Prebiotisk evolusjon der det skjedde og hva som er nødvendig

Begrepet Prebiotisk evolusjon Det refererer til serien med hypotetiske scenarier som søker å forklare livets opprinnelse basert på materie, lever ikke i et miljø under primitive forhold.

Det er blitt foreslått at forholdene for den primitive atmosfæren var sterkt reduserende, noe som favoriserte dannelsen av organiske molekyler, så som aminosyrer og peptider, som er strukturelle blokker av proteiner; og puriner og pyrimidiner, som danner nukleinsyrer - DNA og RNA.

Kilde: Pixabay.com

[TOC]

Primitive forhold

Se for deg hvordan de første livsformene oppsto på jorden kan være et utfordrende spørsmål - og til og med nesten umulige - hvis vi ikke plasserer oss i det rette primitive miljøet.

Dermed er nøkkelen til å forstå livet fra abiotiske molekyler suspendert i den berømte "primitive buljongen" atmosfæren i nevnte avsidesliggende miljø.

Selv om det ikke er noen total enighet om den kjemiske sammensetningen av atmosfæren, siden det ikke er noen måte å bekrefte den fullstendig, spenner hypotesene fra å redusere sammensetninger (CH₄ + N₂, NH₃ + H₂Eller co₂ + H₂ + N₂) Enda mer nøytrale miljøer (med bare CO₂ + N₂ + H₂ENTEN).

Det er generelt akseptert at atmosfæren manglet oksygen (dette elementet økte konsentrasjonen betydelig med livets ankomst). For effektiv syntese av aminosyrer, puriner, pyrimidiner og sukker, er tilstedeværelsen av et reduserende miljø nødvendig.

I tilfelle at den virkelige atmosfæren på den tiden ikke hadde disse prebiotiske kjemiske forholdene, måtte organiske forbindelser ha kommet fra støvpartikler eller andre romlegemer som meteoritter.

Hvor skjedde prebiotisk evolusjon?

Det er flere hypoteser i forhold til fysisk rom på jorden som tillot utvikling av de første biomolekylene og replikatorene.

En teori som har vunnet et betydelig antall følgere i den første dannelsen av biomolekyler i havet hydrotermiske kilder. Imidlertid synes andre forfattere det er usannsynlig og diskrediterer disse regionene som viktige midler i prebiotisk syntese.

Kan tjene deg: fordypningsolje: sammensetning, egenskaper, bruk

Teorien foreslår at kjemisk syntese skjedde gjennom passering av vann innen en periode fra 350 ° C til 2 ° C.

Problemet med denne hypotesen oppstår fordi organiske forbindelser dekomponerer ved høye temperaturer (350 ° C) i stedet for å bli syntetisert, noe som antyder mindre ekstreme miljøer. Så hypotesen har mistet støtten.

Hva som trengs for prebiotisk evolusjon?

For å gjennomføre en studie relatert til prebiotisk evolusjon, er det nødvendig å svare på en serie spørsmål som lar oss forstå livets fremvekst.

Vi må stille spørsmål ved hvilken type katalytisk prosess som favoriserte livets opprinnelse og hvor energien som favoriserte de første reaksjonene ble hentet fra. Når vi svarer på disse spørsmålene, kan vi gå videre og spørre oss selv om de første molekylene som dukket opp var membranene, replikatorene eller metabolittene.

Neste vil vi svare på hvert av disse spørsmålene for å oppnå forståelse av en mulig opprinnelse i livet i et prebiotisk miljø.

Katalysatorer

Livet, som vi kjenner det i dag, krever en serie "moderate forhold" for å utvikle seg. Vi vet at de fleste organiske vesener eksisterer der temperatur, fuktighet og pH er fysiologisk akseptable - med unntak av ekstremofile organismer, som, som navnet tilsier, lever i ekstreme miljøer.

En av de mest relevante egenskapene til levende systemer er allestedsnærheten til katalysatorer. De kjemiske reaksjonene fra levende vesener blir katalysert av enzymer: komplekse proteinmolekyler som øker reaksjonshastigheten etter størrelsesorden.

Kan tjene deg: Biofysikk: Historie, hvilke studier, applikasjoner, konsepter, metoder

De første levende vesener måtte ha et analogt system, sannsynligvis fra ribzymer. I litteratur er det et åpent spørsmål om prebiotisk evolusjon kan oppstå uten katalyse.

I følge bevisene ville i mangel av en katalysator den biologiske evolusjonen vært svært usannsynlig - siden reaksjonene hadde tatt monumentale tidsintervaller i oppstått. Derfor blir deres eksistens postulert i de tidlige stadiene av livet.

Energi

Energien for prebiotisk syntese måtte vises et sted. Det foreslås at visse uorganiske molekyler, som polyfosfater og tionestere, kan ha en viktig rolle i energiproduksjonen for reaksjoner - i tider før eksistensen av den berømte energiens "valuta" i cellene: ATP.

Energisk er replikasjonen av molekyler som har genetisk informasjon en veldig kostbar hendelse. For en gjennomsnittlig bakterie, for eksempel OG. coli, En enkelt replikasjonshendelse krever 1,7*10¹⁰ ATP -molekyler.

Takket være eksistensen av denne ekstraordinære høye figuren, er tilstedeværelsen av en energikilde en ubestridelig tilstand for å skape et sannsynlig scenario der livet oppsto.

På samme måte kan eksistensen av reaksjoner av "redox" -typen bidra til abiotisk syntese. Over tid kan dette systemet bli viktige elementer i transport av elektroner i cellen, knyttet til energiproduksjon.

Hvilke av cellekomponentene oppsto først?

I en celle er det tre grunnleggende komponenter: en membran, som avgrenser cellulært rom og gjør den til en diskret enhet; Replikatorene, som lagrer informasjon; og metabolske reaksjoner, som oppstår i dette systemet. Den funksjonelle integrasjonen av disse tre komponentene resulterer i en celle.

Det kan tjene deg: Hvilke studier ornitologi?

Derfor, i lys av evolusjonen, er det interessant å stille spørsmålet om hvilke av de tre som oppsto som oppsto.

Membransyntese ser ut til å være enkel, siden lipider spontant danner vesikulære strukturer med evnen til å vokse og dele. Galleblæren tillater lagring av replikatorene og holder de konsentrerte metabolittene.

Nå fokuserer debatten på ledelse av replikasjon mot metabolisme. De som gir mer vekt på replikering, hevder at ribzymer (RNA med katalytisk kraft) kan gjenskape seg selv, og takket være utseendet til mutasjoner et nytt metabolsk system kan oppstå.

Det motsatte synet fremhever viktigheten av generering av enkle molekyler - for eksempel organiske syrer som er til stede i syklusen av trikarboksylsyrer - forbrenning under moderate varmekilder. Under dette perspektivet involverte de første trinnene i prebiotisk evolusjon disse metabolittene.

Referanser

1. Anderson, s. W. (1983). En antydningsmodell for prebiotisk evolusjon: bruk av kaos. Proceedings of the National Academy of Sciences, 80(11), 3386-3390.
2. Hogeweg, p., & Takeuchi, n. (2003). Valg av flere nivåer i modeller av prebiotisk evolusjon: rom og romlig selvorganisering. Opprinnelse av liv og evolusjon av biosfæren, 33(4-5), 375-403.
3. Lazcano, a., & Miller, S. L. (nitten nittiseks). Opprinnelsen og den tidlige utviklingen av livet: prebiotisk kjemi, pre-RNA-verden og tid. Celle, 85(6), 793-798.
4. McKenney, k., & Alfonzo, J. (2016). Fra prebiotika til probiotika: Evolusjonen og funksjonene til tRNA -modifikasjoner. Liv, 6(1), 13.
5. Silvestre, d. TIL., & Fontanari, J. F. (2008). Pakkemodeller og informasjonskrisen for prebiotisk evolusjon. Journal of Theoretical Biology, 252(2), 326-337.
6. Wong, J. T. F. (2009). Prebiotisk evolusjon og astrobiologi. CRC Press.