Evolusi prebiotik di mana ia berlaku dan apa yang diperlukan

Istilah Evolusi prebiotik Ia merujuk kepada siri senario hipotetikal yang berusaha menjelaskan asal usul kehidupan berdasarkan perkara tidak hidup dalam persekitaran di bawah keadaan primitif.

Adalah dicadangkan bahawa keadaan suasana primitif sangat mengurangkan, yang menyukai pembentukan molekul organik, seperti asid amino dan peptida, yang merupakan blok struktur protein; dan purin dan pirimidin, yang membentuk asid nukleik - DNA dan RNA.

Sumber: Pixabay.com

[TOC]

Keadaan primitif

Bayangkan bagaimana bentuk kehidupan pertama yang timbul di bumi boleh menjadi soalan yang mencabar - dan bahkan hampir mustahil - jika kita tidak meletakkan diri kita dalam persekitaran primitif yang betul.

Oleh itu, kunci untuk memahami kehidupan dari molekul abiotik yang digantung dalam "sup primitif" yang terkenal adalah atmosfera dalam persekitaran terpencil.

Walaupun tidak ada persetujuan keseluruhan mengenai komposisi kimia atmosfera, kerana tidak ada cara untuk mengesahkannya sepenuhnya, hipotesis terdiri daripada pengurangan komposisi (CH₄ + N₂, NH₃ + H₂Atau atau co₂ + H₂ + N₂) Lebih banyak persekitaran yang lebih neutral (dengan hanya Co₂ + N₂ + H₂Sama ada).

Secara amnya diterima bahawa atmosfera tidak mempunyai oksigen (elemen ini meningkatkan kepekatannya dengan ketara dengan kedatangan hidup). Untuk sintesis yang cekap asid amino, purin, pirimidin dan gula, kehadiran persekitaran pengurangan diperlukan.

Sekiranya suasana sebenar masa itu tidak mempunyai keadaan kimia prebiotik, sebatian organik terpaksa tiba dari zarah debu atau badan ruang lain seperti meteorit.

Di manakah evolusi prebiotik berlaku?

Terdapat beberapa hipotesis berhubung dengan ruang fizikal di bumi yang membolehkan perkembangan biomolekul dan replikator pertama.

Teori yang telah memenangi sejumlah besar pengikut dalam pembentukan awal biomolekul di sumber hidroterma laut. Walau bagaimanapun, penulis lain mendapati ia tidak mungkin dan mendiskreditkan kawasan ini sebagai agen penting dalam sintesis prebiotik.

Boleh melayani anda: minyak rendaman: komposisi, ciri, kegunaan

Teori ini mencadangkan bahawa sintesis kimia berlaku melalui laluan air dalam jangka masa dari 350 ° C hingga 2 ° C.

Masalah dengan hipotesis ini timbul kerana sebatian organik terurai pada suhu tinggi (350 ° C) dan bukannya disintesis, yang menunjukkan persekitaran yang kurang melampau. Jadi hipotesis telah kehilangan sokongan.

Apa yang diperlukan untuk evolusi prebiotik?

Untuk menjalankan kajian yang berkaitan dengan evolusi prebiotik, perlu menjawab beberapa soalan yang membolehkan kita memahami kemunculan kehidupan.

Kita mesti mempersoalkan jenis proses pemangkin yang disukai dari asal usul kehidupan dan di mana tenaga yang disukai oleh reaksi pertama diambil dari. Semasa menjawab soalan -soalan ini, kita boleh pergi lebih jauh dan bertanya kepada diri sendiri jika molekul pertama muncul ialah membran, replikator atau metabolit.

Seterusnya kita akan menjawab setiap soalan ini untuk mencapai pemahaman tentang asal usul kehidupan dalam persekitaran prebiotik.

Pemangkin

Kehidupan, seperti yang kita ketahui hari ini, memerlukan satu siri "keadaan sederhana" untuk berkembang. Kami tahu bahawa kebanyakan makhluk organik wujud di mana suhu, kelembapan dan pH diterima secara fisiologi - dengan pengecualian organisma ekstremofil, yang, seperti namanya, hidup dalam persekitaran yang melampau.

Salah satu ciri sistem hidup yang paling relevan adalah pemangkin di mana -mana. Reaksi kimia makhluk hidup dipangkin oleh enzim: molekul protein kompleks yang meningkatkan kelajuan reaksi dengan magnitud.

Boleh melayani anda: biofizik: sejarah, kajian, aplikasi, konsep, kaedah apa

Makhluk hidup pertama terpaksa memiliki sistem analog, mungkin dari ribuan. Dalam kesusasteraan, terdapat persoalan terbuka sama ada evolusi prebiotik boleh berlaku tanpa pemangkinan.

Mengikut keterangan, jika tiada pemangkin evolusi biologi mungkin tidak mungkin - kerana reaksi telah mengambil selang waktu yang monumental dalam berlaku. Oleh itu, kewujudan mereka dirumuskan semasa peringkat awal kehidupan.

Tenaga

Tenaga untuk sintesis prebiotik terpaksa muncul di suatu tempat. Adalah dicadangkan bahawa molekul bukan organik tertentu, seperti polyphosphates dan tionesters, boleh mempunyai peranan penting dalam pengeluaran tenaga untuk reaksi - pada masa -masa sebelum kewujudan "mata wang" tenaga terkenal sel -sel: ATP.

Secara bertenaga, replikasi molekul yang membawa maklumat genetik adalah peristiwa yang sangat mahal. Untuk bakteria purata, seperti Dan. coli, Acara replikasi tunggal memerlukan 1.7*10¹⁰ Molekul ATP.

Terima kasih kepada kewujudan angka yang luar biasa ini, kehadiran sumber tenaga adalah keadaan yang tidak dapat dipertikaikan untuk mewujudkan senario yang mungkin di mana kehidupan berasal.

Begitu juga, kewujudan tindak balas jenis "redoks" dapat menyumbang kepada sintesis abiotik. Dari masa ke masa, sistem ini boleh menjadi elemen penting pengangkutan elektron dalam sel, dikaitkan dengan pengeluaran tenaga.

Komponen sel yang manakah berasal?

Dalam sel terdapat tiga komponen asas: membran, yang membatalkan ruang selular dan menjadikannya unit yang bijak; Replikator, yang menyimpan maklumat; dan tindak balas metabolik, yang berlaku di dalam sistem ini. Integrasi fungsional ketiga -tiga komponen ini menghasilkan sel.

Ia dapat melayani anda: Kajian ornitologi apa?

Oleh itu, berdasarkan evolusi, adalah menarik untuk menimbulkan persoalan yang mana dari tiga yang pertama muncul.

Sintesis membran nampaknya mudah, kerana lipid secara spontan membentuk struktur vesikular dengan keupayaan untuk berkembang dan membahagikan. Pundi hempedu membolehkan penyimpanan replikator dan mengekalkan metabolit pekat.

Sekarang, perdebatan memberi tumpuan kepada kepimpinan replikasi terhadap metabolisme. Mereka yang memberi lebih banyak berat kepada replikasi, berpendapat bahawa riben (RNA dengan kuasa pemangkin) dapat meniru diri mereka, dan terima kasih kepada kemunculan mutasi sistem metabolik baru dapat timbul.

Visi yang bertentangan menyoroti kepentingan penjanaan molekul mudah - seperti asid organik yang terdapat dalam kitaran asid tricarboxylic - pembakaran di bawah sumber haba sederhana. Di bawah perspektif ini, langkah pertama evolusi prebiotik melibatkan metabolit ini.

Rujukan

1. Anderson, ms. W. (1983). Model cadangan untuk evolusi prebiotik: penggunaan kekacauan. Prosiding Akademi Sains Kebangsaan, 80(11), 3386-3390.
2. Hogeweg, ms., & Takeuchi, n. (2003). Pemilihan bertingkat dalam model evolusi prebiotik: petak dan organisasi diri spatial. Asal -usul kehidupan dan evolusi biosfera, 33(4-5), 375-403.
3. Lazcano, a., & Miller, s. L. (Sembilan belas sembilan puluh enam). Asal dan Evolusi Awal Kehidupan: Kimia Prebiotik, Dunia Pra-RNA, dan Masa. Sel, 85(6), 793-798.
4. McKenney, k., & Alfonzo, J. (2016). Dari prebiotik ke probiotik: evolusi dan fungsi pengubahsuaian tRNA. Hidup, 6(1), 13.
5. Silvestre, d. Ke., & Fontanari, J. F. (2008). Model pakej dan krisis maklumat evolusi prebiotik. Jurnal Biologi Teori, 252(2), 326-337.
6. Wong, J. T. F. (2009). Evolusi prebiotik dan astrobiologi. CRC Press.