Podrijetlo i svojstva protobionta



protobionts to su biološki kompleksi koji su, prema nekim hipotezama vezanim za podrijetlo života, prethodili stanicama. Prema Oparinu, to su molekularni agregati okruženi polupropusnom lipidnom membranom ili strukturom sličnom ovoj..

Ovi biotski molekularni agregati mogli bi predstavljati jednostavnu reprodukciju i metabolizam koji su uspjeli održati kemijski sastav unutar membrane različit od vanjskog okruženja..

Neki eksperimenti koje su različiti istraživači proveli u laboratoriju otkrili su da se protobionti mogu spontano oblikovati koristeći organske spojeve stvorene iz abiotskih molekula kao strukturne blokove..

Primjeri ovih eksperimenata su formiranje liposoma, koji su agregacije malih kapljica okruženih membranama. Oni se mogu formirati kada se lipidi dodaju u vodu. Pojavljuje se i kada se dodaju druge vrste organskih molekula.

Mogu se dogoditi da se kapljice slične liposomu formiraju u ribnjacima prebiotičkih vremena i ove nasumično ugrađene neke aminokiselinske polimere.

U slučaju da su polimeri napravili određene organske molekule propusne za membranu, moguće je da se spomenute molekule inkorporiraju selektivno.

indeks

  • 1 Svojstva i karakteristike
    • 1.1. Polupropusne membrane
    • 1.2 Uzbudljivost
  • 2 Podrijetlo
    • 2.1 Oparinova i Haldaneova hipoteza
    • 2.2 Miller i Urey eksperiment
  • 3 Genetski materijal protobionta
    • 3.1 Svijet RNK
    • 3.2 Izgled DNA
  • 4 Reference

Svojstva i karakteristike

Pretpostavljeni protobioni mogli bi se formirati od hidrofobnih molekula koje su organizirane u obliku dvosloja (dva sloja) na površini kapi, podsjećajući na lipidne membrane prisutne u trenutnim stanicama..

Polupropusne membrane

Budući da je struktura selektivno propusna, liposom može bubriti ili ispuhivati ​​ovisno o koncentraciji otopljenih tvari u mediju..

To jest, ako je liposom izložen hipotoničnom mediju (koncentracija unutar stanice je veća), voda ulazi u strukturu, bubri liposom. Nasuprot tome, ako je medij hipertoničan (koncentracija stanice niža), voda se pomiče u vanjsko okruženje.

Ovo svojstvo nije jedinstveno samo za liposome, već se može primijeniti i na trenutne stanice organizma. Na primjer, ako su crvene krvne stanice izložene hipotoničnom mediju, mogu eksplodirati.

razdražljivost

Liposomi mogu pohraniti energiju u obliku membranskog potencijala, koji se sastoji od napona po površini. Struktura može isprazniti napon na način koji podsjeća na proces koji se događa u živčanim stanicama živčanog sustava. 

Liposomi imaju nekoliko karakteristika živih organizama. Međutim, nije isto što i reći da su liposomi živi.

izvor

Postoji široka raznolikost hipoteza koje nastoje objasniti nastanak i evoluciju života u prebiotičkom okruženju. U nastavku ćemo opisati najistaknutije postulate koji govore o podrijetlu protobionta:

Hipoteza Oparina i Haldanea

Hipotezu o biokemijskoj evoluciji predložio je Alexander Oparin 1924., a John D. S. Haldane 1928..

Ovaj postulat pretpostavlja da je u prebiotičkoj atmosferi nedostajalo kisika, ali je snažno smanjeno, s velikim količinama vodika koje su dovele do stvaranja organskih spojeva zahvaljujući prisutnosti izvora energije.

Prema toj hipotezi, kako je došlo do hlađenja Zemlje, para vulkanskih erupcija kondenzirala se, naglašavajući kao jake i stalne kiše. Kada je voda pala, vukli su mineralne soli i druge spojeve, što je dovelo do čuvene praiskonske juhe ili hranjive juhe..

U ovom hipotetičkom okruženju mogu se formirati veliki molekularni kompleksi nazvani prebiotički spojevi, koji su nastali sve složenijim staničnim sustavima. Oparin je te strukture nazvao protobiontima.

Dok su protobionti povećavali svoju složenost, stekli su nove kapacitete za prijenos genetskih informacija, a Oparin je ovim naprednijim oblicima dao ime eubionte..

Miller i Urey eksperiment

Istraživači Stanley L. Miller i Harold C. Urey razvili su niz eksperimenata za provjeru formiranja organskih spojeva iz jednostavnih anorganskih materijala..

Miller i Urey uspjeli su stvoriti eksperimentalni dizajn koji simulira prebiotička okruženja s uvjetima koje je Oparin predložio u malom mjerilu, dobivši niz spojeva kao što su aminokiseline, masne kiseline, mravlja kiselina, urea, među ostalima..

Genetski materijal protobionta

Svijet RNA

Prema hipotezi trenutnih molekularnih biologa, protobionti su nosili molekule RNA umjesto molekula DNA, što im je omogućilo da repliciraju i pohranjuju informacije..

Osim što ima temeljnu ulogu u sintezi proteina, RNA se također može ponašati kao enzim i provoditi reakcije katalizatora. Zbog te osobine, RNA je kandidat koji je prvi genetski materijal u protobiontima.

RNA molekule sposobne za provođenje katalize nazivaju se ribozimi i mogu napraviti kopije s komplementarnim sekvencama kratkih dijelova RNA i posredovati u procesu srastanje, uklanjanjem dijelova sekvence.

Protobiont koji je imao katalitičku RNA molekulu unutar nje varirao je od svojih kolega koji nisu imali tu molekulu..

U slučaju da protobionti mogu rasti, dijeliti i prenositi RNA na svoje potomstvo, Darwinovi prirodni procesi selekcije mogu se primijeniti na ovaj sustav, a protobionti s RNA molekulama bi povećali svoju učestalost u populaciji..

Iako izgled ovog protobiona može biti vrlo malo vjerojatno, potrebno je zapamtiti da je u vodenim tijelima primitivne zemlje moglo postojati milijune protobionta.

Izgled DNA

DNA je mnogo stabilnija dvolančana molekula, u usporedbi s molekulom RNA, koja je krhka i netočno se ponavlja. To svojstvo točnosti u smislu replikacije postalo je nužnije jer su se genomi protobionta povećali.

Na Sveučilištu Princeton istraživač Freeman Dyson predlaže da su molekule DNA mogle biti kratke strukture, što im je pomoglo u replikaciji slučajnim aminokiselinskim polimerima s katalitičkim svojstvima.

Ta rana replikacija mogla bi se dogoditi unutar protobionta koji su skladištili velike količine organskih monomera.

Nakon pojave molekule DNA, RNA bi mogla početi igrati svoje trenutne uloge kao posrednici u prevođenju, stvarajući time "DNA svijet"..

reference

  1. Altstein, A.D. (2015). Prognozirana hipoteza: svijet nukleoproteina i kako je život započeo. Biology Direct, 10, 67.
  2. Audesirk, T., Audesirk, G., i Byers, B. E. (2003). Biologija: Život na Zemlji. Pearsonovo obrazovanje.
  3. Campbell, A.N. i Reece, J. B. (2005). biologija. Uvodnik Panamericana Medical.
  4. Gama, M. (2007). Biologija 1: Konstruktivistički pristup. Obrazovanje Pearson.
  5. Schrum, J.P., Zhu, T.F., & Szostak, J.W. (2010). Podrijetlo staničnog života. Cold Spring Harbor perspektive u biologiji, a002212.
  6. Stano, P., & Mavelli, F. (2015). Protokolski modeli u podrijetlu života i sintetička biologija. život, 5(4), 1700-1702.