Prebiotische evolutie waar het gebeurde en wat nodig is

De voorwaarde Prebiotische evolutie Het verwijst naar de reeks hypothetische scenario's die proberen de oorsprong van het leven te verklaren op basis van materie, leeft niet in een omgeving onder primitieve omstandigheden.

Er is voorgesteld dat de omstandigheden van de primitieve atmosfeer sterk verminderden, wat de vorming van organische moleculen, zoals aminozuren en peptiden, de voorkeur gaf aan de vorming van organische moleculen, die de structurele blokken van eiwitten zijn; en purines en pyrimidines, die nucleïnezuren vormen - DNA en RNA.

Bron: Pixabay.com

[TOC]

Primitieve omstandigheden

Stel je voor hoe de eerste vormen van levens op aarde zijn ontstaan, kunnen een uitdagende vraag zijn - en zelfs bijna onmogelijk - als we onszelf niet in de juiste primitieve omgeving plaatsen.

De sleutel tot het begrijpen van het leven uit abiotische moleculen die zijn gesuspendeerd in de beroemde "primitieve bouillon" is de atmosfeer in genoemde externe omgeving.

Hoewel er geen totale overeenkomst is met betrekking tot de chemische samenstelling van de atmosfeer, omdat er geen manier is om dit volledig te bevestigen, variëren de hypothesen van het verminderen van composities (CH₄ + N₂, NH₃ + H₂Of of co₂ + H₂ + N₂) Nog meer neutrale omgevingen (met alleen CO₂ + N₂ + H₂OF).

Het wordt algemeen aanvaard dat de atmosfeer zuurstof ontbrak (dit element verhoogde de concentratie ervan aanzienlijk met de komst van het leven). Voor de efficiënte synthese van aminozuren, purines, pyrimidines en suikers is de aanwezigheid van een reducerende omgeving nodig.

In het geval dat de echte atmosfeer van die tijd deze prebiotische chemische omstandigheden niet had, moesten organische verbindingen zijn aangekomen uit stofdeeltjes of andere ruimtelichamen zoals meteorieten.

Waar is de prebiotische evolutie opgetreden?

Er zijn verschillende hypothesen in relatie tot fysieke ruimte op aarde die de ontwikkeling van de eerste biomoleculen en replicators mogelijk maken.

Een theorie die een aanzienlijk aantal volgers heeft gewonnen in de initiële vorming van biomoleculen in de hydrothermische bronnen in de oceaan. Andere auteurs vinden het echter onwaarschijnlijk en brengen deze regio's in diskrediet als belangrijke agenten in de prebiotische synthese.

Kan u van dienst zijn: Immersion Oil: Samenstelling, kenmerken, gebruik

De theorie stelt voor dat chemische synthese optrad door de doorgang van water binnen een termijn van 350 ° C tot 2 ° C.

Het probleem met deze hypothese ontstaat omdat organische verbindingen ontleden bij hoge temperaturen (350 ° C) in plaats van te worden gesynthetiseerd, wat minder extreme omgevingen suggereert. Dus de hypothese heeft steun verloren.

Wat nodig is voor prebiotische evolutie?

Om een ​​onderzoek uit te voeren met betrekking tot prebiotische evolutie, is het noodzakelijk om een ​​reeks vragen te beantwoorden waarmee we de opkomst van het leven kunnen begrijpen.

We moeten ons afvragen welk type katalytisch proces de voorkeur gaf aan de oorsprong van het leven en waar de energie die voorkeur gaf. Bij het beantwoorden van deze vragen kunnen we verder gaan en ons afvragen of de eerste moleculen die te verschijnen de membranen, replicators of metabolieten waren.

Vervolgens zullen we op elk van deze vragen reageren om het begrip van een mogelijke oorsprong van het leven in een prebiotische omgeving te bereiken.

Katalysatoren

Het leven, zoals we die vandaag kennen, vereist een reeks van "gematigde omstandigheden" om te ontwikkelen. We weten dat de meeste organische wezens bestaan ​​waar temperatuur, vochtigheid en pH fysiologisch acceptabel zijn - met uitzondering van extremofiele organismen, die, zoals de naam al aangeeft, in extreme omgevingen leven.

Een van de meest relevante kenmerken van levende systemen is de alomtegenwoordigheid van katalysatoren. De chemische reacties van levende wezens worden gekatalyseerd door enzymen: complexe eiwitmoleculen die de snelheid van reacties door magnitude verhogen.

Kan u dienen: Biofysica: geschiedenis, welke studies, toepassingen, concepten, methoden

De eerste levende wezens moesten een analoog systeem bezitten, waarschijnlijk van ribzymen. In de literatuur is er een open vraag of prebiotische evolutie zou kunnen optreden zonder katalyse.

Volgens het bewijsmateriaal zou de biologische evolutie bij afwezigheid van een katalysator zeer onwaarschijnlijk zijn geweest - omdat de reacties monumentale tijdsintervallen hadden genomen tijdens het voorkomen. Daarom wordt hun bestaan ​​gepostuleerd in de vroege levensfasen.

Energie

De energie voor prebiotische synthese moest ergens verschijnen. Er wordt voorgesteld dat bepaalde anorganische moleculen, zoals polyfosfaten en tionesters, een belangrijke rol kunnen spelen in de energieproductie voor reacties - in tijden vóór het bestaan ​​van de beroemde energie "valuta" van de cellen: de ATP.

Energetisch is de replicatie van moleculen die genetische informatie dragen een zeer dure gebeurtenis. Voor een gemiddelde bacterie, zoals EN. coli, Een enkele replicatie -gebeurtenis vereist 1.7*10¹⁰ ATP -moleculen.

Dankzij het bestaan ​​van deze buitengewoon hoge figuur is de aanwezigheid van een energiebron een onbetwistbare toestand om een ​​waarschijnlijk scenario te creëren waarin het leven is ontstaan.

Evenzo zou het bestaan ​​van reacties van het type "redox" kunnen bijdragen aan de abiotische synthese. In de loop van de tijd zou dit systeem belangrijke elementen kunnen worden van het transport van elektronen in de cel, gekoppeld aan energieproductie.

Welke van de celcomponenten is eerst ontstaan?

In een cel zijn er drie basiscomponenten: een membraan, dat de cellulaire ruimte afbeelt en het een discrete eenheid maakt; De replicators, die informatie opslaan; en metabole reacties, die in dit systeem voorkomen. De functionele integratie van deze drie componenten resulteert in een cel.

Het kan u van dienst zijn: welke studies ornithologie?

Daarom is het in het licht van de evolutie interessant om de vraag op te richten welke van de drie eerste zijn opgericht.

Membraansynthese lijkt eenvoudig, omdat lipiden spontaan vesiculaire structuren vormen met het vermogen om te groeien en te verdelen. De galblaas staat de opslag van de replicators toe en bewaart de geconcentreerde metabolieten.

Nu richt het debat zich op het leiderschap van replicatie tegen metabolisme. Degenen die meer gewicht geven aan replicatie, beweren dat de ribzymen (RNA met katalytische kracht) zichzelf kunnen repliceren, en dankzij het uiterlijk van mutaties zou een nieuw metabolisch systeem kunnen ontstaan.

Het tegenovergestelde visie benadrukt het belang van het genereren van eenvoudige moleculen - zoals organische zuren die aanwezig zijn in de cyclus van tricarbonzuren - verbranding onder matige warmtebronnen. Onder dit perspectief betrof de eerste stappen van prebiotische evolutie deze metabolieten.

Referenties

1. Anderson, p. W. (1983). Een suggestie -model voor prebiotische evolutie: het gebruik van chaos. Proceedings of the National Academy of Sciences, 80(11), 3386-3390.
2. Hogeweg, p., & Takeuchi, n. (2003). Multilevel selectie in modellen van prebiotische evolutie: compartimenten en ruimtelijke zelforganisatie. Oorsprong van het leven en de evolutie van de biosfeer, 33(4-5), 375-403.
3. Lazcano, een., & Miller, s. L. (1996). De oorsprong en vroege evolutie van het leven: prebiotische chemie, de pre-RNA-wereld en tijd. Cel, 85(6), 793-798.
4. McKenney, K., & Alfonzo, J. (2016). Van prebiotica tot probiotica: de evolutie en functies van tRNA -modificaties. Leven, 6(1), 13.
5. Silvestre, D. NAAR., & Fontanari, J. F. (2008). Pakketmodellen en de informatiecrisis van prebiotische evolutie. Journal of Theoretical Biology, 252(2), 326-337.
6. Wong, J. T. F. (2009). Prebiotische evolutie en astrobiologie. CRC Press.