מוצא ותכונות של פרוטוביונים

ה פרוטוביונים הם קומפלקסים ביולוגיים שעל פי כמה היפותזות הקשורות למקור החיים, קדמו לתאים. לדברי Oparín, אלה הם אגרגטים מולקולריים מוקף קרום שומנים למחצה sempermeable או מבנה דומה לזה..

אלה אגודות מולקולריות ביוטיות יכול להציג רפרודוקציה פשוטה מטבוליזם שהצליח לשמור על ההרכב הכימי של החלק הפנימי של הממברנה שונה הסביבה החיצונית שלה.

כמה ניסויים שנערכו במעבדה על ידי חוקרים שונים גילו כי protobionts יכול ליצור באופן ספונטני באמצעות תרכובות אורגניות שנוצרו מולקולות אביוטי כמו בלוקים מבניים..

דוגמאות של ניסויים אלה הם היווצרות של liposomes, אשר הם אגרגציות של טיפות קטנות מוקף ממברנות. אלה יכולים להיווצר כאשר שומנים מתווספים למים. זה קורה גם כאשר סוגים אחרים של מולקולות אורגניות מתווספים.

אני יכול לקרות כי טיפות דמויי ליפוזום נוצרו בריכות של פעמים פרהביוטיות אלה משולבים באופן אקראי כמה פולימרים חומצת אמינו.

במקרה הפולימרים עשה מסוימים מולקולות אורגניות חדיר את הממברנה, זה יהיה אפשרי לשלב מולקולות אמר באופן סלקטיבי.

אינדקס

• 1 מאפיינים ומאפיינים
  • 1.1 ממברנות למחצה
  • 1.2 רגישות
• מקור
  • 2.1 השערה Oparin ו Haldane
  • 2.2 ניסוי מילר ואורי
• 3 חומר גנטי של פרוטוביונים
  • 3.1 עולם של רנ"א
  • 3.2 הופעת דנ"א
• 4 הפניות

מאפיינים ומאפיינים

הפרוטוביונים האמורים עשויים להיווצר ממולקולות הידרופוביות שאורגנו בצורה של bilayer (שתי שכבות) על פני טיפה, להזכיר את קרום השומנים הנוכחי בתאים הנוכחי.

ממברנות למחצה

כאשר המבנה הוא חדיר באופן סלקטיבי, ליפוזום יכול להתנפח או לנפח בהתאם ריכוז של מומסים במדיום.

כלומר, אם הליפוזום חשוף למדיום היפוטוני (הריכוז בתוך התא גדול יותר), המים נכנסים למבנה, מנפיחים את הליפוזום. לעומת זאת, אם המדיום הוא היפרטוני (ריכוז התא נמוך), המים נעים לסביבה החיצונית.

תכונה זו אינה ייחודית ליפוזומים, היא יכולה להיות מיושמת גם על התאים הנוכחיים של אורגניזם. לדוגמה, אם תאי הדם האדומים חשופים למדיום היפוטוני הם עלולים להתפוצץ.

רגישות

ליפוזומים יכולים לאחסן אנרגיה בצורה של פוטנציאל ממברנה, אשר מורכב מתח על פני השטח. המבנה יכול לפרוק את המתח באופן המזכיר את התהליך המתרחש בתאים העצביים של מערכת העצבים. 

ליפוזומים יש כמה מאפיינים של אורגניזמים חיים. עם זאת, זה לא אותו דבר אומר כי liposomes בחיים.

מוצא

יש מגוון רחב של היפותזות שמבקשות להסביר את מקור החיים ואת התפתחותם בסביבה פרה-ביוטית. להלן נתאר את המאמרים הבולטים ביותר הדנים במוצא הפרוטוביונים:

השערה של Oparin ו Haldane

ההשערה על אבולוציה ביוכימית הוצעה על ידי אלכסנדר Oparin בשנת 1924 על ידי ג 'ון ד S. Haldane בשנת 1928.

הנחה זו מניחה שהאווירה הפרה-ביוטית חסרה חמצן, אך היא צמצמה מאוד, עם כמויות גדולות של מימן שהובילו להיווצרותם של תרכובות אורגניות הודות לנוכחות של מקורות אנרגיה.

על פי השערה זו, כאשר התקרר כדור הארץ, התערד אדי ההתפרצויות הוולקניות, שהזרזו כגשם חזק ומתמיד. כאשר המים נפלו, הוא גרר מלחים מינרליים ותרכובות אחרות, שהוליד את מרק ראשוני מפורסם או מרק מזין.

בסביבה היפותטית זו, קומפלקסים מולקולריים גדולים הנקראים תרכובות פרביוטיות, שמקורן במערכות סלולר מורכבות יותר ויותר, יכולות להיווצר. Oparin קרא אלה מבנים protobiontes.

ככל שהפרוביונים הגבירו את המורכבות שלהם, הם רכשו יכולות חדשות להעברת מידע גנטי, ואופרין נתן את השם של eubiontes אלה צורות מתקדמות יותר..

ניסוי מילר ואורי

בשנת 1953, לאחר Postulates של Oparin, חוקרים סטנלי ל מילר והרולד C. אורי פיתחה סדרה של ניסויים כדי לאמת את היווצרותם של תרכובות אורגניות מחומרים אנאורגניים פשוטים.

מילר ואורי הצליחו ליצור עיצוב ניסיוני המדמה סביבות פרה-ביוטיות עם התנאים המוצעים על ידי Oparin בקנה מידה קטן, קבלת סדרה של תרכובות כגון חומצות אמינו, חומצות שומן, חומצה פורמית, אוריאה, בין היתר..

חומר גנטי של הפרוטוביונים

RNA העולם

על פי ההשערה של הביולוגים המולקולריים הנוכחיים, פרוטוביונים נשאו מולקולות רנ"א, במקום מולקולות דנ"א, שאיפשרו להן לשכפל ולאחסן מידע.

בנוסף שיש תפקיד בסיסי סינתזת החלבון, RNA יכול גם להתנהג כמו אנזים ולבצע תגובות קטליזה. בגלל המאפיין הזה, RNA הוא מועמד המצויין להיות החומר הגנטי הראשון protobionts.

מולקולות RNA מסוגל לבצע קטליזה נקראים ribozymes והוא יכול לעשות עותקים עם רצפים משלימים של מתיחות קצרות של RNA ולתווך את התהליך של שחבור, ביטול הקטעים ברצף.

פרוטוביון שבו היה מולקולה רנליטית קטליטי בתוכו השתנה ממקבילו ללא המולקולה.

אם הפרוטוביונים יכולים לגדול, לחלק ולהעביר את ה- RNA לצאצאיהם, ניתן ליישם תהליכים אלו של בחירה טבעית דרוויניסטית במערכת זו, ופרוביציות עם מולקולות רנ"א יגדילו את תדירותן באוכלוסייה.

למרות המראה של protobion זה יכול להיות מאוד לא סביר, יש לזכור כי היו יכולים להתקיים מיליוני protobionts בגופי מים של כדור הארץ הפרימיטיבי.

הופעת דנ"א

הדנ"א הוא מולקולה דו-גדילה יציבה הרבה יותר, בהשוואה למולקולת ה- RNA, שהיא שברירית ומשכפלת ללא דייקנות. תכונה זו של דיוק במונחים של שכפול הפך הכרחי יותר כמו הגנום של protobionts גדל בגודל.

באוניברסיטת פרינסטון, החוקר פרימן דייסון מציע שמולקולות DNA עשויות להיות מבנים קצרים, בסיוע השכפול שלהן על ידי פולימרים אקראיים אקראיים אקראיים בעלי תכונות קטליטיות.

שכפול מוקדם זה יכול להתרחש בתוך protobionts שאחסנה כמויות גבוהות של מונומרים אורגניים.

לאחר הופעת מולקולת הדנ"א, RNA יכול להתחיל לשחק את התפקידים הנוכחיים שלו כמתווכים של התרגום, ובכך ליצור את "עולם ה- DNA".

הפניות

1. אלטשטיין, ד. (2015). השערת הפרוגן: עולם הנוקלאופרוטין ואיך החלו החיים. ביולוגיה ישירה, 10, 67.
2. אודסירק, ט, אודסירק, ג., וביירס, ב. (2003). ביולוגיה: חיים על פני כדור הארץ. חינוך פירסון.
3. Campbell, A. N, & Rece, J. B. (2005). ביולוגיה. עריכה פנמריקנה רפואי.
4. Gama, M. (2007). ביולוגיה 1: גישה קונסטרוקטיביסטית. חינוך פירסון.
5. Schrum, J. P., Zhu, T. F., & Szostak, J. W. (2010). מקורות החיים הסלולריים. פרספקטיבות הקרה ספרינג הארבור בביולוגיה, a002212.
6. סטאנו, פ, & Mavelli, F. (2015). מודלים Protocells במקור החיים וביולוגיה סינתטית. החיים, 5(4), 1700-1702.