Asal-usul dan sifat-sifat Protobionts



The protobionts mereka adalah kompleks biologi yang menurut beberapa hipotesis yang berkaitan dengan asal usul kehidupan, mendahului sel-sel. Menurut Oparín, ini adalah agregat molekul yang dikelilingi oleh membran lipid semipermeable atau struktur yang serupa dengan yang satu ini..

Agregat molekul biotik ini boleh menghasilkan pembiakan mudah dan metabolisme yang berjaya mengekalkan komposisi kimia bahagian dalam membran berbeza dari persekitaran luarannya.

Sesetengah eksperimen yang dijalankan di makmal oleh penyelidik yang berbeza telah mendedahkan bahawa protobiont boleh membentuk secara spontan menggunakan sebatian organik yang dihasilkan daripada molekul abiotik sebagai blok struktur..

Contoh eksperimen ini adalah pembentukan liposom, yang merupakan agregasi titisan kecil yang dikelilingi oleh membran. Ini boleh dibentuk apabila lipid ditambah kepada air. Ia juga berlaku apabila terdapat jenis molekul organik yang lain.

Saya boleh berlaku bahawa titisan seperti liposom yang terbentuk di dalam kolam masa prebiotik dan ini secara rawak menggabungkan beberapa polimer asid amino.

Sekiranya polimer menghasilkan molekul organik tertentu yang dapat ditenun ke membran, ia mungkin dapat menggabungkan molekul tersebut dengan selektif.

Indeks

  • 1 Hartanah dan ciri-ciri
    • 1.1 Membran semulajadi
    • 1.2 Kecemerlangan
  • 2 Asal
    • 2.1 Oparin dan hipotesis Haldane
    • 2.2 Miller dan Urey eksperimen
  • 3 Bahan genetik protobionts
    • 3.1 Dunia RNA
    • 3.2 Penampilan DNA
  • 4 Rujukan

Hartanah dan ciri-ciri

Proteobion yang sepatutnya boleh terbentuk daripada molekul hidrofobik yang diorganisasikan dalam bentuk bilayer (dua lapisan) pada permukaan titisan, mengingatkan membran lipid yang terdapat dalam sel semasa.

Membran semipermeable

Oleh kerana struktur selektif boleh telap, liposom boleh membengkak atau berkurang bergantung kepada kepekatan larut dalam medium.

Iaitu, jika liposom terdedah kepada medium hipotonik (kepekatan di dalam sel adalah lebih besar), air memasuki struktur, membengkak liposom. Sebaliknya, jika medium adalah hipertonik (kepekatan sel lebih rendah), air bergerak ke persekitaran luar.

Harta ini tidak unik untuk liposom, ia juga boleh digunakan untuk sel semasa organisme. Contohnya, jika sel darah merah terdedah kepada medium hipotonik, mereka mungkin meletup.

Keterujaan

Liposomes boleh menyimpan tenaga dalam bentuk potensi membran, yang terdiri daripada voltan merentasi permukaan. Struktur boleh menunaikan voltan dengan cara mengingatkan proses yang berlaku dalam sel-sel neuron sistem saraf. 

Liposomes mempunyai beberapa ciri-ciri organisma hidup. Walau bagaimanapun, tidak sama dengan mengatakan bahawa liposom masih hidup.

Asal

Terdapat kepelbagaian hipotesis yang berupaya menjelaskan asal-usul dan evolusi kehidupan dalam persekitaran prebiotik. Di bawah ini kita akan menerangkan postulates yang paling cemerlang yang membincangkan asal-usul protobionts:

Hipotesis Oparin dan Haldane

Hipotesis mengenai evolusi biokimia telah dicadangkan oleh Alexander Oparin pada tahun 1924 dan oleh John D. S. Haldane pada tahun 1928.

Posisi ini menganggap bahawa suasana prebiotik kekurangan oksigen, tetapi sangat berkurang, dengan jumlah hidrogen yang banyak yang menyebabkan pembentukan sebatian organik berkat kehadiran sumber tenaga.

Mengikut hipotesis ini, apabila penyejukan bumi berlaku, wap letusan gunung berapi dipendekkan, merangsang hujan yang kuat dan berterusan. Apabila air itu jatuh, ia menyeret garam mineral dan sebatian lain, menimbulkan sup primordial yang terkenal atau sup berkhasiat.

Dalam persekitaran hipotetis ini, kompleks molekul besar yang dipanggil sebatian prebiotik, yang berasal dari sistem selular yang semakin kompleks, boleh dibentuk. Oparin memanggil protobiontes struktur ini.

Kerana protobionts meningkatkan kerumitan mereka, mereka memperoleh keupayaan baru untuk menghantar maklumat genetik, dan Oparin memberikan nama eubiontes ke bentuk yang lebih maju ini..

Eksperimen Miller dan Urey

Pada tahun 1953, selepas postulates Oparin, penyelidik Stanley L. Miller dan Harold C. Urey membangunkan satu siri eksperimen untuk mengesahkan pembentukan sebatian organik daripada bahan-bahan bukan organik yang mudah.

Miller dan Urey berjaya mewujudkan reka bentuk eksperimen yang persekitaran simulasi prebiotik syarat yang dicadangkan oleh skala kecil Oparin, mendapatkan satu siri sebatian seperti asid amino, asid lemak, asid formik, urea, dan lain-lain.

Bahan genetik protobionts

Dunia RNA

Menurut hipotesis ahli biologi molekul semasa, protobionts membawa molekul RNA, bukan molekul DNA, yang membolehkan mereka meniru dan menyimpan maklumat.

Selain mempunyai peranan asas dalam sintesis protein, RNA juga boleh bertindak seperti enzim dan menjalankan tindak balas katalitik. Kerana ciri ini, RNA adalah calon yang dinyatakan sebagai bahan genetik pertama dalam protobionts.

Molekul RNA yang mampu menjalankan pemangkinan dipanggil ribozim dan boleh membuat salinan dengan urutan pelengkap rentang pendek RNA dan memeterai proses splicing, menghapuskan seksyen urutan tersebut.

Protobiont yang mempunyai molekul RNA pemangkin di dalamnya berbeza dari rakannya yang kurang molekul.

Sekiranya protobiont boleh membesar, membahagikan dan menghantar RNA kepada anak-anak mereka, proses pemilihan semulajadi Darwin boleh digunakan untuk sistem ini, dan protobionts dengan molekul RNA akan meningkatkan kekerapan mereka dalam populasi.

Walaupun penampilan protobion ini mungkin sangat tidak mungkin, perlu diingatkan bahawa mungkin terdapat berjuta-juta protobiont di dalam badan-badan air bumi primitif.

Rupa DNA

DNA adalah molekul dua stranding yang lebih stabil, berbanding dengan molekul RNA, yang rapuh dan direplikasi dengan tidak tepat. Properti ketepatan dari segi replikasi menjadi lebih diperlukan kerana genom protobionts meningkat dalam saiz.

Di Princeton University, penyelidik Freeman Dyson mencadangkan bahawa molekul DNA mungkin struktur pendek, dibantu dalam replikasi mereka oleh polimer asid amino rawak dengan sifat-sifat katalitik.

Replikasi awal ini boleh berlaku di dalam protobionts yang telah menyimpan sejumlah besar monomer organik.

Selepas penampilan molekul DNA, RNA dapat memainkan peranan semasa sebagai perantara terjemahan, dengan itu mewujudkan "dunia DNA".

Rujukan

  1. Altstein, A. D. (2015). Hipotesis progene: dunia nukleoprotein dan bagaimana kehidupan bermula. Biologi Langsung, 10, 67.
  2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2003). Biologi: Kehidupan di Bumi. Pendidikan Pearson.
  3. Campbell, A. N., & Reece, J. B. (2005). Biologi. Perubatan Panamericana Editorial.
  4. Gama, M. (2007). Biologi 1: Pendekatan Constructivist. Pendidikan Pearson.
  5. Schrum, J. P., Zhu, T. F., & Szostak, J. W. (2010). Asal usul kehidupan selular. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi, a002212.
  6. Stano, P., & Mavelli, F. (2015). Protocells Model dalam Asal Kehidupan dan Biologi sintetik. Hidup, 5(4), 1700-1702.