Ewolucja prebiotyczna, w której to się stało i co jest konieczne

Termin Ewolucja prebiotyczna Odnosi się do serii hipotetycznych scenariuszy, które mają na celu wyjaśnienie pochodzenia życia opartego na materii nie żyje w środowisku w prymitywnych warunkach.

Zaproponowano, że warunki prymitywnej atmosfery silnie zmniejszały się, co faworyzowało tworzenie cząsteczek organicznych, takich jak aminokwasy i peptydy, które są strukturalnymi blokami białek; oraz puryny i pirymidyn, które tworzą kwasy nukleinowe - DNA i RNA.

Źródło: Pixabay.com

[TOC]

Prymitywne warunki

Wyobraź sobie, jak powstały pierwsze formy życia na ziemi, mogą być trudnym pytaniem - a nawet prawie niemożliwe - jeśli nie umieścimy się we właściwym prymitywnym środowisku.

Zatem kluczem do zrozumienia życia z abiotycznych cząsteczek zawieszonych w słynnym „prymitywnym bulionie” jest atmosfera we wspomnianym odległym środowisku.

Chociaż nie ma całkowitej zgody na skład chemiczny atmosfery, ponieważ nie ma sposobu, aby to całkowicie potwierdzić, hipotezy wahają się od skompozycji zmniejszania (CH₄ + N₂, NH₃ + H₂Lub co₂ + H₂ + N₂) Jeszcze bardziej neutralne środowiska (z tylko CO₂ + N₂ + H₂ALBO).

Ogólnie przyjmuje się, że atmosfera brakowało tlenu (ten element znacznie zwiększył jego stężenie wraz z nadejściem życia). W przypadku skutecznej syntezy aminokwasów, puryn, pirymidyn i cukrów konieczna jest obecność środowiska redukującego.

W przypadku, gdy prawdziwa atmosfera w tym czasie nie miała tych prebiotycznych warunków chemicznych, powiązania organiczne musiały przybyć z cząstek pyłu lub innych ciał kosmicznych, takich jak meteoryty.

Gdzie nastąpiła ewolucja prebiotyczna?

Istnieje kilka hipotez dotyczących przestrzeni fizycznej na Ziemi, które pozwoliły na rozwój pierwszych biomolekuł i replikatorów.

Teoria, która zdobyła znaczną liczbę obserwujących w początkowym tworzeniu biomolekuł w źródłach hydrotermalnych oceanicznych. Jednak inni autorzy uważają, że jest to mało prawdopodobne i zdyskredytują te regiony za ważne środki w syntezie prebiotycznej.

Może ci służyć: zanurzenie olej: skład, cechy, zastosowania

Teoria sugeruje, że synteza chemiczna wystąpiła przez przejście wody w ciągu terminu od 350 ° C do 2 ° C.

Problem z tą hipotezą powstaje, ponieważ związki organiczne rozkładają się w wysokich temperaturach (350 ° C) zamiast syntetyzowania, co sugeruje mniej ekstremalne środowiska. Hipoteza straciła poparcie.

Co jest potrzebne do ewolucji prebiotycznej?

Aby przeprowadzić badanie związane z ewolucją prebiotyczną, należy odpowiedzieć na serię pytań, które pozwalają nam zrozumieć pojawienie się życia.

Musimy kwestionować, jaki rodzaj procesu katalitycznego faworyzował pochodzenie życia i skąd wzięto energię, która sprzyjała pierwszym reakcjom. Odpowiadając na te pytania, możemy pójść dalej i zadać sobie pytanie, czy pierwszymi pojawiającymi się cząsteczkami były błony, replikatory lub metabolity.

Następnie odpowiemy na każde z tych pytań, aby osiągnąć zrozumienie możliwego pochodzenia życia w środowisku prebiotycznym.

Katalizatory

Życie, jakie znamy dzisiaj, wymaga serii „umiarkowanych warunków” do rozwoju. Wiemy, że większość istot organicznych istnieje, w których temperatura, wilgotność i pH są fizjologicznie dopuszczalne - z wyjątkiem organizmów ekstremoficznych, które, jak sama nazwa wskazuje, żyją w ekstremalnych środowiskach.

Jedną z najbardziej istotnych cech systemów żywych jest wszechobecność katalizatorów. Reakcje chemiczne żywych istot są katalizowane przez enzymy: złożone cząsteczki białka, które zwiększają szybkość reakcji o wielkość.

Może ci służyć: biofizyka: historia, jakie badania, zastosowania, pojęcia, metody

Pierwsze żywe istoty musiały mieć analogiczny system, prawdopodobnie z rybzymów. W literaturze jest otwarte pytanie, czy ewolucja prebiotyczna może wystąpić bez katalizy.

Zgodnie z dowodami, przy braku katalizatora ewolucja biologiczna byłaby bardzo mało prawdopodobna - ponieważ reakcje przyjęły monumentalne odstępy czasu w występie. Dlatego ich istnienie jest postulowane na wczesnych etapach życia.

Energia

Energia do syntezy prebiotycznej musiała się gdzieś pojawić. Proponuje się, aby niektóre cząsteczki nieorganiczne, takie jak polifosforany i towery, mogły odgrywać ważną rolę w produkcji energii dla reakcji - w czasach przed istnieniem słynnej „waluty” energii komórek: ATP: ATP: ATP: ATP.

Energetycznie replika cząsteczek przenoszących informacje genetyczne jest bardzo drogim zdarzeniem. Dla przeciętnego bakterii, na przykład I. coli, Pojedyncze zdarzenie replikacji wymaga 1,7*10¹⁰ Cząsteczki ATP.

Dzięki istnianiu tej niezwykle wysokiej liczby obecność źródła energii jest niekwestionowanym warunkiem do stworzenia prawdopodobnego scenariusza, w którym powstało życie.

Podobnie istnienie reakcji typu „redoks” może przyczynić się do syntezy abiotycznej. Z czasem system ten może stać się ważnymi elementami transportu elektronów w komórce, powiązanym z produkcją energii.

Które z komponentów komórkowych powstało pierwsze?

W komórce znajdują się trzy podstawowe elementy: membrana, która wyznacza przestrzeń komórkową i czyni ją dyskretną jednostką; Replikatory, które przechowują informacje; i reakcje metaboliczne, które występują w tym systemie. Funkcjonalna integracja tych trzech składników powoduje komórkę.

Może ci służyć: jakie studia ornitologię?

Dlatego w świetle ewolucji interesujące jest postawienie pytania, które z trzech pierwszych powstało.

Synteza błony wydaje się prosta, ponieważ lipidy spontanicznie tworzą struktury pęcherzykowe z zdolnością do wzrostu i dzielenia. Pęcherz żółciowy umożliwia przechowywanie replikatorów i utrzymuje skoncentrowane metabolity.

Teraz debata koncentruje się na przywództwie replikacji przeciwko metabolizmowi. Ci, którzy przynoszą większą wagę replikacji, argumentują, że rybzymy (RNA o mocy katalitycznej) mogą się powtórzyć, a dzięki pojawieniu się mutacji może powstać nowy układ metaboliczny.

Przeciwnie, widzenie podkreśla znaczenie generowania prostych cząsteczek - takich jak kwasy organiczne obecne w cyklu kwasów trikarboksylowych - spalanie w umiarkowanych źródłach ciepła. Zgodnie z tą perspektywą pierwsze etapy ewolucji prebiotycznej obejmowały te metabolity.

Bibliografia

1. Anderson, s. 1. W. (1983). Model sugestii dla ewolucji prebiotycznej: użycie chaosu. Materiały z National Academy of Sciences, 80(11), 3386-3390.
2. Hogeweg, s. 1., & Takeuchi, n. (2003). Wybór wielopoziomowy w modelach ewolucji prebiotycznej: przedziały i samoorganizacja przestrzenna. Pochodzenie życia i ewolucja biosfery, 33(4-5), 375-403.
3. Lazcano, a., & Miller, s. L. (1996). Pochodzenie i wczesna ewolucja życia: chemia prebiotyczna, świat pre-RNA i czas. Komórka, 85(6), 793-798.
4. McKenney, k., & Alfonzo, j. (2016). Od prebiotyków po probiotyki: ewolucja i funkcje modyfikacji TRNA. Życie, 6(1), 13.
5. Silvestre, zm. DO., & Fontanari, j. F. (2008). Modele opakowań i kryzys informacyjny ewolucji prebiotycznej. Journal of Theoretical Biology, 252(2), 326-337.
6. Wong, J. T. F. (2009). Ewolucja prebiotyczna i astrobiologia. CRC Press.