Prebioottinen evoluutio missä se tapahtui ja mikä on välttämätöntä

Termi Prebioottinen kehitys Se viittaa hypoteettisten skenaarioiden sarjaan, jotka pyrkivät selittämään aineen perustuvan elämän alkuperä.

On ehdotettu, että primitiivisen ilmakehän olosuhteet vähenevät voimakkaasti, mikä suosii orgaanisten molekyylien, kuten aminohappojen ja peptidien, muodostumista, jotka ovat proteiinien rakenteellisia lohkoja; ja puriinit ja pyrimidiinit, jotka muodostavat nukleiinihapot - DNA ja RNA.

Lähde: Pixabay.com

[TOC]

Primitiiviset olosuhteet

Kuvittele, kuinka ensimmäiset elämänmuodot syntyivät maan päällä, voi olla haastava kysymys - ja jopa melkein mahdotonta - jos emme sijoita itseämme oikeaan primitiiviseen ympäristöön.

Siten avain elämän ymmärtämiseen abioottisista molekyyleistä, jotka on ripustettu kuuluisaan "primitiiviseen liemeen", on ilmapiiri mainitussa etäympäristössä.

Vaikka ilmakehän kemiallisesta koostumuksesta ei ole täydellistä sopimusta, koska sitä ei voida vahvistaa kokonaan, hypoteesit vaihtelevat koostumusten vähentämisestä (CH CH₄ + N₂, Nh₃ + H₂Tai tai yhteistyökumppani₂ + H₂ + N₂) Vielä neutraalimpi ympäristö (vain yhteistyökumppani₂ + N₂ + H₂JOMPIKUMPI).

On yleisesti hyväksyttyä, että ilmakehästä puuttui happea (tämä elementti lisäsi pitoisuuttaan merkittävästi elämän saapumisen myötä). Aminohappojen, puriinien, pyrimidiinien ja sokerien tehokkaaseen synteesiin vähentävän ympäristön läsnäolo on välttämätöntä.

Jos kyseisen ajan todellisessa ilmakehässä ei ollut näitä prebioottisia kemiallisia olosuhteita, orgaanisten yhdisteiden piti saapunut pölyhiukkasista tai muista avaruuskappaleista, kuten meteoriitteista.

Missä prebioottinen evoluutio tapahtui?

Maapallolla on useita hypoteeseja suhteessa fyysiseen tilaan, joka mahdollisti ensimmäisten biomolekyylien ja replikaattoreiden kehittymisen.

Teoria, joka on voittanut huomattavan määrän seuraajia biomolekyylien alkuperäisessä muodostumisessa valtameren hydrotermisissä lähteissä. Muiden kirjoittajien mielestä se on epätodennäköistä ja diskreditoi näitä alueita tärkeinä aineilla prebioottisynteesissä.

Voi palvella sinua: upotusöljy: koostumus, ominaisuudet, käytöt

Teoria ehdottaa, että kemiallinen synteesi tapahtui veden kulkiessa termillä 350 ° C - 2 ° C.

Tämän hypoteesin ongelma syntyy, koska orgaaniset yhdisteet hajoavat korkeissa lämpötiloissa (350 ° C) syntetisoinnin sijasta, mikä viittaa vähemmän äärimmäisiin ympäristöihin. Joten hypoteesi on menettänyt tukea.

Mitä tarvitaan prebioottiseen evoluutioon?

Prebioottiseen evoluutioon liittyvän tutkimuksen suorittamiseksi on välttämätöntä vastata sarjaan kysymyksiä, joiden avulla voimme ymmärtää elämän syntymisen.

Meidän on kysyttävä, minkä tyyppinen katalyyttinen prosessi kannatti elämän alkuperää ja mistä ensimmäisiä reaktioita suosittu energia otettiin. Kun vastaamme näihin kysymyksiin, voimme mennä pidemmälle ja kysyä itseltämme, ovatko ensimmäiset molekyylit ilmestymään kalvot, replikaattorit tai metaboliitit.

Seuraavaksi vastaamme jokaiseen näihin kysymyksiin saavuttaaksemme ymmärryksen elämän mahdollisesta alkuperästä prebioottisessa ympäristössä.

Katalyytit

Elämä, kuten tänään tiedämme, vaatii sarjan "kohtalaisia ​​olosuhteita" kehittää. Tiedämme, että suurin osa orgaanisista olennoista on olemassa, jos lämpötila, kosteus ja pH ovat fysiologisesti hyväksyttävää - lukuun ottamatta ääriliikkeitä.

Yksi elävien järjestelmien merkityksellisimmistä ominaisuuksista on katalyyttien yleisyys. Elävien olentojen kemialliset reaktiot katalysoivat entsyymit: kompleksiset proteiinimolekyylit, jotka lisäävät reaktioiden nopeutta suuruudella.

Voi palvella sinua: Biofysiikka: historia, mitkä tutkimukset, sovellukset, käsitteet, menetelmät

Ensimmäisissä elävissä olennoissa oli oltava analoginen järjestelmä, luultavasti ribzyymeistä. Kirjallisuudessa on avoin kysymys siitä, voisiko prebioottinen evoluutio tapahtua ilman katalyysiä.

Todisteiden mukaan katalyytin puuttuessa biologinen kehitys olisi ollut hyvin epätodennäköistä - koska reaktiot olivat ottaneet monumentaalisia aikavälejä esiintymisissä. Siksi heidän olemassaolonsa oletetaan elämän varhaisessa vaiheessa.

Energia

Prebioottisen synteesin energian piti ilmestyä jonnekin. Ehdotetaan, että tietyillä epäorgaanisilla molekyyleillä, kuten polyfosfaateilla ja tioniestereilla, voi olla tärkeä rooli reaktioiden energiantuotannossa - aikoina ennen kuin solujen kuuluisan energiavaluutan "valuutta": ATP.

Energisesti geneettisen tiedon kuljettavien molekyylien replikaatio on erittäin kallis tapahtuma. Keskimääräiselle bakteerille, kuten JA. koli, Yksi replikointitapahtuma vaatii 1,7*10¹⁰ ATP -molekyylit.

Tämän poikkeuksellisen korkean luvun olemassaolon ansiosta energialähteen läsnäolo on kiistaton tila todennäköisen skenaarion luomiseksi, josta elämä on peräisin.

Samoin "redox" -tyypin reaktioiden olemassaolo voisi vaikuttaa abioottiseen synteesiin. Ajan myötä tästä järjestelmästä voi tulla tärkeitä elementtejä solun elektronien kuljetuksessa, joka liittyy energiantuotantoon.

Mikä solukomponenteista syntyi ensin?

Solussa on kolme peruskomponenttia: kalvo, joka rajaa solutilaa ja tekee siitä hienovaraisen yksikön; Replikaattorit, jotka tallentavat tietoja; ja aineenvaihduntareaktiot, jotka tapahtuvat tämän järjestelmän sisällä. Näiden kolmen komponentin toiminnallinen integraatio johtaa soluun.

Se voi palvella sinua: mitä tutkimuksia ornitologia?

Siksi evoluution valossa on mielenkiintoista herättää kysymys siitä, mikä kolmesta ensimmäisestä syntyi.

Membraanisynteesi näyttää olevan yksinkertainen, koska lipidit muodostavat spontaanisti vesikulaarisia rakenteita kyvyn kasvaa ja jakaa. Sappirakko mahdollistaa replikaattoreiden varastoinnin ja pitää tiivistetyt metaboliitit.

Nyt keskustelu keskittyy aineenvaihdunnan vastaisen replikaation johtamiseen. Ne, jotka antavat enemmän painoa replikaatiolle, väittävät, että ribtsyymit (RNA katalyyttisellä voimalla) voisivat toistaa itsensä, ja mutaatioiden ulkonäön ansiosta uusi metabolinen järjestelmä voi syntyä.

Päinvastainen visio korostaa yksinkertaisten molekyylien muodostumisen merkitystä - kuten orgaanisia hapoja. Tässä näkökulmassa prebioottisen evoluution ensimmäiset vaiheet sisälsivät nämä metabolitit.

Viitteet

1. Anderson, P. W -. (1983). Prebioottisen evoluution ehdotusmalli: kaaoksen käyttö. Kansallisen tiedeakatemian julkaisut, 80(11), 3386-3390.
2. HOGEWEG, P., & Takeuchi, n. (2003). Monitasoinen valinta prebioottisen evoluution malleissa: osastot ja alueellinen itseorganisaatio. Elämän alkuperä ja biosfäärin kehitys, 33(4-5), 375-403.
3. Lazcano, a., & Miller, S. Lens. (1996). Elämän alkuperä ja varhainen kehitys: prebioottinen kemia, pre-RNA-maailma ja aika. Solu, 85(6), 793-798.
4. McKenney, k., & Alfonzo, J. (2016). Prebiooteista probiooteihin: TRNA -modifikaatioiden kehitys ja toiminnot. Elämä, 6(1), 13.
5. Silvestre, D. -Lla., & Fontanari, J. F. (2008). Pakkausmallit ja prebioottisen evoluution tietokriisi. Teoreettisen biologian lehti, 252(2), 326-337.
6. Wong, J. T. F. (2009). Prebioottinen evoluutio ja astrobiologia. CRC -lehdistö.