|sasvjetlošću]], [[toplota|toplotom]] i [[elektricitet]]om,  što je moglo dovesti do stvaranja [[protein]]skih sastojaka spremnih za daljnji razvoj  kompleksnijih  promjena. Naveo je i kako bi se danas takva početna materija raspala ili apsorbirala,  što se nije moglo desiti u vremenima prije postanka živih bića. Ukratko, istraživanje pojave života ovisno je o umjetnoj proizvodnji [[organski spoj|organskih komponenti]]  u sterilnim uvjetima laboratorija.

==Hipoteza o primordijalnoj juhi==

Sve do [[1924]]., nije bilo novih značajnijih istraživanja ili teorija o porijeklu života. ]Tada je [[Aleksandar Ivanovič Oparin]] došao do zaključka da [[kisik]] sprečava sintezu određenih organskih sastojaka, a  koji su nužni gradivni blokovi za evoluciju života. U knjizi *Porijeklo života*, Oparin je predložio da se *spontana generacija života*, koju je kao hipotezu svojevremeno napadao [[Louis Pasteur]], jednom uistinu desila, ali je sadašnjim uvjetima nemoguća jer su  se oni iz ranog perioda postojanja  Zemlje bitno izmijenili te bi postojeći organizmi odmah konzumirali bilo kakav spontano nastali organizam. Oparin je tvrdio da se [[prajuha]]  organskih molekula može stvoriti u [[atmosfera|atmosferi]] bez kisika uz pomoć [[sunce|sučeve svjetlosti]]. Te bi se molekule mogle kombinirati na još složenije načine, sve dok ne bi nastale kapljice [[koacervat]]a. Takve kapljice  bi narastale međusobnim spajanjem i razmnožavale  putem  fisije u kapljice kćeri, pa  tako imale primitivni [[metabolizam]], u kojem bi preživjele strukture  koje pridonose integritetu ćelije, a izumrli oni koji nemaju takva svojstva. Mnoge moderne teorije o nastanku života,  kao razumno polazište, uzimaju Oparinove ideje.
U nešto zrelijem obliku, [[Robert Shapiro]] je sažeo teoriju primordijalne juhe Oparina i J.B.S. Haldanea: 
1.	rana Zemlja je  imala hemijski [[redoks|reducirajuću]] [[atmosfera|atmosferu]];
2.	atmosfera je, izložena  različitim oblicima [[energija|energije]], proizvela jednostavne organske spojeve ([[monomer]]e);
3.	ti su se sastojci akumulirali u juhi koja se mogla biti koncentrirana  na raznim lokacijama (obala, hidrotermalni izvori i sl.).;
4.	tokom daljnjih transformacija,  u juhi su se razvili složeni organski [[polimer]]i i, samim tim,  [[život]].

Približno istovremeno,  Haldane je predložio da su Zemljini prebiotički okeani bili drugačiji od svojih današnjih  oblika, i da su mogli formirati vruću razrijeđenu juhu, u kojoj su se mogli formirati [[organski spoj]]evi. Bernal je tu ideju nazvao *biopoiesis* ili *biopoesis* = proces kojim živa materija evoluira iz samoobnovljivih ali neživih [[molekula]], uz napomenu da se ta biopoeza odvijala kroz veći broj međufaza. 



Jedna od najvažnijih eksperimentalnih podrški  teoriji prajuhe pojavila se [[1952]]., kada su [[Stanley L. Miller]] i [[Harold C. Urey]] izveli pokus koji je demonstrirao kako se organske molekule mogu spontano formirati iz [[anorganski spoj|anorganskih prekursora]],  u uvjetima koje je predlagala Oparin-Haldaneova hipoteza. U tom poznatom [[Miller-Ureyev eksperiment|Miller-Ureyevom eksperimentu]]  korištena je vrlo reducirana smjesa [[metan]]a, [[amonijak]]a i [[vodik]]a,  kako bi se, uz vještačka elektručna pražnjenja, formirali osnovni organski [[monomer]]i poput [[aminokiselina]].  To je bio direktan dokaz druge od četiri navedene tačke hipoteze primordijalne juhe. Mješavina vode, vodika, metana i amonijaka, u   eksperimentu kružila kroz aparaturu koja je pridodavala električne iskre. Nakon jedne sedmice. Ispostavilo se da je 10% do 15% [[ugljik]]a u sistemu pripadalo racemičnoj smjesi organskih spojeva uključujući i [[aminokiseline]], koje su glavni gradivni blokovi [[protein]]a.
Osnovna hipoteza Oparina, Haldanea, Bernala, Millera i Ureya bila je da su uvjeti na ranoj Zemlji pogodovali hemijskim reakcijama koje su sintetizirale isti skup složenih organskih spojeva iz takvih jednostavnih prekursora. U [[2011]]. ponovna analiza spremljenih bočica s originalnim ekstraktima iz Miller-Ureyeovg eksperimenta, zahvaljujući naprednijoj analitičkoj opremi, pokazala je još više biohemijskih sastojaka nego što je prvobitno utvređeno 1950-ih. Jedan od najvažnijih pronalazaka bile su 23 različite [[aminokiseline]], daleko više od 5 originalno registriranih. Bernal je ipak tvrdio da nije dovoljno objasniti način formiranja  takvih molekula, već je neophodno doći do [[fizikalna hemija|fizičko-hemijskog]]  objašnjenja porijekla molekula koje ukazuju na nekadašnje prisustvo prikladnih početnih sastojaka i izvora energije.

==Proteinoidne mikrosfere==



U pokušajima  otkrivanja  međukoraka  abiogeneze, koje je pominjao Bernal, [[Sidney W. Fox]] je 1950-ih i 1960-ih proučavao spontano formiranje [[peptid]]nih struktura, u uvjetima koji su vjerovatno postojali u ranoj fazi Zemljine prošlosti. Pokazao je da [[aminokiseline]] mogu spontano oblikovati male lance nazvane [[peptid]]ima. U jednom od  eksperimenata omogućio je aminokiselinama da se isuše kao u  kaljuži na toplom, suhom mjestu u prebiotičkim uvjetima. Otkrio je da su, kako su se sušile, formirale duge, često ukrštene, končaste, submikroskopske [[polipeptid]]ne molekule koje da danas nazivaju [[proteinoid]]nim [[mikrosfera]]ma.
 
U drugom eksperimentu, uz slične metode kreiranja povoljnih uvjeta za nastanak života, Fox je posmatrao [[vulkan]]ski materijal s [[krater]]a ([[engleski jezik|eng.]] *cinder cone*) na [[Hawaii]]ma. Otkrio je da je,  samo 10 centimetara ispod površine kratera,  temperatura bila preko 100 °C i predložio to kao okolnosti  u kojima se mogao formirati život: molekule su se mogle formirati i potom putem slobodnog pepela dospjeti u more. Stavio je grude lave na [[aminokiseline]] koje su dobijene iz [[metana]], [[amonijak]]a i [[voda|vode]], sterilizirao taj materijal i,  na aminokiselinama, pekao lavu nekoliko sati u staklenim uvjetima. Na površini se oblikovala smeđa ljepljiva supstanca, a kada je lavu umakao u sterilnu vodu, iscurila je smeđa tekućina. Ispostavilo se da su aminokiseline formirale proteinoide, a oni su se spojili u kuglice koje je Fox nazvao [[mikrosfera]]ma. Ti proteinoidi nisu bili [[ćelije (biologija)|ćelije]], iako su oblikovali nakupine i lance koji lije  na [[cijanobakterije]]; ipak, nisu sadržavali djelotvorne  [[nukleinske kiseline]] ili bilo kakve druge kodirane informacije za samoobnavljanje. Na osnovu  takvih eksperimenata, [[Colin S. Pittendrigh]] je, [[1967]]. izjavio da će se  laboratorijskim uvjetima žive ćelije kreirati  za 10 godina, ali je  ta  tvrdnja ipak bila odraz pretjeranog entuzijazna tadašnjeg nepoznavanja složenosti  ćelijske  strukture.

==Današnji modeli==
Danas,  još uvijek, ne postoji *standardni model * porijekla života. Kao najprihvaćenji modeli slove oni koji se temelje bar na nekim elementima teorije molekulske ili hemijske evolucije života, koju su postavili [[Aleksandear Oparin]] ([[1924]].) i [[J. B. S. Haldane]] ([[1925]].). Prema njima, prve molekule, koje su evoluirale u  najranije ćelije, bile su sintetizirane u prirodnim uvjetima, tokom  sporih procesa molekulske evolucije, kada  su se organizirale u prve molekulske sisteme sa svojstvima biološkog reda, tj sposobnostima autonomnosti, autoregulacije i autoreprodukcije. Predložili su da je atmosfera rane epohe zazvoja  Zemlje bila hemijski reducirajuća, prcvenstveno  sastavljena od [[metan]]a, [[amonijak]]a, [[voda|vode]], vodikovog  [[sulfid]]a, [[ugljendioksid]]a, [[ugljenmonoksid]]a i [[fosfat]]a s molekulskim [[kisik]]om i [[ozon]]om,  u vrlo malim količinama ili bez njega. Prema kasnijim modelima, atmosferu su u kasnom hadiju uglavnom sačinjavali  [[dušik]] i [[ugljendioksid]], s manjim količinama ugljik monoksida, vodika i spojeva [[sumpor]]a, uz nedostatak molekularnog kisika i ozona, ali nije bila hemijski reducirajuća, kako su pretpostavljali  Oparin i Haldane. U atmosferi  koju su opisali, električna aktivnost može katalizirati nastanak jednostavnih organskih molekula, kao što su [[aminokiseline]] koje su osnovna gradivne jedinica proteina, a time i života. To je potvrdio [[Miller-Ureyev eksperiment]] iz  [[1953]]. godine.

U [[1949]].,  Bernal je osmislio termin *biopoiesis* kojim je označio proces  nastanaka života, a  [[1967]]. je predložio njegove tri  faze: 
#nastanak bioloških [[monomer]]a; 
#nastanak bioloških [[polimer]]a,  i 
#evolucija od sastavnih  molekula do ćelije.
Sugerirao je da je evolucija počela negdje između 1. i 2. faze. Razumijevanje prve faze danas je na visokoj razini, a otkriće alkalnih hidrotermalnih izvora i njihova sličnost s protonskom pumpom koja je jedan od temelja života bioloških sistema pružaju dokaze za drugu fazu. Bernal je smatrao da je treća faza – pronalaženje metode proučavanja kako su se biološke reakcije integrirale iza stanične membrane – najteže  dokučiva. Moderna istraživanja mogućnosti samoorganiziranja kojim bi nastala [[ćelijska membrana]]  i rad na mikroporama u različitim supstratima obilježavaju predstavljaju aktuelna  eksperimentalna istraživanja  koja teže ka  rješavanju problema razumijevanja treće faze.

Hemijski procesi koji su se odvijali na ranoj fazi Zemljine prošlosti  nazivaju se zajedničkim nazivom hemijska evolucija. Manfred Eigen i Sol Spiegelman su demonstrirali  ogled u kojem se evolucija, uključujući i replikaciju, varijacije i prirodnu selekciju, može odvijati u [[populacija|populaciji]],  kako [[molekula]] tako i [[organizam]]a. Spiegelman je,  putem prirodne selekciji sintetizirao [[Spiegelmanovo čudovište]],  koje je imalo [[genom]] od samo 218 [[nukleotid]]nih baza. Na osnovu tog  Spiegelmanovog rada,  Eigen je proizveo sličan sistem sa samo 48 ili 54 nukleotida.

Hemijska  evolucija bila jew praćena inicijacijom biološke evolucije, što je dovelo do nastanka prvih pravih samoobnovljivih ćelija. Nikome  još nije  pošlo za rukom da sintetizira protoćeliju, uz korištenje jednostavnih  komponenti koje su neophodne za život (tzv. *bottom-up* pristup izgradnje složenijih sistema od osnovnih elemenata). Bez takvih  dokaza, objašnjenja se više fokusiraju na [[hemosinteza|hemosintezu]]. Unatoč tome, postoje istaknuti istraživači, kao što su  Steen Rasmussena i Jack W. Szostak,  koji rade na tom području, uključujući bottom-up pristup. Druge hipoteze se zalažu za *top-down* pristup,  u kojem se složeniji sistem pokušava objasniti na temelju rastavljanja i proučavanja pojedinih komponti ili podsistema. Uspješni primjer *top-down* pristupa je eksperiment Craiga Ventera i drugih iz  Instituta za genomska istraživanja (*The Institute for Genomic Research*),  u kojem je uspješno  kreirana  [[prokarioti|prokariotskka]] ćelija, prema modelu već postojećem  prirodnom modelu, ali s progresivno manje gena kako bi se doznala  granica koja ispunjava  minimalne zahtjeve za živi sistem.

==Hemijsko porijeklo organskih molekula==

Osim vodika, svi  elementi potiču od nukleosinteze tokom životnog ciklusa zvijezda. Složene molekule, uključujući i organske, formiraju se, kako u svemiru,  tako i na planetama. Postoje dva moguća izvora organskih molekula u  ranoj fazi  Zemljinog postojanja:
#Zemaljsko porijeklo - organska sinteza posredovana udarima svemirskih objekata, kao šro  [[meteorit]]ia ili drugi izvori energije ([[UV zračenje]], [[redoks|redoks reakcije]], [[elektricitet]]). Podrška  takvom  tumačenju su rezultati  eksperimenta kao što je  Miller-Ureyev.
#Vanzemaljsko porijeklo – podrazumijeva  formiranje organskih molekula u međuzvjezdanoj prašini i njihovu disperziju na planete.

Procjene tih izvora upućuju da je događaj poznat pod nazivom Kasno teško bombardiranje (*Late Heavy Bombardment*), 3,5 milijardi godina prije današnjice, kada se veliki broj [[asteroid]]a sudarao s ranim planetama Sunčevog sistema, učinivši u ranoj atmosferi dostupnim količine organskih spojeva koje su komparabilne sa onima proizvedenim drugim izvorima energije. Pretpostavlja se da je ovo bombardiranje također moglo djelotvorno  sterilizirati Zemljinu površinu do desetke metara dubine. Ako je život evoluirao dublje od toga, bio bi također zaštićen od vrlo visokih razina [[UV zračenje|UV zračenja]] tadašnjeg Sunca. Oponašanje  geotermalno zagrijane okeanske kore rezultiralo  je dobijanjem  daleko više organskih spojeva nego u slučaju Miller-Ureyevog eksperimenta. U dubokim hidrotermalnim izvorima,  Everett Shock je uočio ogromni termodinamički potencijal za stvaranje organskih molekula,  budući da su morska voda i hidrotermalne tekućine daleko od ravnoteže i da  se miješaju prema stabilinijem stanju. Shock je ustanovio kako je maksimalna, dostupna energija prisutna pri [[temperatura]]ma oko  100-150 °C, što su  upravo onakve na kojima žive neke hipertermofilne [[bakterije]] i termoacidofilne [[archae]]  koje se nalaze na samom korijenu [[filogeneza|filogenetskog stabla]], najbliže posljednjem [[univerzalni zajednički predak|univerzalnom zajedničkom pretku]] (*Last Universal Common Ancestor'':  LUCA).

## Hemijska sinteza
Iako se osobine samoorganizacije, samoregulacije i samoobnavljanja  često smatraju značajkama isključivo živih sistema, postoje brojni primjeri abiotičkih molekula koje pokazuju neka od  tih obilježja  u određenim, odgovarajućim uvjetima. Stan Palasek je pokazao kako se ribonukleinska kiselina (RNK) može sama spontano formirati zahvaljujući fizičkim svojstvima  okolnih  hidrotermalnih izvora. Samostalno sastavljanje virusa unutar ćelija domaćina također ima implikacije u istraživanju  porijekla života budući da povećava povjerenje u hipotezu o nastanku života putem samostalnog organiziranja organskih molekula.
U ranoj prošlosti Zemlje postojali su višestruki izvori energije za hemijske reakcije. Naprimjer, toplota (u geotermalnim procesima) je standardni izvor energije u hemiji, a uz to je i  sunčevu svjetlost i električno pražnjenje atmosfere  (munje). Reakcije koje se teško i sporo odvijaju mogu se odvijati  u datim uvjetima nastati  vrlo lahko,  kao što je to slučaj u željezo-sumpor hemizmima. To je, primjerice,  bilo važno za fiksaciju ugljika (konverzija ugljika iz anorganskih u organske oblike). Ta  fiksacija  se,  uz željezo-sumpor reakcije, odvija u neutralnim vrijednostima pH i oko 100&nbsp;°C. Tako su željezno-sumporne površine, koje su obilno prisutne u okolini hidrotermalnih izvora,  i danas sposobne proizvesti male količine aminokiselina i drugih metabolita.

Tako formamid proizvodi sva četiri  ribonukleotida i druge biološke molekule, ako  se zagrije u prisustvu različitih zemnih minerala. Formamid je sveprisutan u svemiru, gdje se javlja  kao rezultat reakcije vode i cijanovodika (HCN). Kao mogući  biološki prekursor,  ima nekoliko prednosti,  uključujući sposobnost da se tokom isparavanja vode vrlo lako koncentrira. Cijanovodik je otrovan samo za aerobne organizme (eukarioti i aerobne bakterije), koji na počecima života  nisu postojali. Uz to, može imati ulogu i u drugim hemijskim procesima, kao što je sinteza aminokiseline glicina.

U 1961. je dokazano da purinska baza nukleinskih kiselina, adenin može nastati zagrijavanjem vodene otopine amonijevog cijanida (NH4CN). Također su uočeni i drugi vidovi sinteze baza iz anorganskog materijala. Leslie E. Orgel i suradnici  su pokazali da su temperature smrzavanja pogodne za sintezu purina,  zbog koncentriranja ključnih prekursora, kao što je  cijanovodik. Istraživanje Stanleyja L. Millera i suradnika naslutilo je da, dok  sinteza adenina i guanina traži ledene uvjete, za sintezu citozina i uracila bi mogle biti potrebne temperature vrenja. Od 1972. do 1997. zabilježili su formiranje sedam različitih aminokiselina i 11 nukelobaza u ledu,  kada su bili uključeni amonijak i cijanid.

## Povezano

*Evolucija
*Porijeklo života
*Život

## Reference

## Vanjske veze

* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
*  Post is reprinted from materials provided by Pennsylvania State University.
* 
* 
* 
* 
* 

### Video resursi
*  – A 2014 Spring Symposium webcast (video; 38&nbsp;m)
*  – A Royal Institution Discourse lecture given by John Maynard Smith in 1995 (video; 58&nbsp;m)
*  – Panel discussion at NASA headquarters on 14 July 2014 (video; 87&nbsp;m)
* 
*https://webcast.stsci.edu/webcast/detail.xhtml?talkid=4006 |accessdate=2015-07-03 |location=Baltimore, MD |publisher=Space Telescope Science Institute}} – A 2014 Spring Symposium webcast (video; 38&nbsp;m)
*  – A Royal Institution Discourse lecture given by John Maynard Smith in 1995 (video; 58&nbsp;m)
*  – Panel discussion at NASA headquarters on 14 July 2014 (video; 87&nbsp;m)

## Povezano
* Evolucija
* Miler-Jurijev eksperiment