Prebiotisk utveckling där det hände och vad som är nödvändigt

Termen Prebiotisk utveckling Det hänvisar till serien av hypotetiska scenarier som försöker förklara livets ursprung baserat på materien inte lever i en miljö under primitiva förhållanden.

Det har föreslagits att förhållandena för den primitiva atmosfären minskade starkt, vilket gynnade bildningen av organiska molekyler, såsom aminosyror och peptider, som är de strukturella blocken av proteiner; och puriner och pyrimidiner, som bildar nukleinsyror - DNA och RNA.

Källa: Pixabay.com

[TOC]

Primitiva förhållanden

Föreställ dig hur de första livsformerna uppstod på jorden kan vara en utmanande fråga - och till och med nästan omöjligt - om vi inte placerar oss i rätt primitiv miljö.

Således är nyckeln till att förstå livet från abiotiska molekyler upphängda i den berömda "primitiva buljongen" atmosfären i nämnda avlägsna miljö.

Även om det inte finns någon total överenskommelse om atmosfärens kemiska sammansättning, eftersom det inte finns något sätt att bekräfta det helt, varierar hypoteserna från att minska kompositionerna (CH₄ + N₂, Nh₃ + H₂Eller co₂ + H₂ + N₂) Ännu mer neutrala miljöer (med endast CO₂ + N₂ + H₂ANTINGEN).

Det är allmänt accepterat att atmosfären saknade syre (detta element ökade sin koncentration avsevärt med livets ankomst). För effektiv syntes av aminosyror, puriner, pyrimidiner och sockerarter, är närvaron av en reducerande miljö nödvändig.

I händelse av att den verkliga atmosfären på den tiden inte hade dessa prebiotiska kemiska förhållanden, måste organiska föreningar ha kommit från dammpartiklar eller andra rymdkroppar som meteoriter.

Var inträffade prebiotisk utveckling?

Det finns flera hypoteser i förhållande till fysiskt utrymme på jorden som möjliggjorde utvecklingen av de första biomolekylerna och replikatorerna.

En teori som har vunnit ett betydande antal följare i den första bildningen av biomolekyler i havets hydrotermiska källor. Andra författare tycker emellertid att det är osannolikt och diskrediterar dessa regioner som viktiga medel i prebiotisk syntes.

Kan tjäna dig: nedsänkningsolja: komposition, egenskaper, användningar

Teorin föreslår att kemisk syntes inträffade genom vattenpassagen inom en termin från 350 ° C till 2 ° C.

Problemet med denna hypotes uppstår eftersom organiska föreningar sönderdelas vid höga temperaturer (350 ° C) istället för att syntetiseras, vilket antyder mindre extrema miljöer. Så hypotesen har tappat stöd.

Vad som behövs för prebiotisk utveckling?

För att genomföra en studie relaterad till prebiotisk utveckling är det nödvändigt att svara på en serie frågor som gör att vi kan förstå livets uppkomst.

Vi måste ifrågasätta vilken typ av katalytisk process gynnade livets ursprung och var den energi som gynnade de första reaktionerna togs från. När vi svarar på dessa frågor kan vi gå längre och fråga oss om de första molekylerna som dyker upp var membranen, replikatorerna eller metaboliterna.

Därefter kommer vi att svara på var och en av dessa frågor för att uppnå förståelsen för ett möjligt liv i en prebiotisk miljö.

Katalysatorer

Livet, som vi känner till det idag, kräver en serie "måttliga förhållanden" för att utveckla. Vi vet att de flesta organiska varelser finns där temperatur, luftfuktighet och pH är fysiologiskt acceptabla - med undantag av extremfila organismer, som, som namnet antyder, lever i extrema miljöer.

En av de mest relevanta egenskaperna hos levande system är katalysatorerna. De kemiska reaktionerna från levande varelser katalyseras av enzymer: komplexa proteinmolekyler som ökar reaktionernas hastighet efter storlek.

Kan tjäna dig: Biofysik: Historia, vilka studier, applikationer, koncept, metoder

De första levande varelserna var tvungna att ha ett analogt system, antagligen från ribzymer. I litteraturen finns det en öppen fråga om prebiotisk utveckling kan inträffa utan katalys.

Enligt bevisen skulle i frånvaro av en katalysator den biologiska utvecklingen ha varit mycket osannolik - eftersom reaktionerna hade tagit monumentala tidsintervall i inträffande. Därför postuleras deras existens under de tidiga stadierna av livet.

Energi

Energin för prebiotisk syntes var tvungen att dyka upp någonstans. Det föreslås att vissa oorganiska molekyler, såsom polyfosfater och tionestrar, kan ha en viktig roll i energiproduktionen för reaktioner - i tider före förekomsten av den berömda energin "valutan" i cellerna: ATP.

Energiskt är replikationen av molekyler som bär genetisk information en mycket dyr händelse. För en genomsnittlig bakterie, till exempel OCH. coli, En enda replikationshändelse kräver 1,7*10¹⁰ ATP -molekyler.

Tack vare förekomsten av denna utomordentligt höga figur är närvaron av en energikälla ett obestridligt tillstånd för att skapa ett troligt scenario där livet härstammar.

På samma sätt kan förekomsten av reaktioner av "redox" -typ bidra till abiotisk syntes. Med tiden kan detta system bli viktiga delar i transport av elektroner i cellen, kopplad till energiproduktion.

Vilka av cellkomponenterna har sitt ursprung först?

I en cell finns det tre grundläggande komponenter: ett membran, som avgränsar cellutrymme och gör det till en diskret enhet; Replikatorerna, som lagrar information; och metaboliska reaktioner, som förekommer i detta system. Den funktionella integrationen av dessa tre komponenter resulterar i en cell.

Det kan tjäna dig: vilka studier ornitologi?

Därför är det i ljuset av evolutionen intressant att ta upp frågan om vilken av de tre första uppstod uppstod.

Membransyntes verkar vara enkel, eftersom lipider spontant bildar vesikulära strukturer med förmågan att växa och dela. Gallblåsan tillåter lagring av replikatorerna och håller de koncentrerade metaboliterna.

Nu fokuserar debatten på ledningen för replikering mot metabolism. De som ger mer vikt vid replikering, hävdar att ribzymerna (RNA med katalytisk kraft) kunde replikera sig själva, och tack vare utseendet på mutationer kan ett nytt metaboliskt system uppstå.

Den motsatta visionen belyser vikten av generering av enkla molekyler - såsom organiska syror som finns i cykeln med trikarboxylsyror - förbränning under måttliga värmekällor. Enligt detta perspektiv involverade de första stegen i prebiotisk utveckling dessa metaboliter.

Referenser

1. Anderson, s. W. (1983). En förespråksmodell för prebiotisk utveckling: Användningen av kaos. Proceedings of the National Academy of Sciences, 80(11), 3386-3390.
2. Hogeweg, s., & Takeuchi, n. (2003). Val av flera nivåer i modeller av prebiotisk utveckling: fack och rumslig självorganisation. Livets ursprung och biosfärs utveckling, 33(4-5), 375-403.
3. Lazcano, a., & Miller, s. L. (nitton nittiosex). Livets ursprung och tidiga utveckling: prebiotisk kemi, pre-RNA-världen och tid. Cell, 85(6), 793-798.
4. McKenney, K., & Alfonzo, J. (2016). Från prebiotika till probiotika: Evolution och funktioner av tRNA -modifieringar. Liv, 6(1), 13.
5. Silvestre, D. TILL., & Fontanari, J. F. (2008). Paketmodeller och informationskrisen för prebiotisk utveckling. Journal of Theoretical Biology, 252(2), 326-337.
6. Wong, J. T. F. (2009). Prebiotisk evolution och astrobiologi. CRC Press.