Protobionts opprinnelse og egenskaper



den protobionts de er biologiske komplekser som ifølge noen hypoteser relatert til livets opprinnelse, foregikk cellene. Ifølge Oparín er disse molekylære aggregater omgitt av en semipermeabel lipidmembran eller en struktur som ligner denne..

Disse biotiske molekylære aggregatene kunne presentere en enkel reproduksjon og en metabolisme som klarte å opprettholde den kjemiske sammensetningen av innsiden av membranen forskjellig fra det ytre miljø.

Noen eksperimenter utført i laboratoriet av forskjellige forskere har vist at protobionter kan danne spontant bruk av organiske forbindelser opprettet fra abiotiske molekyler som strukturelle blokker..

Eksempler på disse forsøkene er dannelsen av liposomer, som er aggregeringer av små dråper omgitt av membraner. Disse kan dannes når lipider blir tilsatt til vann. Det oppstår også når andre typer organiske molekyler blir tilsatt.

Jeg kan skje at liposomlignende dråper dannet i dammer av prebiotiske tider, og disse tilfeldig innlemmet noen aminosyrepolymerer.

Dersom polymerene gjorde visse organiske molekyler gjennomtrengelige for membranen, ville det være mulig å inkludere nevnte molekyler selektivt.

index

  • 1 Egenskaper og egenskaper
    • 1.1 Semipermeable membraner
    • 1.2 Spenning
  • 2 Opprinnelse
    • 2.1 Oparin og Haldane hypotesen
    • 2.2 Miller og Urey-eksperimentet
  • 3 Genetisk materiale av protobionter
    • 3.1 Verden av RNA
    • 3.2 Utseende av DNA
  • 4 referanser

Egenskaper og egenskaper

De antatte protobjonene kunne dannes fra hydrofobe molekyler som ble organisert i form av et tolag (to lag) på overflaten av en dråpe, og påminde lipidmembrene tilstede i de nåværende celler.

Semipermeable membraner

Da strukturen er selektivt permeabel, kan liposomet svulme eller deflate avhengig av konsentrasjonen av oppløsninger i mediet.

Det vil si, hvis liposomet er utsatt for et hypotonisk medium (konsentrasjonen inne i cellen er større), går vannet inn i strukturen, hevelse av liposomet. I motsetning til at mediet er hypertonisk (konsentrasjonen av cellen er lavere), beveger vannet seg til utemiljøet.

Denne egenskapen er ikke unik for liposomer, den kan også brukes på nåværende celler i en organisme. Hvis de røde blodcellene eksponeres for et hypotonisk medium, kan de eksplodere.

oppstemthet

Liposomer kan lagre energi i form av et membranpotensial, som består av en spenning over overflaten. Strukturen kan utlede spenningen på en måte som minner om prosessen som oppstår i nervesystemets nevronceller. 

Liposomer har flere egenskaper av levende organismer. Det er imidlertid ikke det samme som å si at liposomer er i live.

kilde

Det finnes et bredt mangfold av hypoteser som søker å forklare opprinnelsen og evolusjonen av livet i et prebiotisk miljø. Nedenfor vil vi beskrive de mest fremragende postulatene som diskuterer opprinnelsen til protobionter:

Hypotesen om Oparin og Haldane

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 ble kraftig redusert, med store mengder hydrogen som førte til dannelsen av organiske forbindelser takket være tilstedeværelsen av energikilder.

I følge denne hypotesen, da nedkjølingen av jorden skjedde, kondenserte dampen fra de vulkanske utbruddene og utfelt så sterk og konstant regn. Når vannet falt, drog det mineralsalter og andre forbindelser, noe som ga opphav til den berømte primordialsuppe eller næringsrik kjøttkraft.

I dette hypotetiske miljøet kunne store molekylære komplekser som kalles prebiotiske forbindelser, som stammer fra stadig mer komplekse cellesystemer, dannes. Oparin kalte disse strukturene protobiontes.

Da protobionts økte kompleksiteten, fikk de nye kapasiteter til å overføre genetisk informasjon, og Oparin ga navnet på eubiontes til disse mer avanserte former..

Miller og Urey-eksperimentet

I 1953, etter postulatene til Oparin, utviklet forskere Stanley L. Miller og Harold C. Urey en serie eksperimenter for å verifisere dannelsen av organiske forbindelser fra enkle uorganiske materialer.

Miller og Urey klarte å skape en eksperimentell design som simulerte prebiotiske miljøer med betingelsene foreslått av Oparin i liten skala, og oppnådde blant annet en rekke forbindelser som aminosyrer, fettsyrer, myresyre, urea..

Genetisk materiale av protobionts

RNA verden

Ifølge hypotese av dagens molekylærbiologer bragte 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 egenskapen er RNA en indikert kandidat for å være det første genetiske materialet i protobionter.

RNA-molekyler som er i stand til å utføre katalyse kalles ribozymer og kan lage kopier med komplementære sekvenser av korte strekker av RNA og formidle prosessen med skjøting, eliminerer deler av sekvensen.

En protobiont som hadde et katalytisk RNA-molekyl inne i det varierte fra sine motstykker som manglet det molekylet.

Hvis protobionter kan vokse, dele og overføre RNA til sine avkom, kan Darwinian naturlige utvalgsprosesser brukes på dette systemet, og protobionter med RNA-molekyler vil øke frekvensen i befolkningen.

Selv om utseendet til denne protobjonen kan være svært lite sannsynlig, er det nødvendig å huske at det kunne ha eksistert millioner av protobionter i kroppene av den primitive jordens vann.

Utseende av DNA

DNA er et mye mer stabilt dobbelstrenget molekyl, sammenlignet med RNA-molekylet, som er skjøre og replikerer unøyaktig. Denne egenskapen med nøyaktighet i form av replikasjon ble mer nødvendig da genomene av protobionter økte i størrelse.

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

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

Etter DNA-molekylets utseende, kunne RNA begynne å spille sine nåværende roller som formidlere av oversettelse, og dermed skape "DNA-verdenen".

referanser

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