Phát sinh phi sinh học
Các tình huống phát sinh phi sinh học khác > Sắc tố hữu cơ trong cấu trúc phân tán

Trong "Lý thuyết phân tán nhiệt động lực học về nguồn gốc và sự tiến hóa của sự sống", Karo Michaelian đã đưa ra cái nhìn sâu sắc của Boltzmann và công trình của Prigogine về những hệ quả cuối cùng của nó liên quan đến nguồn gốc sự sống. 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 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. Michaelian lập luận rằng nếu chức năng nhiệt động lực học của sự sống ngày nay là tạo ra entropi thông qua sự phân tán photon trong các sắc tố hữu cơ, thì đây có lẽ là chức năng của nó ngay từ thuở sơ khai. Hóa ra là cả RNA và DNA khi ở trong dung dịch nước đều là chất hấp thụ rất mạnh và phân tán tia cực tím cực nhanh trong khoảng 230–290 vùng bước sóng nm (UV-C), là một phần của quang phổ Mặt trời có thể đã xuyên qua bầu khí quyển tiền sinh học. Trên thực tế, không chỉ RNA và DNA, mà nhiều phân tử cơ bản của sự sống (những phân tử chung cho cả ba lĩnh vực của sự sống) cũng là các sắc tố hấp thụ trong UV-C, và nhiều phân tử trong số này cũng có ái lực hóa học với RNA và DNA. Do đó, các acid nucleic có thể đã hoạt động như các phân tử nhận đối với các phân tử cho sắc tố ăng ten kích thích photon UV-C bằng cách cung cấp một kênh tiêu tán cực nhanh. Michaelian đã cho thấy bằng cách sử dụng hình thức của nhiệt động lực học không thể đảo ngược phi tuyến tính mà đã tồn tại trong thời kỳ Archean, một điều kiện nhiệt động lực học bắt buộc đối với sự tổng hợp quang hóa UV-C và sự gia tăng của các sắc tố này trên toàn bộ bề mặt Trái Đất nếu chúng hoạt động như chất xúc tác để tăng cường sự tản nhiệt của các photon mặt trời. Vào cuối kỷ Archean, với việc ôzôn tạo ra sự sống phân tán ánh sáng UV-C trong bầu khí quyển trên của Trái Đất, nó sẽ trở nên khó có thể xảy ra hơn đối với một sự sống hoàn toàn mới xuất hiện mà không dựa vào các con đường trao đổi chất phức tạp đã tồn tại từ bây giờ năng lượng tự do trong các photon đến bề mặt Trái Đất sẽ không đủ để phá vỡ trực tiếp và tạo lại các liên kết cộng hóa trị. Tuy nhiên, có ý kiến cho rằng những thay đổi như vậy trong thông lượng bề mặt của bức xạ cực tím do các sự kiện địa vật lý ảnh hưởng đến khí quyển có thể là nguyên nhân thúc đẩy sự phát triển phức tạp trong cuộc sống dựa trên các con đường trao đổi chất hiện có, ví dụ như trong vụ nổ kỷ Cambri
Một số vấn đề khó khăn nhất liên quan đến nguồn gốc của sự sống, chẳng hạn như sao chép RNA và DNA mà không cần enzyme, đồng nhất của các phân tử cơ bản, và nguồn gốc của mã hóa thông tin trong RNA và DNA, cũng tìm lời giải thích trong cùng một khuôn khổ nhiệt động học tiêu tán bằng cách xem xét sự tồn tại có thể xảy ra của mối quan hệ giữa sự sao chép nguyên thủy và sự tiêu tán photon UV-C. Michaelian gợi ý rằng thật sai lầm khi mong đợi mô tả sự xuất hiện, sinh sôi hoặc thậm chí tiến hóa, của sự sống mà không đề cập đến quá trình sản sinh entropi thông qua việc tiêu tán một tiềm năng nhiệt động lực học tổng quát, đặc biệt là thông lượng photon mặt trời phổ biến.