Protobiontes origine și proprietăți

protobionts ele sunt complexe biologice care, conform unor ipoteze legate de originea vieții, au precedat celulele. Potrivit lui Oparin, acestea sunt agregate moleculare înconjurate de o membrană lipidică semipermeabilă sau o structură similară cu ea.

Aceste agregate moleculare biotice pot prezenta o reproducere simplă și un metabolism care a reușit să mențină compoziția chimică a interiorului membranei diferită de mediul său extern.

Unele experimente efectuate în laborator de cercetători diferiți au arătat că protobionții se pot forma spontan folosind compuși organici creați din molecule abiotice ca blocuri structurale.

Exemplele acestor experimente sunt formarea de lipozomi, care sunt agregări de picături mici, înconjurate de membrane. Acestea se pot forma atunci când lipidele sunt adăugate în apă. Apare și atunci când se adaugă alte tipuri de molecule organice.

Pot să se întâmple ca picături asemănătoare lipozomilor să se formeze în iazuri de timp prebiotic și să introducă la întâmplare niște polimeri ai aminoacizilor.

În cazul în care polimerii au făcut anumite molecule organice permeabile membranei, ar fi posibilă încorporarea moleculelor menționate într-o manieră selectivă.

index

• 1 Proprietăți și caracteristici
  • 1.1 Membranele semipermeabile
  • 1.2 Excitabilitatea
• 2 Origine
  • 2.1 Ipoteza lui Oparin și Haldane
  • 2.2 Experimentul lui Miller și Urey
• 3 Materialul genetic al protobionților
  • 3.1 Lumea ARN
  • 3.2 Aspectul ADN-ului
• 4 Referințe

Proprietăți și caracteristici

Probabilitățile presupuse ar putea fi formate din molecule hidrofobe care au fost organizate sub formă de două straturi pe suprafața unei picături, reamintind membranele lipidice prezente în celulele actuale.

Membrane semipermeabile

Deoarece structura este permeabilă selectiv, lipozomul se poate umfla sau se poate defla în funcție de concentrația substanțelor dizolvate în mediu.

Adică, dacă lipozomul este expus unui mediu hipotonic (concentrația din interiorul celulei este mai mare), apa intră în structură, umflarea lipozomului. În contrast, dacă mediul este hipertonic (concentrația celulei este mai mică), apa se deplasează în mediul exterior.

Această proprietate nu este unică pentru lipozomi, poate fi aplicată și celulelor actuale ale unui organism. De exemplu, dacă celulele roșii din sânge sunt expuse la un mediu hipotonic, acestea pot exploda.

excitabilitate

Lipozomii pot stoca energie sub forma unui potențial de membrană, care constă dintr-o tensiune pe toată suprafața. Structura poate elibera tensiunea într-un mod care amintește de procesul care apare în celulele neuronale ale sistemului nervos.

Lipozomii au mai multe caracteristici ale organismelor vii. Cu toate acestea, nu este același lucru cu a spune că lipozomii sunt în viață.

sursă

Există o mare diversitate de ipoteze care încearcă să explice originea și evoluția vieții într-un mediu prebiotic. În continuare vom descrie cele mai importante postulate care discută originea protobionților:

Ipoteza lui Oparin și Haldane

Ipoteza privind evoluția biochimică a fost propusă de Alexander Oparin în 1924 și de către John D. S. Haldane în 1928.

Acest postulat presupune că atmosfera prebiotică nu avea oxigen, dar a fost puternic redusă, cu cantități mari de hidrogen care au dus la formarea compușilor organici datorită prezenței surselor de energie.

Conform acestei ipoteze, pe măsură ce s-a produs răcirea pământului, aburul erupțiilor vulcanice sa condensat precipitând ploi puternice și constante. Când apa a căzut, a tras săruri minerale și alți compuși, dând naștere celebrului supă primigenia sau supă nutritivă.

În acest mediu ipotetic, s-ar putea forma complexe moleculare mari numite compuși prebiotici, care au provenit din ce în ce mai complexe de sisteme celulare. Oparin a numit aceste structuri protobionte.

Pe măsură ce protobiontele și-au sporit complexitatea, au dobândit noi capacități de transmitere a informațiilor genetice, iar Oparin a dat numele eubionților acestor forme mai avansate.

Experimentele Miller și Urey

În 1953, după postulațiile lui Oparin, cercetătorii Stanley L. Miller și Harold C. Urey au elaborat o serie de experimente pentru a verifica formarea compușilor organici din materiale anorganice simple.

Miller și Urey au reușit să creeze un design experimental care să simuleze mediile prebiotice cu condițiile propuse de Oparin la scară mică, obținând o serie de compuși cum ar fi aminoacizi, acizi grași, acid formic, uree, printre altele.

Materialul genetic al protobionților

RNA World

Conform ipotezei biologilor moleculari curenți, protobionții au purtat molecule de ARN în loc de molecule de ADN care le-au permis să replice și să stocheze informații.

Pe lângă faptul că are un rol fundamental în sinteza proteinelor, ARN se poate comporta de asemenea ca o enzimă și efectuează reacții de cataliză. Datorită acestei caracteristici, ARN este un candidat indicat a fi primul material genetic din protobionți.

Moleculele ARN capabile să realizeze cataliză sunt numite ribozime și pot face copii cu secvențe complementare de întinderi scurte de ARN și mediază procesul de despicare, eliminând secțiunile din secvență.

Un protobiont care conținea o moleculă de ARN catalitic în interior a variat de la omologii săi lipsiți de acea moleculă.

În cazul în care protobiontele ar putea crește, împărți și transmite ARN către descendenții lor, procesele de selecție naturală darwiniană pot fi aplicate în acest sistem, iar protobiontele cu molecule ARN-ar crește frecvența lor în populație.

Deși apariția acestui protobion poate fi foarte puțin probabilă, este necesar să ne amintim că ar fi existat milioane de protobionți în corpurile de apă ale pământului primitiv.

Aspectul ADN-ului

ADN-ul este o moleculă mult mai stabilă, dublu-catenară, comparativ cu molecula ARN, care este fragilă și replică inexact. Această proprietate a preciziei în ceea ce privește replicarea a devenit mai necesară deoarece genomii protobionților au crescut în dimensiune.

La Universitatea Princeton, cercetătorul Freeman Dyson propune ca moleculele de ADN să fi fost structuri scurte, asistate în replicarea lor prin polimeri aleator de aminoacizi cu proprietăți catalitice.

Această replicare precoce ar putea apărea în interiorul protobionților care au stocat cantități mari de monomeri organici.

După apariția moleculei ADN, ARN-ul ar putea începe să-și asume rolurile actuale ca intermediari ai traducerii, creând astfel "lumea ADN".

referințe

1. Altstein, A. D. (2015). Ipoteza progene: lumea nucleoproteinelor și modul în care a început viața. Biologie directă, 10, 67.
2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2003). Biologie: Viața de pe Pământ. Educație Pearson.
3. Campbell, A. N. & Reece, J. B. (2005). Biologie. Editorial Panamericana Medical.
4. Gama, M. (2007). Biologia 1: O abordare constructivistă. Pearson Education.
5. Schrum, J. P., Zhu, T. F., & Szostak, J. W. (2010). Originile vieții celulare. Perspective Cold Spring Harbor în biologie, a002212.
6. Stano, P., & Mavelli, F. (2015). Modele Protocells în originea vieții și biologia sintetică. viață, 5(4), 1700-1702.