หุ้น:
Protobionts กำเนิดและคุณสมบัติ
protobionts มันเป็นสารประกอบเชิงซ้อนทางชีวภาพซึ่งมีสมมติฐานบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับที่มาของสิ่งมีชีวิตนำหน้าเซลล์ ตามOparínเหล่านี้เป็นมวลโมเลกุลที่ล้อมรอบด้วยเมมเบรนไขมันกึ่งสังเคราะห์หรือโครงสร้างคล้ายกับนี้.
มวลโมเลกุลของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้สามารถนำเสนอการทำสำเนาอย่างง่ายและการเผาผลาญที่จัดการเพื่อรักษาองค์ประกอบทางเคมีของเยื่อหุ้มภายในที่แตกต่างจากสภาพแวดล้อมภายนอก.
การทดลองบางอย่างดำเนินการในห้องปฏิบัติการโดยนักวิจัยที่แตกต่างกันได้เปิดเผยว่า protobionts สามารถเกิดขึ้นเองโดยใช้สารประกอบอินทรีย์ที่สร้างขึ้นจากโมเลกุล abiotic เป็นบล็อกโครงสร้าง.
ตัวอย่างของการทดลองเหล่านี้คือการก่อตัวของไลโปโซมซึ่งเป็นการรวมตัวของหยดน้ำขนาดเล็กที่ล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ สิ่งเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อเติมไขมันเข้าไปในน้ำ มันยังเกิดขึ้นเมื่อมีการเพิ่มโมเลกุลอินทรีย์ชนิดอื่น.
ฉันสามารถเกิดขึ้นได้ว่าหยดคล้ายไลโปโซมเกิดขึ้นในบ่อน้ำแห่งยุคพรีไบโอติกและสุ่มเหล่านี้รวมโพลีเมอร์กรดอะมิโนบางตัว.
ในกรณีที่โพลีเมอร์สร้างโมเลกุลของสารอินทรีย์บางชนิดที่ซึมเข้าไปในเยื่อหุ้มเซลล์ได้ก็จะสามารถรวมโมเลกุลดังกล่าวได้ด้วยการคัดเลือก.
ดัชนี
- 1 คุณสมบัติและลักษณะ
- 1.1 เยื่อหุ้มเซลล์แบบกึ่งสังเคราะห์
- 1.2 ความตื่นเต้นง่าย
- 2 แหล่งกำเนิด
- 2.1 สมมติฐานของ Oparin และ Haldane
- 2.2 การทดลองของ Miller และ Urey
- 3 วัสดุทางพันธุกรรมของโปรโตเบียน
- 3.1 World of RNA
- 3.2 ลักษณะของ DNA
- 4 อ้างอิง
คุณสมบัติและลักษณะ
protobionts ที่ควรจะเกิดขึ้นจากโมเลกุลที่ไม่ชอบน้ำที่ถูกจัดระเบียบในรูปแบบของ bilayer (สองชั้น) บนพื้นผิวของหยด, เตือนเยื่อหุ้มเซลล์ไขมันที่มีอยู่ในเซลล์ปัจจุบัน.
เยื่อหุ้มเซลล์แบบกึ่งสังเคราะห์
เนื่องจากโครงสร้างสามารถดูดซึมได้อย่างคัดเลือก liposome จึงสามารถพองตัวหรือยุบตัวขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของตัวถูกละลายในตัวกลาง.
นั่นคือถ้าไลโปโซมถูกสัมผัสกับตัวกลาง hypotonic (ความเข้มข้นภายในเซลล์มากกว่า) น้ำเข้าสู่โครงสร้างบวมไลโปโซม ในทางตรงกันข้ามถ้าสื่ออยู่ในระดับมากเกินไป (ความเข้มข้นของเซลล์ต่ำกว่า) น้ำจะเคลื่อนไปสู่สภาพแวดล้อมภายนอก.
คุณสมบัตินี้ไม่เฉพาะ liposomes มันยังสามารถนำไปใช้กับเซลล์ปัจจุบันของสิ่งมีชีวิต ตัวอย่างเช่นหากเซลล์เม็ดเลือดแดงถูกสัมผัสกับตัวกลาง hypotonic พวกมันอาจระเบิดได้.
ความตื่นเต้นง่าย
ไลโปโซมสามารถเก็บพลังงานในรูปแบบของศักยภาพของเมมเบรนซึ่งประกอบด้วยแรงดันไฟฟ้าผ่านพื้นผิว โครงสร้างสามารถปลดปล่อยแรงดันไฟฟ้าในลักษณะที่เตือนความทรงจำของกระบวนการที่เกิดขึ้นในเซลล์ประสาทของระบบประสาท.
ไลโปโซมมีลักษณะของสิ่งมีชีวิตหลายประการ อย่างไรก็ตามมันไม่เหมือนกับที่บอกว่า liposomes ยังมีชีวิตอยู่.
แหล่ง
มีสมมติฐานหลากหลายที่พยายามอธิบายกำเนิดและวิวัฒนาการของชีวิตในสภาพแวดล้อมพรีไบโอติก ด้านล่างเราจะอธิบายถึงสิ่งที่เด่นชัดที่สุดที่กล่าวถึงต้นกำเนิดของโปรโตเบียน:
สมมติฐานของ Oparin และ Haldane
สมมติฐานเกี่ยวกับวิวัฒนาการทางชีวเคมีถูกเสนอโดย Alexander Oparin ในปี 1924 และโดย John D. S. Haldane ในปี 1928.
สมมติฐานนี้สันนิษฐานว่าบรรยากาศพรีไบโอติกขาดออกซิเจน แต่มีการลดลงอย่างมากด้วยไฮโดรเจนจำนวนมากที่นำไปสู่การก่อตัวของสารประกอบอินทรีย์ด้วยการมีแหล่งพลังงาน.
ตามสมมติฐานนี้เมื่อความเย็นของโลกเกิดขึ้นไอของการระเบิดของภูเขาไฟรวมตัวกันตกตะกอนเป็นฝนที่ตกหนักและรุนแรง เมื่อน้ำลดลงมันก็ลากเกลือแร่และสารประกอบอื่น ๆ ทำให้เกิดซุปดั้งเดิมหรือน้ำซุปที่มีคุณค่าทางโภชนาการ.
ในสภาพแวดล้อมสมมุตินี้โมเลกุลเชิงซ้อนขนาดใหญ่เรียกว่าสารประกอบพรีไบโอติกซึ่งกำเนิดระบบเซลล์ที่ซับซ้อนมากขึ้น Oparin เรียกว่าโครงสร้างโปรโตเบียน.
เมื่อ Protobionts เพิ่มความซับซ้อนของพวกเขาพวกเขาได้รับความสามารถใหม่ในการส่งข้อมูลทางพันธุกรรมและ Oparin ให้ชื่อของ eubiontes กับรูปแบบที่ก้าวหน้ากว่า.
การทดลองของ Miller และ Urey
ในปีพ. ศ. 2496 ภายหลังจากโอปรินนักวิจัย Stanley L. Miller และ Harold C. Urey ได้พัฒนาชุดการทดลองเพื่อตรวจสอบการก่อตัวของสารประกอบอินทรีย์จากวัสดุอนินทรีย์ทั่วไป.
มิลเลอร์และ Urey สามารถสร้างการออกแบบการทดลองที่จำลองสภาพแวดล้อมพรีไบโอติกด้วยเงื่อนไขที่เสนอโดย Oparin ในขนาดเล็กได้รับชุดสารประกอบเช่นกรดอะมิโนกรดไขมันกรดฟอร์มิกยูเรียเป็นต้น.
วัสดุทางพันธุกรรมของโปรโตเบียน
โลก RNA
ตามสมมติฐานของนักชีววิทยาโมเลกุลในปัจจุบัน protobionts มีโมเลกุลอาร์เอ็นเอแทนโมเลกุลดีเอ็นเอซึ่งอนุญาตให้พวกเขาทำซ้ำและเก็บข้อมูล.
นอกเหนือจากการมีบทบาทพื้นฐานในการสังเคราะห์โปรตีนแล้ว RNA ยังสามารถทำตัวเหมือนเอนไซม์และทำปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยา เนื่องจากคุณสมบัตินี้ RNA จึงเป็นตัวเลือกที่บ่งบอกว่าเป็นสารพันธุกรรมตัวแรกในโปรโตเบียน.
โมเลกุลอาร์เอ็นเอที่มีความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาเรียกว่าไรโบโซไซม์และสามารถทำสำเนาด้วยลำดับที่สมบูรณ์ของการยืดระยะสั้นของอาร์เอ็นเอและเป็นสื่อกลางของกระบวนการ ประกบ, กำจัดส่วนของลำดับ.
Protobiont ที่มีโมเลกุล RNA เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาภายในนั้นแตกต่างจากคู่ของมันที่ขาดโมเลกุลนั้น.
ในกรณีที่ protobionts สามารถเจริญเติบโตแบ่งและส่ง RNA ไปยังลูกหลานของพวกเขากระบวนการคัดเลือกโดยธรรมชาติของดาร์วินสามารถนำไปใช้กับระบบนี้และ protobionts ที่มีโมเลกุล RNA จะเพิ่มความถี่ในประชากร.
แม้ว่าการปรากฏตัวของโปรโตเบียนนี้อาจเป็นไปได้ยากมาก แต่ก็มีความจำเป็นที่ต้องจำไว้ว่าอาจมีโปรโตชั่นหลายล้านตัวในแหล่งน้ำของโลกดึกดำบรรพ์.
ลักษณะของ DNA
ดีเอ็นเอเป็นโมเลกุลคู่ที่มีความเสถียรมากกว่าเมื่อเทียบกับโมเลกุลอาร์เอ็นเอซึ่งมีความเปราะบางและลอกเลียนแบบไม่ถูกต้อง คุณสมบัติของความถูกต้องในแง่ของการจำลองแบบนี้มีความจำเป็นมากขึ้นเมื่อจีโนมของโปรโตชั่นเพิ่มขนาด.
ที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันนักวิจัยฟรีแมนไดสันเสนอว่าโมเลกุลของ DNA อาจจะเป็นโครงสร้างสั้น ๆ ซึ่งช่วยในการจำลองแบบของพวกเขาโดยการสุ่มของโพลิเมอร์อะมิโนแอซิดด้วยคุณสมบัติการเร่งปฏิกิริยา.
การจำลองแบบต้นนี้สามารถเกิดขึ้นได้ใน protobionts ที่มีโมโนเมอร์อินทรีย์จำนวนมาก.
หลังจากการปรากฏตัวของโมเลกุลดีเอ็นเออาร์เอ็นเอสามารถเริ่มเล่นบทบาทปัจจุบันเป็นสื่อกลางของการแปลจึงสร้าง "โลกดีเอ็นเอ".
การอ้างอิง
- Altstein, A. D. (2015) สมมติฐานของ progene: โลกของนิวคลีโอโปรตีนและชีวิตเริ่มอย่างไร. ชีววิทยาโดยตรง, 10, 67.
- Audesirk, T. , Audesirk, G. , & Byers, B. E. (2003). ชีววิทยา: ชีวิตบนโลก. การศึกษาเพียร์สัน.
- Campbell, A. N. , & Reece, J. B. (2005). ชีววิทยา. บรรณาธิการ Panamericana การแพทย์.
- กามา, M. (2007). ชีววิทยา 1: แนวทางคอนสตรัคติวิสต์. การศึกษาของเพียร์สัน.
- Schrum, J. P. , Zhu, T. F. , & Szostak, J. W. (2010) ต้นกำเนิดของเซลล์ชีวิต. มุมมองท่าเรือฤดูใบไม้ผลิเย็นในชีววิทยา, a002212.
- Stano, P. , & Mavelli, F. (2015) Protocells Model ในแหล่งกำเนิดของสิ่งมีชีวิตและชีววิทยาสังเคราะห์. ชีวิต, 5(4), 1700-1702.