Prebiotický vývoj, kde sa to stalo a čo je potrebné

Termín Prebiotický vývoj Vzťahuje sa na sériu hypotetických scenárov, ktoré sa snažia vysvetliť pôvod života na základe hmoty, nežije v prostredí v primitívnych podmienkach.

Navrhlo sa, že podmienky primitívnej atmosféry silne znižovali, čo uprednostňovalo tvorbu organických molekúl, ako sú aminokyseliny a peptidy, ktoré sú štrukturálnymi blokmi proteínov; a puríny a pyrimidíny, ktoré tvoria nukleové kyseliny - DNA a RNA.

Zdroj: Pixabay.com

[TOC]

Primitívne podmienky

Predstavte si, ako prvé formy životov vznikli na Zemi náročnou otázkou - a dokonca takmer nemožné - ak sa nezaoberáme správnym primitívnym prostredím.

Kľúčom k pochopeniu života z abiotických molekúl pozastavených v slávnom „primitívnom vývaru“ je atmosféra v uvedenom diaľkovom prostredí.

Aj keď neexistuje úplná zhoda v oblasti chemického zloženia atmosféry, pretože neexistuje spôsob, ako ju úplne potvrdiť, hypotézy sa pohybujú od zníženia kompozícií (ch₄ + N₂, NH₃ + H₂Alebo co₂ + H₂ + N₂) Ešte viac neutrálne prostredie (iba s CO₂ + N₂ + H₂Buď).

Všeobecne sa uznáva, že atmosfére chýba kyslík (tento prvok významne zvýšil koncentráciu s príchodom života). Pre účinnú syntézu aminokyselín, purín, pyrimidínov a cukrov je potrebné prítomnosť redukčného prostredia.

V prípade, že skutočná atmosféra toho času nemala tieto prebiotické chemické podmienky, organické zlúčeniny museli prísť z prachových častíc alebo iných vesmírnych telies, ako sú meteority.

Kde sa vyskytol prebiotický vývoj?

Existuje niekoľko hypotéz vo vzťahu k fyzickému priestoru na Zemi, ktoré umožňovali vývoj prvých biomolekúl a replikátorov.

Teória, ktorá získala významný počet sledovateľov pri počiatočnej tvorbe biomolekúl v oceánskych hydrotermálnych zdrojoch. Iní autori to však považujú za nepravdepodobné a diskreditujú tieto regióny za dôležitých látok v prebiotickej syntéze.

Môže vám slúžiť: ponorný olej: Zloženie, charakteristiky, použitie

Teória navrhuje, aby sa chemická syntéza vyskytla priechodom vody v termíne od 350 ° C do 2 ° C.

Problém s touto hypotézou vzniká, pretože organické zlúčeniny sa rozkladajú pri vysokých teplotách (350 ° C) namiesto syntetizovania, čo naznačuje menej extrémne prostredie. Takže hypotéza stratila podporu.

Čo je potrebné pre prebiotický vývoj?

Na vykonanie štúdie súvisiacej s prebiotickým vývojom je potrebné odpovedať na sériu otázok, ktoré nám umožňujú porozumieť vzniku života.

Musíme sa pýtať, z akého typu katalytického procesu uprednostňoval pôvod života a odkiaľ energia, ktorá uprednostla prvé reakcie, bola prevzatá. Pri odpovedi na tieto otázky môžeme ísť ďalej a pýtať.

Ďalej odpovieme na každú z týchto otázok, aby sme dosiahli pochopenie možného pôvodu života v prebiotickom prostredí.

Katalyzátory

Život, ako ho dnes poznáme, vyžaduje rozvoj série „miernych podmienok“. Vieme, že väčšina organických bytostí existuje tam, kde je teplota, vlhkosť a pH fyziologicky prijateľné - s výnimkou extrémnych organizmov, ktoré, ako názov napovedá, žijú v extrémnych prostrediach.

Jednou z najrelevantnejších charakteristík živých systémov je všadeprítomnosť katalyzátorov. Chemické reakcie živých bytostí sú katalyzované enzýmami: komplexné proteínové molekuly, ktoré zvyšujú rýchlosť reakcií podľa veľkosti.

Môže vám slúžiť: Biofyzika: História, aké štúdie, aplikácie, koncepty, metódy

Prvé živé bytosti museli mať analogický systém, pravdepodobne z ribzýmov. V literatúre existuje otvorená otázka, či by sa mohol vyskytnúť prebiotický vývoj bez katalýzy.

Podľa dôkazov by v prípade neexistencie katalyzátora bol biologický vývoj veľmi nepravdepodobný - pretože reakcie sa vo výskyte objavili monumentálne časové intervaly. Preto sa predpokladá, že ich existencia v počiatočných štádiách života.

Energia

Energia pre prebiotickú syntézu sa musela niekde objaviť. Navrhuje sa, že určité anorganické molekuly, ako sú polyfosfáty a likvidátory, by mohli mať dôležitú úlohu pri výrobe energie pri reakciách - v časoch pred existenciou slávnej energie „meny“ buniek: ATPP.

Energicky je replikácia molekúl, ktoré nesú genetické informácie. Pre priemernú baktériu, napríklad A. coli, Jedna replikačná udalosť vyžaduje 1,7*10¹⁰ Molekuly ATP.

Vďaka existencii tejto mimoriadne vysokej postavy je prítomnosť zdroja energie nesporným podmienkou na vytvorenie pravdepodobného scenára, v ktorom vznikol život.

Podobne by existencia reakcií typu „redox“ mohla prispieť k abiotickej syntéze. V priebehu času by sa tento systém mohol stať dôležitými prvkami transportu elektrónov v bunke, ktoré sú spojené s výrobou energie.

Ktorý z komponentov buniek vznikol najskôr?

V bunke sú tri základné komponenty: membrána, ktorá vymedzuje bunkový priestor a robí z neho diskrétnu jednotku; Replikátori, ktorí ukladajú informácie; a metabolické reakcie, ktoré sa vyskytujú v tomto systéme. Funkčná integrácia týchto troch komponentov vedie k bunke.

Môže vám slúžiť: aké štúdie ornitológia?

Preto je vo svetle evolúcie zaujímavé vyvolať otázku, ktorá z troch vstala.

Syntéza membrány sa zdá byť jednoduchá, pretože lipidy spontánne tvoria vezikulárne štruktúry so schopnosťou rásť a rozdeliť. Žlčník umožňuje ukladanie replikátorov a udržiava koncentrované metabolity.

Diskusia sa teraz zameriava na vedenie replikácie proti metabolizmu. Tí, ktorí dávajú väčšiu váhu replikácii, tvrdia, že ribzýmy (RNA s katalytickou silou) sa môžu replikovať a vďaka vzhľadu mutácií by mohol vzniknúť nový metabolický systém.

Opačná vízia zdôrazňuje dôležitosť tvorby jednoduchých molekúl - ako sú organické kyseliny prítomné v cykle trikarboxylových kyselín - spaľovanie pod miernymi zdrojmi tepla. Podľa tejto perspektívy sa tieto metabolity týkali prvých krokov prebiotického vývoja.

Odkazy

1. Anderson, P. W. (1983). Model NAVDAD pre prebiotický vývoj: použitie chaosu. Zborník Národnej akadémie vied, 80(11), 3386-3390.
2. Hogeweg, P., & Takeuchi, n. (2003). Viacúrovňový výber v modeloch prebiotického vývoja: kompartmenty a priestorová samoorganizácia. Pôvod života a vývoj biosféry, 33(4-5), 375-403.
3. Lazcano, a., & Miller, s. L. (Devätnásť deväťdesiat šiestich). Pôvod a skorý vývoj života: Prebiotická chémia, svet pred RNA a čas. Bunka, 85(6), 793-798.
4. McKenney, K., & Alfonzo, J. (2016). Od prebiotík po probiotiká: Vývoj a funkcie modifikácií tRNA. Životnosť, 6(1), 13.
5. Silvestre, D. Do., & Fontanari, J. F. (2008). Modely balíkov a informačná kríza prebiotického vývoja. Časopis teoretickej biológie, 252(2), 326-337.
6. Wong, J. Tón. F. (2009). Prebiotický vývoj a astrobiológia. CRC Press.