Порекло и својства протобионта



Тхе протобионтс то су биолошки комплекси који су, према неким хипотезама везаним за порекло живота, претходили ћелијама. Према Опарину, то су молекуларни агрегати окружени полупропусном липидном мембраном или структуром сличном овој..

Ови биотски молекуларни агрегати могу представљати једноставну репродукцију и метаболизам који су успели да одрже хемијски састав унутрашњости мембране различит од свог спољашњег окружења..

Неки експерименти које су различити истраживачи обавили у лабораторији показали су да се протобионти могу спонтано формирати користећи органска једињења створена из абиотских молекула као структуралне блокове..

Примери ових експеримената су формирање липосома, који су агрегације малих капљица окружених мембранама. Они се могу формирати када се липиди додају у воду. Појављује се и када се додају други типови органских молекула.

Могу се десити да се капљице сличне липосому формирају у рибњацима пребиотских времена и ове насумично уграђене неке аминокиселинске полимере.

У случају да су полимери направили одређене органске молекуле који су пропустљиви за мембрану, било би могуће да се поменути молекули укључе селективно.

Индек

  • 1 Својства и карактеристике
    • 1.1 Полупропусне мембране
    • 1.2 Узбудљивост
  • 2 Оригин
    • 2.1 Опаринова и Халданова хипотеза
    • 2.2 Миллер и Уреи експеримент
  • 3 Генетски материјал протобионта
    • 3.1 Свет РНК
    • 3.2 Изглед ДНК
  • 4 Референце

Својства и карактеристике

Претпостављени протобиони могли би се формирати од хидрофобних молекула који су организовани у облику двослоја (два слоја) на површини капи, подсјећајући на липидне мембране присутне у тренутним ћелијама..

Полупропусне мембране

Како је структура селективно пропусна, липосом може да набубри или испусти у зависности од концентрације раствора у медијуму.

То јест, ако је липосом изложен хипотоничном средству (концентрација унутар ћелије је већа), вода улази у структуру, бубри липосом. Насупрот томе, ако је медијум хипертоничан (концентрација ћелије нижа), вода се креће у вањску средину.

Ова особина није јединствена само за липосоме, већ се може применити и на тренутне ћелије организма. На пример, ако су црвене крвне ћелије изложене хипотоничном средству, могу експлодирати.

Екцитабилити

Липосоми могу складиштити енергију у облику мембранског потенцијала, који се састоји од напона на површини. Структура може испразнити напон на начин који подсјећа на процес који се одвија у неуронским ћелијама нервног система. 

Липосоми имају неколико карактеристика живих организама. Међутим, није исто што и рећи да су липосоми живи.

Оригин

Постоји широка разноликост хипотеза које настоје да објасне порекло и еволуцију живота у пребиотичком окружењу. У наставку ћемо описати најистакнутије постулате који говоре о поријеклу протобионта:

Хипотеза Опарина и Халдана

Хипотезу о биохемијској еволуцији предложио је Александар Опарин 1924. године и Јохн Д. С. Халдане 1928..

Овај постулат претпоставља да је у пребиотичкој атмосфери недостајао кисеоник, али се снажно смањивала, са великим количинама водоника које су довеле до формирања органских једињења захваљујући присуству извора енергије..

Према тој хипотези, како се десило хлађење земље, испарења вулканских ерупција су се згуснула, што је довело до јаких и константних киша. Када је вода пала, вукли су минералне соли и друга једињења, што је довело до чувене примордијалне супе или хранљиве јухе..

У овом хипотетичком окружењу могу се формирати велики молекуларни комплекси названи пребиотски спојеви, који су настали све сложенијим ћелијским системима. Опарин је те структуре назвао протобионтима.

Док су протобионти повећавали своју комплексност, стекли су нове капацитете за преношење генетских информација, а Опарин је овим напреднијим формама дао име еубионте..

Миллер и Уреи експеримент

1953. године, након постулата Опарина, истраживачи Станлеи Л. Миллер и Харолд Ц. Уреи развили су низ експеримената за провјеру формирања органских спојева из једноставних неорганских материјала..

Миллер и Уреи су успели да створе експериментални дизајн који симулира пребиотичка окружења са условима које је Опарин предложио у малом опсегу, добивши низ једињења као што су аминокиселине, масне киселине, мравља киселина, уреа, између осталих..

Генетски материјал протобионта

РНА ворлд

Према хипотези тренутних молекуларних биолога, протобиони су носили РНК молекуле, уместо ДНК молекула, што им је омогућило да реплицирају и складиште информације..

Поред тога што има основну улогу у синтези протеина, РНК се такође може понашати као ензим и спровести реакције катализатора. Због ове карактеристике, РНК је назначени кандидат да буде први генетски материјал у протобионтима.

РНК молекули који су способни да спроводе катализу се називају рибозими и могу да праве копије са комплементарним секвенцама кратких растера РНК и посредују у процесу спајање, елиминисање секција секвенце.

Протобионт који је имао каталитичку молекулу РНК у себи варирао је од својих колега који нису имали тај молекул.

У случају да протобионти могу расти, дијелити и преносити РНК на своје потомство, Дарвинови природни процеси селекције могу се примијенити на овај систем, а протобионти са РНА молекулима би повећали своју учесталост у популацији.

Иако појава овог протобиона може бити веома невероватна, потребно је запамтити да је у водама примитивне земље могло постојати милион протобиона..

Изглед ДНК

ДНК је много стабилнији дволанчани молекул, у поређењу са РНК молекулом, који је крхак и реплицира се нетачно. Ово својство прецизности у смислу репликације постало је неопходније јер су се геноми протобиона повећали.

На Универзитету Принстон, истраживач Фрееман Дисон предлаже да су молекули ДНК можда кратке структуре, што им помаже у репликацији случајним аминокиселинским полимерима са каталитичким својствима.

Ова рана репликација могла би се појавити унутар протобионта који су складиштили велике количине органских мономера.

Након појаве молекула ДНК, РНК би могла да почне да игра своје тренутне улоге као посредници у преводу, стварајући тако "свет ДНК"..

Референце

  1. Алтстеин, А.Д. (2015). Прогене хипотеза: нуклеопротеински свет и како је живот почео. Биологи Дирецт, 10, 67.
  2. Аудесирк, Т., Аудесирк, Г., & Биерс, Б.Е. (2003). Биологија: Живот на Земљи. Пеарсон едуцатион.
  3. Цампбелл, А.Н., & Рееце, Ј. Б. (2005). Биологи. Едиториал Панамерицана Медицал.
  4. Гама, М. (2007). Биологија 1: Конструктивистички приступ. Пеарсон Едуцатион.
  5. Сцхрум, Ј.П., Зху, Т.Ф., & Сзостак, Ј.В. (2010). Порекло целуларног живота. Цолд Спринг Харбор перспективе у биологији, а002212.
  6. Стано, П., & Мавелли, Ф. (2015). Протоцеллс Моделс ин Оригин оф Лифе анд Синтхетиц Биологи. Живот, 5(4), 1700-1702.