Protobiontu izcelsme un īpašības

The protobionti tie ir bioloģiskie kompleksi, kas saskaņā ar dažām hipotēzēm, kas saistītas ar dzīves izcelsmi, bija pirms šūnām. Saskaņā ar Oparín, tie ir molekulārie agregāti, kurus ieskauj puscaurlaidīga lipīdu membrāna vai struktūra, kas līdzīga šai..

Šie biotiskie molekulārie agregāti varētu radīt vienkāršu reprodukciju un vielmaiņu, kas spēja saglabāt membrānas iekšējās ķīmiskās sastāvu, kas atšķiras no tās ārējās vides..

Daži eksperimenti, ko laboratorijā veica dažādi pētnieki, atklāja, ka protobionti var veidoties spontāni, izmantojot organiskos savienojumus, kas izveidoti no abiotiskām molekulām kā strukturālie bloki..

Šo eksperimentu piemēri ir liposomu veidošanās, kas ir mazu pilienu kopums, ko ieskauj membrānas. Tos var veidot, kad ūdenim pievieno lipīdus. Tas notiek arī tad, ja pievieno cita veida organiskās molekulas.

Var gadīties, ka liposomu līdzīgi pilieni veidojas prebiotisku laiku dīķos, un šie nejauši iekļāva dažus aminoskābju polimērus.

Gadījumā, ja polimēri veido noteiktas organiskās molekulas, kas caurlaidīgas membrānai, minētos molekulas būtu iespējams selektīvi iekļaut.

Indekss

• 1 Īpašības un raksturlielumi
  • 1.1. Puscaurlaidīgas membrānas
  • 1.2
• 2 Izcelsme
  • 2.1. Oparīna un Haldane hipotēze
  • 2.2 Miller un Urey eksperimenti
• 3 Protobiontu ģenētiskais materiāls
  • 3.1 RNS pasaule
  • 3.2 DNS izskats
• 4 Atsauces

Rekvizīti un īpašības

Paredzamie protobionti varētu būt veidoti no hidrofobām molekulām, kas tika organizētas divslāņu (divu slāņu) veidā uz piliena virsmas, atgādinot par pašreizējās šūnās esošajām lipīdu membrānām..

Puscaurlaidīgas membrānas

Tā kā struktūra ir selektīva caurlaidība, liposoma var uzbriest vai iztukšoties atkarībā no šķīdinātāju koncentrācijas vidē..

Tas ir, ja liposomu pakļauj hipotoniskai videi (koncentrācija šūnā ir lielāka), ūdens nonāk struktūrā, uzpūšot liposomu. Turpretī, ja vide ir hipertoniska (šūnas koncentrācija ir zemāka), ūdens pārvietojas uz ārējo vidi.

Šī īpašība nav unikāla liposomām, to var piemērot arī organisma pašreizējām šūnām. Piemēram, ja sarkanās asins šūnas tiek pakļautas hipotoniskajai videi, tās var eksplodēt.

Pievilcība

Liposomas var uzglabāt enerģiju membrānas potenciāla veidā, kas sastāv no sprieguma virsmas. Struktūra var atbrīvot spriegumu tādā veidā, kas atgādina nervu sistēmas neironu šūnās notiekošo. 

Liposomām ir vairākas dzīvo organismu īpašības. Tomēr tas nav tas pats, kas sakot, ka liposomas ir dzīvas.

Izcelsme

Pastāv plaša hipotēžu dažādība, kas cenšas izskaidrot dzīvības izcelsmi un attīstību prebiotiskajā vidē. Zemāk mēs aprakstīsim izcilākos postulātus, kas apspriež protobiontu izcelsmi:

Oparin un Haldane hipotēze

Hipotēzi par bioķīmisko attīstību ierosināja Aleksandrs Oparins 1924. gadā un John D. S. Haldane 1928. gadā..

Šis postulāts pieņem, ka prebiotiskā atmosfērā trūkst skābekļa, bet spēcīgi samazinās, ar lielu daudzumu ūdeņraža, kas izraisīja organisko savienojumu veidošanos, pateicoties enerģijas avotu klātbūtnei..

Saskaņā ar šo hipotēzi, kad notika zemes dzesēšana, vulkāna izvirdumu tvaiki kondensējās, kas izzūd kā spēcīgas un nemainīgas lietus. Kad ūdens nokrita, tas velk minerālu sāļus un citus savienojumus, radot slaveno pirmatnējo zupu vai barojošu buljonu.

Šajā hipotētiskajā vidē varētu veidoties lieli molekulāri kompleksi, ko sauc par prebiotiskiem savienojumiem, kas radīja arvien sarežģītākas šūnu sistēmas. Oparins sauca šīs struktūras protobiontes.

Tā kā protobionti palielināja savu sarežģītību, viņi ieguva jaunas spējas pārraidīt ģenētisko informāciju, un Oparins deva eubiontes nosaukumu šīm progresīvākajām formām..

Millera un Urey eksperiments

1953. gadā pēc Oparina postulātiem pētnieki Stanley L. Miller un Harold C. Urey izstrādāja virkni eksperimentu, lai pārbaudītu organisko savienojumu veidošanos no vienkāršiem neorganiskiem materiāliem..

Milleram un Urejam izdevās izveidot eksperimentālu dizainu, kas simulē prebiotiskas vides ar Oparin piedāvātajiem nosacījumiem nelielā mērogā, iegūstot virkni savienojumu, piemēram, aminoskābes, taukskābes, skudrskābi, urīnvielu..

Protobiontu ģenētiskais materiāls

RNS pasaule

Saskaņā ar pašreizējo molekulāro biologu hipotēzi, protobionti veica RNS molekulas, nevis DNS molekulas, kas ļāva viņiem replikēt un uzglabāt informāciju..

Papildus tam, ka RNS var būtiski ietekmēt proteīnu sintēzi, tā var rīkoties tāpat kā enzīms un veikt katalīzes reakcijas. Šīs īpašības dēļ RNS ir norādītais kandidāts, kas ir pirmais ģenētiskais materiāls protobionos.

RNS molekulas, kas spēj veikt katalīzi, tiek sauktas par ribozīmiem, un tās var kopēt ar RNS īsu posmu komplementārām sekvencēm un starpniecības procesā. splicing, likvidējot sekvenci.

Protobionts, kam tajā bija katalītiskā RNS molekula, svārstījās no tā kolēģiem, kuriem nebija šīs molekulas.

Gadījumā, ja protobionti varētu augt, sadalīt un pārraidīt RNS savam pēcnācējam, šajā sistēmā var pielietot darvina dabiskās atlases procesus, un protobionti ar RNS molekulām palielinātu to biežumu populācijā.

Lai gan šī protobiona parādīšanās var būt ļoti maz ticama, ir jāatceras, ka primitīvas zemes ūdenstilpēs varēja pastāvēt miljoniem protobiontu..

DNS izskats

DNS ir daudz stabilāka divslāņu molekula, salīdzinot ar RNS molekulu, kas ir trausla un atkārtojas neprecīzi. Šī precizitātes īpašība replikācijas ziņā kļuva nepieciešama, jo protobiontu genomi palielinājās.

Princetonas universitātē pētnieks Freeman Dyson ierosina, ka DNS molekulas var būt īsas struktūras, kuras to replikācijai palīdzēja ar nejaušiem aminoskābju polimēriem ar katalītiskām īpašībām..

Šī agrīna replikācija varētu notikt protobiontu iekšienē, kas bija uzglabājuši lielu daudzumu organisko monomēru.

Pēc DNS molekulas parādīšanās, RNS varētu sākt spēlēt savas pašreizējās lomas kā tulkošanas starpnieki, tādējādi radot "DNS pasauli"..

Atsauces

1. Altšteins, A. D. (2015). Progenes hipotēze: nukleoproteīna pasaule un dzīves sākums. Bioloģija Direct, 10, 67.
2. Audesirk, T., Audesirk, G., un Byers, B.E. (2003). Bioloģija: dzīve uz Zemes. Pearson izglītība.
3. Campbell, A. N., & Reece, J. B. (2005). Bioloģija. Redakcija Panamericana Medical.
4. Gama, M. (2007). Bioloģija 1: konstruktīvisma pieeja. Pearson Education.
5. Schrum, J. P., Zhu, T. F., un Szostak, J. W. (2010). Šūnu dzīves izcelsme. Aukstā pavasara ostas perspektīvas bioloģijā, a002212.
6. Stano, P., un Mavelli, F. (2015). Protocellu modeļi dzīvē un sintētiskajā bioloģijā. Dzīve, 5(4), 1700-1702.