Protobionts opprinnelse og egenskaper

2741
Charles McCarthy

De protobionter De er biologiske komplekser som, ifølge noen hypoteser relatert til livets opprinnelse, gikk foran celler. Ifølge Oparín er dette molekylære aggregater omgitt av en semipermeabel lipidmembran eller en struktur som ligner på denne..

Disse biotiske molekylaggregatene kunne presentere en enkel reproduksjon og en metabolisme som klarte å opprettholde den kjemiske sammensetningen av det indre av membranen forskjellig fra det ytre miljøet..

Kilde: Pixabay.com

Noen eksperimenter utført i laboratoriet av forskjellige forskere har avslørt at protobionter kan dannes spontant ved hjelp av organiske forbindelser opprettet fra abiotiske molekyler som byggesteiner..

Eksempler på disse eksperimentene er dannelsen av liposomer, som er aggregasjoner av små dråper omgitt av membraner. Disse kan dannes når lipider tilsettes vann. Det oppstår også når andre typer organiske molekyler tilsettes.

Det kan hende at liposomlignende dråper dannet i dammer fra prebiotiske tider, og disse tilfeldigvis innlemmet noen polymerer av aminosyrer.

I tilfelle at polymerene gjorde visse organiske molekyler permeable for membranen, ville det være mulig å selektivt inkorporere nevnte molekyler.

Artikkelindeks

  • 1 Egenskaper og egenskaper
    • 1.1 Semipermeable membraner
    • 1.2 Spenning
  • 2 Opprinnelse
    • 2.1 Oparin og Haldane hypotese
    • 2.2 Miller og Urey eksperimenterer
  • 3 Genetisk materiale av protobionter
    • 3.1 RNA-verden
    • 3.2 Utseende av DNA
  • 4 Referanser

Egenskaper og egenskaper

De antatte protobiontene kunne dannes fra hydrofobe molekyler som var organisert i form av et dobbeltlag (to lag) på overflaten av en dråpe, som minner om lipidmembranene som er tilstede i dagens celler..

Av Mariana Ruiz Villarreal, LadyofHats [Public domain], fra Wikimedia Commons

Semipermeable membraner

Siden strukturen er selektivt permeabel, kan liposomet hovne opp eller tømme ut avhengig av konsentrasjonen av oppløste stoffer i mediet..

Det vil si at hvis liposomet blir utsatt for et hypotonisk medium (konsentrasjonen inne i cellen er høyere), kommer vann inn i strukturen og svulmer liposomet. I kontrast, hvis mediet er hypertonisk (konsentrasjonen av cellen er lavere), beveger vannet seg mot det ytre mediet..

Denne egenskapen er ikke unik for liposomer, den kan også brukes på selve cellene i en organisme. For eksempel, hvis røde blodlegemer utsettes for et hypotonisk miljø, kan de eksplodere..

Spenning

Liposomer kan lagre energi i form av membranpotensial, som består av en spenning over overflaten. Strukturen kan avlaste spenningen på en måte som minner om prosessen som skjer i nervecellene i nervesystemet.. 

Liposomer har flere kjennetegn ved levende organismer. Det er imidlertid ikke det samme som å hevde at liposomer er i live..

Kilde

Det er et bredt mangfold av hypoteser som søker å forklare opprinnelsen og utviklingen av livet i et prebiotisk miljø. De mest fremragende postulatene som diskuterer opprinnelsen til protobionter vil bli beskrevet nedenfor:

Oparin og Haldane hypotese

Hypotesen om biokjemisk evolusjon ble foreslått av Alexander Oparin i 1924 og av John D. S. Haldane i 1928.

Dette postulatet antar at den prebiotiske atmosfæren manglet oksygen, men var sterkt reduserende, med store mengder hydrogen som førte til dannelsen av organiske forbindelser takket være tilstedeværelsen av energikilder..

I følge denne hypotesen kondenserte damp fra vulkanutbrudd, mens jorden avkjølte, og falt som kraftige og konstante regner. Da vannet falt, dro det mineralsalter og andre forbindelser, noe som ga opphav til den berømte primitive suppen eller næringsrik buljongen..

I dette hypotetiske miljøet kunne store molekylære komplekser kalt prebiotiske forbindelser dannes, og skape stadig mer komplekse cellulære systemer. Oparin kalte disse strukturene protobionter.

Da protobionter økte i kompleksitet, fikk de nye evner til å overføre genetisk informasjon, og Oparin ga navnet eubionter til disse mer avanserte formene..

Miller og Urey eksperimenterer

I 1953, etter Oparins postulater, utviklet forskerne Stanley L. Miller og Harold C. Urey en serie eksperimenter for å verifisere dannelsen av organiske forbindelser med utgangspunkt i enkle uorganiske materialer..

Miller og Urey klarte å lage en eksperimentell design som simulerte prebiotiske miljøer med forholdene foreslått av Oparin i liten skala, og klarte å oppnå en serie forbindelser som aminosyrer, fettsyrer, maursyre, urea, blant andre..

Genetisk materiale av protobionter

RNA-verden

I følge hypotesene til nåværende molekylærbiologer bar protobionter RNA-molekyler, i stedet for DNA-molekyler, som tillot dem å replikere og lagre informasjon.

I tillegg til å ha en grunnleggende rolle i proteinsyntese, kan RNA også oppføre seg som et enzym og utføre katalysereaksjoner. På grunn av denne karakteristikken er RNA en kandidat som er angitt som det første genetiske materialet i protobionter..

RNA-molekyler som er i stand til katalyse kalles ribozymer og kan lage kopier med komplementære sekvenser av korte strekninger av RNA og formidle prosessen med skjøting, fjerne ben fra sekvensen.

En protobiont som hadde et katalytisk RNA-molekyl i seg varierte fra homologene som manglet nevnte molekyl.

I tilfelle protobionten kunne vokse, dele og overføre RNA til sine avkom, kan prosessene med darwinistisk naturlig seleksjon brukes på dette systemet, og protobiontene med RNA-molekyler ville øke frekvensen i befolkningen..

Selv om utseendet til denne protobionten kan være veldig usannsynlig, er det nødvendig å huske at millioner av protobionter kan ha eksistert i vannmassene på den tidlige jorden..

Utseende av DNA

DNA er et mye mer stabilt dobbeltstrenget molekyl sammenlignet med RNA, som er skjørt og replikerer unøyaktig. Denne egenskapen til nøyaktighet når det gjelder replikering ble mer nødvendig ettersom genomene til protobiontene økte i størrelse..

Ved Princeton University foreslår forsker Freeman Dyson at DNA-molekyler kunne ha vært korte strukturer, assistert i replikasjonen av polymerer av tilfeldige aminosyrer med katalytiske egenskaper..

Denne tidlige replikasjonen kan forekomme i protobionter som hadde lagret store mengder organiske monomerer..

Etter at DNA-molekylet dukket opp, kunne RNA begynne å spille sine nåværende roller som mellomledd for oversettelse, og dermed skape "DNA-verdenen".

Referanser

  1. Altstein, A. D. (2015). Progenhypotesen: Nukleoproteinverdenen og hvordan livet begynte. Biology Direct, 10, 67.
  2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2003). Biologi: Livet på jorden. Pearson utdannelse.
  3. Campbell, A. N., og Reece, J. B. (2005). biologi. Panamerican Medical Editorial.
  4. Gama, M. (2007). Biologi 1: en konstruktivistisk tilnærming. Pearson Education.
  5. Schrum, J. P., Zhu, T. F., og Szostak, J. W. (2010). Opprinnelsen til cellulært liv. Cold Spring Harbour perspektiver i biologi, a002212.
  6. Stano, P., & Mavelli, F. (2015). Protocells-modeller i livets opprinnelse og syntetisk biologi. Liv, 5(4), 1700-1702.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.