Protobiontien alkuperä ja ominaisuudet



protobionts ne ovat biologisia komplekseja, jotka joidenkin elämän alkuperään liittyvien hypoteesien mukaan edelsivät soluja. Oparínin mukaan nämä ovat molekyyli- aggregaatteja, joita ympäröi puoliläpäisevä lipidikalvo tai rakenne, joka on samanlainen kuin tämä..

Nämä bioottiset molekulaariset aggregaatit voivat muodostaa yksinkertaisen lisääntymisen ja aineenvaihdunnan, joka onnistui säilyttämään kalvon sisäpuolen kemiallisen koostumuksen sen ulkoisesta ympäristöstä poikkeava..

Jotkut eri tutkijoiden tekemät laboratoriotutkimukset ovat osoittaneet, että protobiontit voisivat muodostaa spontaanisti käyttäen abioottisista molekyyleistä muodostettuja orgaanisia yhdisteitä rakenteellisina lohkoina..

Esimerkkejä näistä kokeista ovat liposomien muodostuminen, jotka ovat kalvojen ympäröimien pienten pisaroiden aggregaatioita. Nämä voidaan muodostaa, kun lipidejä lisätään veteen. Se tapahtuu myös silloin, kun lisätään muita orgaanisia molekyylejä.

Voin tapahtua, että prebioottisten aikojen lammikoissa muodostui liposomeja muistuttavia pisaroita, ja ne liittyivät satunnaisesti joihinkin aminohappopolymeereihin.

Jos polymeerit tekivät kalvolle läpäiseviä tiettyjä orgaanisia molekyylejä, olisi mahdollista sisällyttää mainitut molekyylit selektiivisesti.

indeksi

  • 1 Ominaisuudet ja ominaisuudet
    • 1.1 Puoliläpäisevät kalvot
    • 1.2 Herkkyys
  • 2 Alkuperä
    • 2.1 Opariinin ja Haldanen hypoteesi
    • 2.2 Millerin ja Ureyn kokeilu
  • 3 Protobiontien geneettinen materiaali
    • 3.1 RNA: n maailma
    • 3.2 DNA: n ulkonäkö
  • 4 Viitteet

Ominaisuudet ja ominaisuudet

Oletetut protobionit voitaisiin muodostaa hydrofobisista molekyyleistä, jotka oli järjestetty kaksikerroksiseksi (kaksi kerrosta) pisaran pinnalle muistuttamalla nykyisissä soluissa olevia lipidikalvoja.

Puoliläpäisevät kalvot

Koska rakenne on selektiivisesti läpäisevä, liposomi voi paisua tai tyhjentää riippuen liuenneiden aineiden pitoisuudesta väliaineessa.

Toisin sanoen, jos liposomi altistetaan hypotoniselle väliaineelle (solun sisällä oleva pitoisuus on suurempi), vesi tulee rakenteeseen ja turvaa liposomin. Sitä vastoin, jos elatusaine on hypertoninen (solun pitoisuus on pienempi), vesi siirtyy ulkopuoliseen ympäristöön.

Tämä ominaisuus ei ole ainutlaatuinen liposomeille, sitä voidaan soveltaa myös organismin nykyisiin soluihin. Esimerkiksi, jos punasolut ovat alttiina hypotoniselle väliaineelle, ne voivat räjähtää.

ärtyvyyttä

Liposomit voivat tallentaa energiaa kalvopotentiaalin muodossa, joka koostuu jännitteestä pinnan yli. Rakenne voi purkaa jännitteen tavalla, joka muistuttaa hermoston soluissa esiintyvää prosessia. 

Liposomeilla on useita elävien organismien ominaisuuksia. Se ei kuitenkaan ole sama kuin sanomalla, että liposomit ovat eläviä.

lähde

On olemassa monia erilaisia ​​hypoteeseja, jotka pyrkivät selittämään elämän alkuperää ja kehitystä prebioottisessa ympäristössä. Seuraavassa kuvataan merkittävimmät postulaatiot, joissa keskustellaan protobiontien alkuperästä:

Oparin ja Haldanen hypoteesi

Biokemiallisen kehityksen hypoteesi ehdotti Alexander Oparin vuonna 1924 ja John D. S. Haldane vuonna 1928.

Tässä postulaatiossa oletetaan, että prebioottinen ilmakehä puuttui hapesta, mutta se vähensi voimakkaasti suuria määriä vetyä, joka johti orgaanisten yhdisteiden muodostumiseen energialähteiden läsnäolon ansiosta..

Tämän hypoteesin mukaan maan jäähdytyksen tapahtuessa tulivuorenpurkausten höyry tiivistyi ja saostui voimakkaina ja jatkuvina sateina. Kun vesi putosi, se vetää mineraalisuoloja ja muita yhdisteitä, mikä johti kuuluisaan alkukeittoon tai ravitsevaan liemeen.

Tässä hypoteettisessa ympäristössä saattaisi muodostua suuria molekyylikomplekseja, joita kutsutaan prebioottisiksi yhdisteiksi, jotka muodostivat yhä monimutkaisempia solukkojärjestelmiä. Oparin kutsui nämä rakenteet protobiontes.

Kun protobionit kasvattivat monimutkaisuuttaan, he saivat uusia kykyjä välittää geneettistä informaatiota, ja Oparin antoi eubiontes-nimen näille kehittyneemmille muodoille..

Millerin ja Ureyn kokeilu

Vuonna 1953 Oparinin postulaattien jälkeen tutkijat Stanley L. Miller ja Harold C. Urey kehittivät joukon kokeita, joilla varmistettiin orgaanisten yhdisteiden muodostuminen yksinkertaisista epäorgaanisista aineista.

Miller ja Urey onnistuivat luomaan kokeellisen suunnittelun, joka simuloi prebioottisia ympäristöjä Oparinin ehdottamilla ehdoilla pienellä mittakaavalla..

Protobiontien geneettinen materiaali

RNA-maailma

Nykyisten molekyylibiologien hypoteesin mukaan protobionit kantoivat RNA-molekyylejä DNA-molekyylien sijasta, mikä antoi niille mahdollisuuden kopioida ja tallentaa tietoja.

Sen lisäksi, että RNA voi olla olennainen proteiinisynteesissä, se voi myös käyttäytyä kuin entsyymi ja suorittaa katalyysireaktioita. Tämän ominaisuuden vuoksi RNA on osoitettu ehdokas olla ensimmäinen geneettinen materiaali protobionteissa.

RNA-molekyylejä, jotka kykenevät suorittamaan katalyysin, kutsutaan ribotsyymeiksi ja ne voivat tehdä kopioita RNA: n lyhyiden vaiheiden komplementaarisilla sekvensseillä ja välittää prosessin. liitos, poistamalla jakson osia.

Protobionti, jolla oli sen sisällä katalyyttinen RNA-molekyyli, vaihteli sen vasta-aineista, joilta puuttui kyseinen molekyyli.

Jos protobionit voisivat kasvaa, jakaa ja lähettää RNA: n jälkeläisilleen, Darwinin luonnollisia valintaprosesseja voidaan soveltaa tähän järjestelmään, ja protobionit RNA-molekyyleillä lisäävät niiden taajuutta populaatiossa.

Vaikka tämän protobionin esiintyminen voi olla hyvin epätodennäköistä, on välttämätöntä muistaa, että primitiivisen maan vesistöihin olisi voinut olla miljoonia protobionteja.

DNA: n ulkonäkö

DNA on paljon vakaampi kaksisäikeinen molekyyli verrattuna RNA-molekyyliin, joka on hauras ja replikoituu epätarkasti. Tämä täsmällisyysominaisuus replikoitumisen suhteen tuli tarpeellisemmaksi, kun protobiontien genomit kasvoivat.

Princetonin yliopistossa tutkija Freeman Dyson ehdottaa, että DNA-molekyylit olisivat olleet lyhyitä rakenteita, joita niiden replikaatiossa auttoivat satunnaiset aminohappopolymeerit, joissa on katalyyttisiä ominaisuuksia.

Tämä varhainen replikaatio voi tapahtua protobiontien sisällä, jotka olivat tallentaneet suuria määriä orgaanisia monomeerejä.

DNA-molekyylin ulkonäön jälkeen RNA voisi aloittaa nykyisten rooliensa kääntämisen välittäjinä ja siten luoda "DNA-maailman"..

viittaukset

  1. Altstein, A. D. (2015). Progene-hypoteesi: nukleoproteiinimaailma ja miten elämä alkoi. Biology Direct, 10, 67.
  2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2003). Biologia: Elämä maapallolla. Pearsonin koulutus.
  3. Campbell, A. N., & Reece, J. B. (2005). biologia. Toimituksellinen Panamericana Medical.
  4. Gama, M. (2007). Biologia 1: Konstruktivistinen lähestymistapa. Pearson Education.
  5. Schrum, J. P., Zhu, T. F. ja Szostak, J. W. (2010). Solun elämä. Cold Spring Harborin näkökulmat biologiassa, a002212.
  6. Stano, P., & Mavelli, F. (2015). Protocells-mallit elämässä ja synteettisessä biologiassa. elämä, 5(4), 1700-1702.