ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                           აბიოგენეზი

სიცოცხლის წარმოშობის ეტაპები მერყეობს კარგად გააზრებულიდან, როგორიცაა სასიცოცხლო დედამიწა და მარტივი მოლეკულების აბიოტიკური სინთეზი, დიდწილად უცნობამდე, როგორიცაა ბოლო უნივერსალური საერთო წინაპრის (LUCA) წარმოშობა მისი რთული მოლეკულური ფუნქციებით. 

ბიოლოგიაში, აბიოგენეზი (ა- "არა" + ბერძნული ბიოს "სიცოცხლე" + გენეზისი "წარმოშობა") ან სიცოცხლის წარმოშობა არის ბუნებრივი პროცესი, რომლითაც სიცოცხლე წარმოიქმნება არაცოცხალი ნივთიერებისგან, როგორიცაა მარტივი ორგანული ნაერთები. გაბატონებული სამეცნიერო ჰიპოთეზა არის ის, რომ დედამიწაზე არაცოცხალი არსებებიდან ცოცხალ არსებებზე გადასვლა არ იყო ერთი მოვლენა, არამედ მზარდი სირთულის პროცესი, რომელიც მოიცავს სასიცოცხლო პლანეტის ფორმირებას, ორგანული მოლეკულების პრებიოტიკის სინთეზს, მოლეკულურ თვითრეპლიკაციას, თვითმმართველობას. -აწყობა, ავტოკატალიზი და უჯრედის მემბრანების გაჩენა. მრავალი წინადადება გაკეთდა პროცესის სხვადასხვა ეტაპზე. იხ. ბმულზე სტატია გამოქვეყნებული

აბიოგენეზის შესწავლა მიზნად ისახავს იმის დადგენას, თუ როგორ წარმოშვა სიცოცხლე წინარე ქიმიურმა რეაქციებმა დღევანდელი დედამიწისგან საოცრად განსხვავებულ პირობებში. იგი ძირითადად იყენებს ბიოლოგიისა და ქიმიის ინსტრუმენტებს, უახლესი მიდგომებით ცდილობს მრავალი მეცნიერების სინთეზს. სიცოცხლე ფუნქციონირებს ნახშირბადისა და წყლის სპეციალიზებული ქიმიის მეშვეობით და ძირითადად ეფუძნება ქიმიკატების ოთხ ძირითად ოჯახს: ლიპიდებს უჯრედის მემბრანებისთვის, ნახშირწყლებს როგორიცაა შაქარი, ამინომჟავები ცილების მეტაბოლიზმისთვის და ნუკლეინის მჟავას დნმ და რნმ მემკვიდრეობის მექანიზმებისთვის. აბიოგენეზის ნებისმიერმა წარმატებულმა თეორიამ უნდა ახსნას მოლეკულების ამ კლასის წარმოშობა და ურთიერთქმედება. აბიოგენეზის მრავალი მიდგომა იკვლევს, თუ როგორ გაჩნდა თვითგანმეორებადი მოლეკულები ან მათი კომპონენტები. მკვლევარები ზოგადად ფიქრობენ, რომ ამჟამინდელი სიცოცხლე რნმ-ის სამყაროდან მოდის, თუმცა სხვა თვითგამრავლებადი მოლეკულები შესაძლოა წინ უსწრებდნენ რნმ-ს.

1952 წლის მილერ-ურიის კლასიკურმა ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ ამინომჟავების უმეტესობა, ცილების ქიმიური შემადგენელი კომპონენტები, შეიძლება სინთეზირებული იყოს არაორგანული ნაერთებისგან ადრეული დედამიწის ნაერთების გამეორებისთვის. ენერგიის გარე წყაროებმა შესაძლოა გამოიწვიონ ეს რეაქციები, მათ შორის ელვა, რადიაცია, მიკრომეტეორიტების ატმოსფეროში შესვლა და ზღვისა და ოკეანის ტალღებში ბუშტების აფეთქება. სხვა მიდგომები („მეტაბოლიზმის პირველი“ ჰიპოთეზები) ფოკუსირებულია იმის გაგებაზე, თუ როგორ შეიძლება კატალიზმა ადრეულ დედამიწაზე არსებულ ქიმიურ სისტემებში უზრუნველყოს თვითგამრავლებისთვის საჭირო წინამორბედი მოლეკულები.

გენომიკის მიდგომა ცდილობდა დაეხასიათებინა თანამედროვე ორგანიზმების ბოლო უნივერსალური საერთო წინაპარი (LUCA) გენების იდენტიფიცირებით, რომლებსაც საერთო აქვთ არქეა და ბაქტერიები, სიცოცხლის ორი ძირითადი განშტოების წევრები (სადაც ევკარიოტები მიეკუთვნებიან არქეულ ტოტს ორ დომენში. სისტემა). 355 გენი, როგორც ჩანს, საერთოა მთელი სიცოცხლისთვის; მათი ბუნება გულისხმობს, რომ LUCA ანაერობული იყო ვუდ-ლუნგდალის გზასთან, გამოიმუშავებდა ენერგიას ქიმიოსმოზის გზით და ინარჩუნებდა თავის მემკვიდრეობით მასალას დნმ-ით, გენეტიკური კოდით და რიბოზომებით. მიუხედავად იმისა, რომ LUCA ცხოვრობდა 4 მილიარდ წელზე მეტი ხნის წინ (4 გია), მკვლევარებს არ სჯერათ, რომ ეს იყო სიცოცხლის პირველი ფორმა. ადრე უჯრედებს შესაძლოა ჰქონოდათ გაჟონვადი მემბრანა და იკვებებოდნენ ბუნებრივად წარმოქმნილი პროტონული გრადიენტით ღრმა ზღვის თეთრი მწეველის ჰიდროთერმული სავენტილაციო ნახვრეტის მახლობლად.

დედამიწა რჩება სამყაროში ერთადერთ ადგილად, რომელიც ცნობილია სიცოცხლის თავშესაფარში და დედამიწის ნამარხი მტკიცებულებები ადასტურებს აბიოგენეზის კვლევების უმეტესობას. დედამიწა ჩამოყალიბდა 4,54 გია; დედამიწაზე სიცოცხლის ყველაზე ადრეული უდავო მტკიცებულება თარიღდება მინიმუმ 3,5 გია. ნამარხი მიკროორგანიზმები, როგორც ჩანს, ცხოვრობდნენ ჰიდროთერმული სავენტილაციო ნალექებში, დათარიღებული 3,77-დან 4,28 გია-მდე კვებეკიდან, ოკეანის წარმოქმნიდან მალევე 4,4 გია ჰადეის დროს.

იხ. ვიდეო - Информационные законы Вселенной | Случайно ли возникновение жизни - 

Одной из величайших загадок во Вселенной по-прежнему остается – происхождение жизни. Несмотря на то, что были открыты строительные блоки материи, прочитан геном человека и зафиксировано колебание пространства-времени при столкновении черных дыр, мы всё еще не понимаем, как появились живые существа. 

   Благодаря науке мы знаем, что все тела при ближайшем рассмотрении состоят практически из пустого пространства. Если атом, составляющую материи, увеличить до размеров футбольного поля – то величина ядра, которое и придает атому «вес» – будет не больше макового зернышка, остальное пространство атома занимает пустота. 

   Что касается еще более мелких микроскопических частиц – то они и вовсе являются лишь призрачным узором энергии колебания квантовых полей. 

   В начале своего существования наша Вселенная представляла собой плотную горячую плазму микрочастиц, в которой не существовало даже атомов. Тем не менее, основа самого простого живого организма – это точнейшая самосборка длинных молекул, охватывающих большую половину таблицы Менделеева.

   Простейшая живая клетка имеет настолько высокую инженерную сложность и согласованность работы ее подсистем, что случайная вероятность появления такой конструкции из первичного химического бульона чрезвычайно мала. О ничтожной вероятности возникновения клеточной жизни из неживой материи метко высказался астрофизик Фред Хойл: "скорее ураган, пронесшийся над мусорной свалкой, соберет новенький Боинг-747, чем случайно возникнет хоть одна клетка"....... - სამყაროს ერთ-ერთი უდიდესი საიდუმლო მაინც სიცოცხლის წარმოშობაა. მიუხედავად იმისა, რომ აღმოჩენილია მატერიის სამშენებლო ბლოკები, წაიკითხეს ადამიანის გენომი და დაფიქსირდა სივრცე-დროის რყევა შავი ხვრელების შეჯახების დროს, ჩვენ ჯერ კიდევ არ გვესმის, როგორ გაჩნდნენ ცოცხალი არსებები.

    მეცნიერების წყალობით, ჩვენ ვიცით, რომ ყველა სხეული, უფრო მჭიდრო შემოწმებისას, შედგება პრაქტიკულად ცარიელი სივრცისგან. თუ ატომი, რომელიც ქმნის მატერიას, გაიზარდა ფეხბურთის მოედნის ზომამდე, მაშინ ბირთვის ზომა, რომელიც აძლევს ატომს "წონას", იქნება არაუმეტეს ყაყაჩოს თესლი, დანარჩენი სივრცე ატომს უჭირავს სიცარიელე.

    რაც შეეხება კიდევ უფრო პატარა მიკროსკოპულ ნაწილაკებს, ისინი მხოლოდ კვანტური ველების ენერგეტიკული რყევების მოჩვენებითი ნიმუშია.

    არსებობის დასაწყისში ჩვენი სამყარო იყო მიკრონაწილაკების მკვრივი ცხელი პლაზმა, რომელშიც ატომებიც კი არ არსებობდნენ. მიუხედავად ამისა, უმარტივესი ცოცხალი ორგანიზმის საფუძველია გრძელი მოლეკულების ყველაზე ზუსტი თვითშეკრება, რომელიც მოიცავს პერიოდული ცხრილის ნახევარზე მეტს.

    უმარტივეს ცოცხალ უჯრედს აქვს ისეთი მაღალი საინჟინრო სირთულე და მისი ქვესისტემების კოორდინაცია, რომ პირველადი ქიმიური სუპიდან ასეთი სტრუქტურის გამოჩენის შემთხვევითი ალბათობა უკიდურესად მცირეა. ასტროფიზიკოსმა ფრედ ჰოილმა სწორად ისაუბრა უსულო მატერიიდან უჯრედული სიცოცხლის გაჩენის უმნიშვნელო ალბათობაზე: "უფრო სავარაუდოა, რომ ქარიშხალი, რომელიც ნაგავსაყრელზე გადავიდა, შეაგროვებს ახალ Boeing 747-ს, ვიდრე შემთხვევით გამოჩნდება მინიმუმ ერთი უჯრედი". ...... - One of the greatest mysteries in the universe is still the origin of life. Despite the fact that the building blocks of matter have been discovered, the human genome has been read, and the fluctuation of space-time during the collision of black holes has been recorded, we still do not understand how living beings appeared.

    Thanks to science, we know that all bodies, on closer inspection, are made up of virtually empty space. If the atom, which makes up matter, is increased to the size of a football field, then the size of the nucleus, which gives the atom “weight”, will be no more than a poppy seed, the rest of the space of the atom is occupied by emptiness.

    As for even smaller microscopic particles, they are just a ghostly pattern of energy fluctuations of quantum fields.

    At the beginning of its existence, our Universe was a dense hot plasma of microparticles, in which even atoms did not exist. Nevertheless, the basis of the simplest living organism is the most precise self-assembly of long molecules, covering more than half of the periodic table.

    The simplest living cell has such a high engineering complexity and coordination of its subsystems that the random probability of the appearance of such a structure from the primary chemical soup is extremely small. The astrophysicist Fred Hoyle aptly spoke about the negligible probability of the emergence of cellular life from inanimate matter: "It is more likely that a hurricane that swept over a garbage dump will collect a brand new Boeing 747 than at least one cell will accidentally appear" ......

თანამედროვე სამეცნიერო კონცეფციები

მთავარი სტატია: ქიმიური ევოლუცია

ქიმიური ევოლუცია ან პრებიოტიკური ევოლუცია არის სიცოცხლის ევოლუციის პირველი ეტაპი, რომლის დროსაც ორგანული, პრებიოტიკური ნივთიერებები წარმოიქმნება არაორგანული მოლეკულებისგან გარე ენერგიისა და შერჩევის ფაქტორების გავლენის ქვეშ და ყველა შედარებით რთულ სისტემაში თანდაყოლილი თვითორგანიზაციის პროცესების განლაგების გამო. , რომელიც მოიცავს ნახშირბადის შემცველი მოლეკულების უმეტესობას.

ასევე, ეს ტერმინები აღნიშნავენ იმ მოლეკულების გაჩენისა და განვითარების თეორიას, რომლებსაც ფუნდამენტური მნიშვნელობა აქვთ ცოცხალი მატერიის გაჩენისა და განვითარებისთვის.

გენობიოზი და ჰოლობიოზი

იმისდა მიხედვით, თუ რა ითვლება პირველად, არსებობს ორი მეთოდოლოგიური მიდგომა სიცოცხლის წარმოშობის საკითხთან დაკავშირებით:

გენობიოზი არის მეთოდოლოგიური მიდგომა სიცოცხლის წარმოშობის საკითხთან დაკავშირებით, რომელიც დაფუძნებულია მოლეკულური სისტემის პრიმატულობის რწმენაზე პირველადი გენეტიკური კოდის თვისებებით.

ჰოლობიოზი არის მეთოდოლოგიური მიდგომა სიცოცხლის წარმოშობის საკითხთან დაკავშირებით, რომელიც ეფუძნება სტრუქტურების პრიმატის იდეას, რომლებსაც აქვთ ელემენტარული მეტაბოლიზმის უნარი ფერმენტული მექანიზმის მონაწილეობით.

რნმ-ის სამყარო, როგორც თანამედროვე ცხოვრების წინამორბედი

მთავარი სტატია: რნმ სამყაროს ჰიპოთეზა

21-ე საუკუნისათვის ოპარინ-ჰალდანის თეორიამ, რომელიც ცილების საწყის წარმოშობას ამტკიცებს, პრაქტიკულად  ადგილი დაუთმო რნმ სამყაროს თანამედროვე ჰიპოთეზას. მისი განვითარების სტიმული იყო რიბოზიმების აღმოჩენა - რნმ-ის მოლეკულები ფერმენტული აქტივობით და, შესაბამისად, შეუძლიათ გააერთიანონ ფუნქციები, რომლებიც რეალურ უჯრედებში ძირითადად ცალ-ცალკე სრულდება ცილებით და დნმ-ით - ანუ ბიოქიმიური რეაქციების კატალიზება და მემკვიდრეობითი ინფორმაციის შენახვა. ამრიგად, ვარაუდობენ, რომ პირველი ცოცხალი არსებები იყვნენ რნმ-ის ორგანიზმები ცილებისა და დნმ-ის გარეშე და მათი პროტოტიპი შეიძლება იყოს ავტოკატალიტიკური ციკლი, რომელიც ჩამოყალიბებულია რიბოზიმებით, რომელსაც შეუძლია კატალიზირება მოახდინოს საკუთარი ასლების სინთეზს . რნმ-ის სინთეზისთვის აუცილებელი შაქარი, კერძოდ, რიბოზა, ნაპოვნი იყო მეტეორიტებში და, სავარაუდოდ, იმ დროს დედამიწაზე იყო .

A multistep biochemical pathway like the Krebs cycle did not just self-organize on the surface of a mineral; it must have been preceded by simpler pathways. The Wood–Ljungdahl pathway is compatible with self-organization on a metal sulfide surface. Its key enzyme unit, carbon monoxide dehydrogenase/acetyl-CoA synthase, contains mixed nickel-iron-sulfur clusters in its reaction centers and catalyzes the formation of acetyl-CoA. However, prebiotic thiolated and thioester compounds are thermodynamically and kinetically unlikely to accumulate in the presumed prebiotic conditions of hydrothermal vents. One possibility is that cysteine and homocysteine may have reacted with nitriles from the Strecker reaction, forming catalytic thiol-rich polypeptides - მრავალსაფეხურიანი ბიოქიმიური გზა, როგორიცაა კრებსის ციკლი, მხოლოდ მინერალის ზედაპირზე არ იყო თვითორგანიზებული; მას წინ უძღოდა უფრო მარტივი გზები. ვუდ-ლუნგდალის გზა თავსებადია ლითონის სულფიდის ზედაპირზე თვითორგანიზებასთან. მისი ძირითადი ფერმენტული ერთეული, ნახშირბადის მონოქსიდის დეჰიდროგენაზა/აცეტილ-CoA სინთაზა, შეიცავს შერეულ ნიკელ-რკინა-გოგირდის მტევანებს მის რეაქციულ ცენტრებში და კატალიზებს აცეტილ-CoA-ს წარმოქმნას. თუმცა, პრებიოტიკული თიოლირებული და თიოესტერული ნაერთები თერმოდინამიკურად და კინეტიკურად ნაკლებად სავარაუდოა, რომ დაგროვდეს ჰიდროთერმული სავენტილაციო პრებიოტიკის სავარაუდო პირობებში. ერთი შესაძლებლობა არის ის, რომ ცისტეინი და ჰომოცისტეინი შეიძლება რეაგირებდნენ ნიტრილებთან სტრეკერის რეაქციის შედეგად, ქმნიდნენ კატალიზურ თიოლით მდიდარ პოლიპეპტიდებს.

პოლიარომატული ნახშირწყალბადების სამყარო, როგორც რნმ-ის სამყაროს წინამორბედი

მთავარი სტატია: პოლიარომატული ნახშირწყალბადების სამყაროს ჰიპოთეზა

პოლიარომატული სამყაროს ჰიპოთეზა ცდილობს უპასუხოს კითხვას, თუ როგორ გაჩნდა პირველი რნმ, ქიმიური ევოლუციის ვარიანტის შეთავაზებით პოლიციკლური არომატული ნახშირწყალბადებიდან რნმ-ის მსგავს ჯაჭვებამდე.

თიხა

ციოლკოვსკიმ დაწერა უსულო ბუნების ობიექტების - კრისტალების და ცოცხალი უჯრედების განვითარებაში მსგავსების შესახებ სტატიაში "სიცოცხლის წარმოშობა დედამიწაზე" (1922). 21-ე საუკუნეში გაძლიერდა ვარაუდები ახალშობილ ცხოვრებაში მინერალების „დახმარების“ შესახებ. ამრიგად, განვითარდა იდეა, რომ სიცოცხლე შეიძლება წარმოიშვას თიხის მინერალურ მონტმორილონიტში, რომელიც, გარკვეული თვისებებით, ხელს უწყობს ბიოლოგიური მაკრომოლეკულების აგებას, მათ შორის საჭირო ენერგიის მიწოდებას „სამშენებლო ბლოკებისთვის“, საიდანაც ისინი შეიქმნა .

NASA's 2015 strategy for astrobiology aimed to solve the puzzle of the origin of life – how a fully-functioning living system could emerge from non-living components – through research on the prebiotic origin of life's chemicals, both in space and on planets, as well as the functioning of early biomolecules to catalyse reactions and support inheritance - NASA-ს 2015 წლის ასტრობიოლოგიის სტრატეგია მიზნად ისახავდა სიცოცხლის წარმოშობის თავსატეხის ამოხსნას - როგორ შეიძლება სრულად ფუნქციონირებადი ცოცხალი სისტემა წარმოიქმნას არაცოცხალი კომპონენტებისგან - სიცოცხლის ქიმიური ნივთიერებების პრებიოტიკური წარმოშობის კვლევის გზით, როგორც კოსმოსში, ასევე პლანეტებზე. როგორც ადრეული ბიომოლეკულების ფუნქციონირება, რათა მოხდეს რეაქციების კატალიზება და მემკვიდრეობის მხარდაჭერა.

ალტერნატიული ცნებები

პანსპერმია

მთავარი სტატია: პანსპერმია

1865 წელს გერმანელი მეცნიერის ჰერმან ებერჰარდ რიხტერის მიერ ჯ. ლიბიგის მიერ შემოთავაზებული პანსპერმიის თეორიის მიხედვით და საბოლოოდ ჩამოყალიბებული შვედი მეცნიერის არენიუსის მიერ 1895 წელს, სიცოცხლე დედამიწაზე კოსმოსიდან შემოტანილი იქნა შესაძლებელი. არამიწიერი წარმოშობის ცოცხალი ორგანიზმების ყველაზე სავარაუდო დარტყმა მეტეორიტებითა და კოსმოსური მტვერით. ეს ვარაუდი ეფუძნება მონაცემებს ზოგიერთი ორგანიზმისა და მათი სპორების მაღალი წინააღმდეგობის შესახებ რადიაციის, მაღალი ვაკუუმის, დაბალი ტემპერატურისა და სხვა გავლენის მიმართ. თუმცა მეტეორიტებში აღმოჩენილი მიკროორგანიზმების არამიწიერი წარმოშობის დამადასტურებელი სანდო ფაქტები ჯერ კიდევ არ არსებობს. მაგრამ მაშინაც კი, თუ ისინი დედამიწაზე მივიდნენ და ჩვენს პლანეტაზე სიცოცხლეს წარმოშობდნენ, სიცოცხლის ორიგინალური წარმოშობის საკითხი უპასუხოდ დარჩებოდა.

ფრენსის კრიკმა და ლესლი ორგელმა 1973 წელს შემოგვთავაზეს კიდევ ერთი ვარიანტი - კონტროლირებადი პანსპერმია, ანუ დედამიწის მიზანმიმართული "ინფექცია" (სხვა პლანეტურ სისტემებთან ერთად) მიკროორგანიზმებით, რომლებიც უპილოტო კოსმოსურ ხომალდზე მიწოდებულია მოწინავე უცხო ცივილიზაციის მიერ, რომელიც შესაძლოა გლობალური გლობალური ცივილიზაციის წინაშე აღმოჩნდეს. კატასტროფა ან უბრალოდ სხვა პლანეტების ტერაფორმირების იმედი მომავალი კოლონიზაციისთვის. მათი თეორიის სასარგებლოდ მათ მოიტანეს ორი ძირითადი არგუმენტი - გენეტიკური კოდის უნივერსალურობა (ცნობილი სხვა კოდის ვარიაციები გამოიყენება ბევრად უფრო იშვიათად ბიოსფეროში და ნაკლებად განსხვავდება უნივერსალურისგან) და მოლიბდენის მნიშვნელოვანი როლი ზოგიერთ ფერმენტში. მოლიბდენი არის ძალიან იშვიათი ელემენტი მთელ მზის სისტემაში. ავტორების აზრით, თავდაპირველი ცივილიზაცია შესაძლოა მოლიბდენით გამდიდრებულ ვარსკვლავთან ახლოს ცხოვრობდა.

იმის საწინააღმდეგოდ, რომ პანსპერმიის თეორია (მათ შორის კონტროლირებადი) არ წყვეტს სიცოცხლის წარმოშობის საკითხს, მათ წამოაყენეს შემდეგი არგუმენტი: ჩვენთვის უცნობ სხვა ტიპის პლანეტებზე სიცოცხლის წარმოშობის ალბათობა თავდაპირველად შეიძლება იყოს დიდი. უფრო მაღალი ვიდრე დედამიწაზე, მაგალითად, სპეციალური მინერალების არსებობის გამო მაღალი კატალიზური აქტივობით.

1981 წელს ფ. კრიკმა დაწერა წიგნი „თავად ცხოვრება: მისი წარმოშობა და ბუნება“, ქ.

რომელშიც ის უფრო დეტალურად განიხილავს, ვიდრე სტატიაში და პოპულარული ფორმით, აყალიბებს ჰიპოთეზას კონტროლირებადი პანსპერმიის შესახებ.

რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის აკადემიკოსი ა.იუ როზანოვი, რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის ასტრობიოლოგიის კომისიის ხელმძღვანელი, თვლის, რომ სიცოცხლე დედამიწაზე კოსმოსიდან ჩამოვიდა.

იხ. ვიდო - Abiogenesis

თუთიის სამყარორონ-გოგირდის სამყაროში

მთავარი სტატია: რკინა-გოგირდის სამყაროს ჰიპოთეზა

1980-იან წლებში გიუნტერ ვახტერშაუზერმა და კარლ პოპერმა განაცხადეს რკინა-გოგირდის სამყაროს ჰიპოთეზა პრებიოტიკური ქიმიური გზების ევოლუციის შესახებ. იგი ასახავს დღევანდელ ბიოქიმიას პირველყოფილ რეაქციებს, რომლებიც ასინთეზირებენ ორგანულ სამშენებლო ბლოკებს გაზებისგან. Wächtershäuser სისტემებს აქვთ ჩაშენებული ენერგიის წყარო: რკინის სულფიდები, როგორიცაა პირიტი. ამ ლითონის სულფიდების დაჟანგვის შედეგად გამოთავისუფლებულ ენერგიას შეუძლია ხელი შეუწყოს ორგანული მოლეკულების სინთეზს. ასეთი სისტემები შესაძლოა გადაიქცნენ ავტოკატალიტურ კომპლექტებად, რომლებიც ქმნიან თვითგანმეორებად, მეტაბოლურად აქტიურ ერთეულებს, რომლებიც წინ უსწრებენ თანამედროვე ცხოვრების ფორმებს. სულფიდებთან ჩატარებულმა ექსპერიმენტებმა წყალში 100 °C ტემპერატურაზე წარმოქმნა დიპეპტიდების მცირე გამოსავალი (0.4% -დან 12.4%) და ტრიპეპტიდების უფრო მცირე გამოსავლიანობა (0.10%). თუმცა, იმავე პირობებში, დიპეპტიდები სწრაფად დაიშალა.

რამდენიმე მოდელი ამტკიცებს პრიმიტიულ მეტაბოლიზმს, რაც საშუალებას აძლევს რნმ-ის რეპლიკაციას მოგვიანებით წარმოქმნას. კრებსის ციკლის ცენტრალურობა (ლიმონმჟავას ციკლი) ენერგიის წარმოებაში აერობულ ორგანიზმებში და ნახშირორჟანგისა და წყალბადის იონების შეყვანა რთული ორგანული ქიმიკატების ბიოსინთეზში, ვარაუდობს, რომ ეს იყო მეტაბოლიზმის ერთ-ერთი პირველი ნაწილი, რომელიც განვითარდა.  შესაბამისად, გეოქიმიკოსებმა ჯეკ ვ. სზოსტაკმა და კეიტ ადამალამ აჩვენეს, რომ პრიმიტიულ პროტოცელებში არაფერმენტული რნმ-ის რეპლიკაცია შესაძლებელია მხოლოდ სუსტი კათიონების ჩელატორების არსებობის შემთხვევაში, როგორიცაა ლიმონმჟავა. ეს იძლევა დამატებით მტკიცებულებას ლიმონმჟავას ცენტრალური როლის შესახებ პირველყოფილ მეტაბოლიზმში. რასელი ვარაუდობს, რომ „სიცოცხლის მიზანია ნახშირორჟანგის ჰიდროგენიზაცია“ (როგორც „პირველ რიგში მეტაბოლიზმის“ ნაწილი, ვიდრე „პირველი გენეტიკა“ სცენარის). ფიზიკოსი ჯერემი ინგლისი ამტკიცებდა ზოგადი თერმოდინამიკური მოსაზრებებიდან გამომდინარე, რომ სიცოცხლე გარდაუვალი იყო. ამ იდეის ადრეული ვერსია იყო ოპარინის 1924 წლის წინადადება თვითგანმეორებადი ვეზიკულების შესახებ. 1980-იან და 1990-იან წლებში გამოჩნდა Wächtershäuser-ის რკინა-გოგირდის სამყაროს თეორია და კრისტიან დე დიუვის თიოესტერის მოდელები. გენების გარეშე მეტაბოლიზმის უფრო აბსტრაქტული და თეორიული არგუმენტები მოიცავს ფრიმენ დაისონის მათემატიკურ მოდელს და სტიუარტ კაუფმანის ერთობლივად ავტოკატალიზურ კომპლექტს 1980-იან წლებში. კაუფმანის ნამუშევარი გააკრიტიკეს ენერგიის როლის უგულებელყოფის გამო უჯრედებში ბიოქიმიური რეაქციების მართვაში.

The active site of the acetyl-CoA synthase enzyme, part of the acetyl-CoA pathway, contains nickel-iron-sulfur clusters. - აცეტილ-CoA სინთაზას ფერმენტის აქტიური ადგილი, აცეტილ-CoA გზის ნაწილი, შეიცავს ნიკელ-რკინა-გოგირდის მტევანებს.

მრავალსაფეხურიანი ბიოქიმიური გზა, როგორიცაა კრებსის ციკლი, მხოლოდ მინერალის ზედაპირზე არ იყო თვითორგანიზებული; მას წინ უძღოდა უფრო მარტივი გზები. ვუდ-ლუნგდალის გზა თავსებადია ლითონის სულფიდის ზედაპირზე თვითორგანიზებასთან. მისი ძირითადი ფერმენტული ერთეული, ნახშირბადის მონოქსიდის დეჰიდროგენაზა/აცეტილ-CoA სინთაზა, შეიცავს შერეულ ნიკელ-რკინა-გოგირდის მტევანებს მის რეაქციულ ცენტრებში და კატალიზებს აცეტილ-CoA-ს წარმოქმნას. თუმცა, პრებიოტიკული თიოლირებული და თიოესტერული ნაერთები თერმოდინამიკურად და კინეტიკურად ნაკლებად სავარაუდოა, რომ დაგროვდეს ჰიდროთერმული სავენტილაციო პრებიოტიკის სავარაუდო პირობებში. ერთი შესაძლებლობა არის ის, რომ ცისტეინი და ჰომოცისტეინი შეიძლება რეაგირებდნენ ნიტრილებთან სტრეკერის რეაქციის შედეგად, ქმნიდნენ კატალიზურ თიოლით მდიდარ პოლიპეპტიდებს.

არმენ მულკიჯანიანის თუთიის სამყაროს (Zn-სამყარო) ჰიპოთეზა ავრცელებს ვახტერშაუზერის პირიტის ჰიპოთეზას. Zn-სამყაროს თეორია ვარაუდობს, რომ H2S-ით მდიდარი ჰიდროთერმული სითხეები, რომლებიც ურთიერთქმედებენ ცივ პირველწყარო ოკეანესთან (ან დარვინის „თბილ პატარა აუზთან“) წყალთან, აფრქვევს ლითონის სულფიდის ნაწილაკებს. ოკეანის ჰიდროთერმული სისტემებს აქვთ ზონალური სტრუქტურა, რომელიც აისახება ძველ ვულკანოგენურ მასიურ სულფიდურ საბადოებში. მათი დიამეტრი მრავალ კილომეტრს აღწევს და თარიღდება არქეული პერიოდით. ყველაზე გავრცელებულია პირიტი (FeS2), ქალკოპირიტი (CuFeS2) და სფალერიტი (ZnS), გალენის (PbS) და ალაბანიტის (MnS) დანამატებით. ZnS-ს და MnS-ს გააჩნიათ გამოსხივების ენერგიის შენახვის უნიკალური უნარი, მაგ. ულტრაიისფერი სინათლისგან. გამრავლების მოლეკულების წარმოშობისას, პირველყოფილი ატმოსფერული წნევა საკმარისად მაღალი იყო (>100 ბარი) დედამიწის ზედაპირთან ახლოს ნალექისთვის, ხოლო ულტრაიისფერი გამოსხივება 10-დან 100-ჯერ უფრო ინტენსიური იყო, ვიდრე ახლა; აქედან გამომდინარე, ZnS-ის შუამავლობით გამოწვეული ფოტოსინთეზური თვისებები უზრუნველყოფდა სწორ ენერგეტიკულ პირობებს ინფორმაციული და მეტაბოლური მოლეკულების სინთეზისთვის და ფოტოსტაბილური ნუკლეობაზების შერჩევისთვის.

Zn-სამყაროს თეორია შევსებულია მტკიცებულებებით პირველი პროტოუჯრების ინტერიერის იონური კონსტიტუციის შესახებ. 1926 წელს კანადელმა ბიოქიმიკოსმა არჩიბალდ მაკალუმმა აღნიშნა სხეულის სითხეების მსგავსება, როგორიცაა სისხლი და ლიმფა ზღვის წყალთან; თუმცა, ყველა უჯრედის არაორგანული შემადგენლობა განსხვავდება თანამედროვე ზღვის წყლისგან, რამაც აიძულა მულკიჯანიანი და კოლეგები აღედგინათ "ლუქის ქარხნები". პირველი უჯრედები, რომლებიც აერთიანებს გეოქიმიურ ანალიზს თანამედროვე უჯრედების არაორგანული იონის მოთხოვნილების ფილოგენომიურ გამოკვლევასთან. ავტორები ასკვნიან, რომ საყოველთაო და დასკვნის მიხედვით პირველყოფილი, ცილები და ფუნქციური სისტემები აჩვენებენ კავშირს და ფუნქციურ მოთხოვნილებას K+, Zn2+, Mn2+ და [PO

4]3−

. გეოქიმიური რეკონსტრუქცია აჩვენებს, რომ ეს იონური შემადგენლობა არ შეიძლებოდა არსებობდეს ოკეანეში, მაგრამ თავსებადია შიდა გეოთერმულ სისტემებთან. ჟანგბადით დაცლილ, CO2-ით დომინირებულ პირველყოფილ ატმოსფეროში, გეოთერმული ველების მახლობლად წყლის კონდენსატების ქიმიური შემადგენლობა თანამედროვე უჯრედების შიდა გარემოს დაემსგავსება. აქედან გამომდინარე, უჯრედამდელი ევოლუცია შეიძლება მომხდარიყო არაღრმა „დარვინის აუზებში“, რომლებიც მოპირკეთებულია ფოროვანი სილიკატური მინერალებით, შერეული ლითონის სულფიდებით და გამდიდრებული K+, Zn2+ და ფოსფორის ნაერთებით.