Protobiontes Herkunft und Eigenschaften

Die Protobionten sie sind biologische Komplexe, die nach einigen Hypothesen über den Ursprung des Lebens den Zellen vorausgegangen sind. Nach Oparín sind dies molekulare Aggregate, die von einer semipermeablen Lipidmembran oder einer ähnlichen Struktur umgeben sind.

Diese biotischen molekularen Aggregate könnten eine einfache Reproduktion und einen Metabolismus darstellen, der es ermöglicht, die chemische Zusammensetzung des Inneren der Membran anders als seine äußere Umgebung zu erhalten.

Einige Experimente, die von verschiedenen Forschern im Labor durchgeführt wurden, haben gezeigt, dass sich Protobionte spontan bilden können, indem sie organische Verbindungen aus abiotischen Molekülen als Strukturblöcke verwenden.

Beispiele für diese Experimente sind die Bildung von Liposomen, bei denen es sich um Aggregationen kleiner Tröpfchen handelt, die von Membranen umgeben sind. Diese können gebildet werden, wenn Lipide zu Wasser hinzugefügt werden. Es tritt auch auf, wenn andere Arten organischer Moleküle hinzugefügt werden.

Ich kann passieren, dass liposomähnliche Tröpfchen in Teichen präbiotischer Zeiten entstanden und diese zufällig einige Polymere von Aminosäuren eingebaut haben.

Falls die Polymere bestimmte organische Moleküle für die Membran durchlässig machen, wäre es möglich, diese Moleküle selektiv einzubauen.

Index

• 1 Eigenschaften und Eigenschaften
  • 1.1 Semipermeable Membranen
  • 1.2 Erregbarkeit
• 2 Ursprung
  • 2.1 Oparin und Haldane Hypothese
  • 2.2 Experiment von Miller und Urey
• 3 Genetisches Material von Protobionten
  • 3.1 Welt der RNA
  • 3.2 Aussehen der DNA
• 4 Referenzen

Eigenschaften und Eigenschaften

Die vermeintlichen Protobionten konnten aus hydrophoben Molekülen gebildet werden, die in Form einer Doppelschicht (zwei Schichten) auf der Oberfläche eines Tropfens organisiert waren und die Lipidmembranen der Stromzellen erinnerten.

Semipermeable Membranen

Da die Struktur selektiv durchlässig ist, kann das Liposom abhängig von der Konzentration der gelösten Stoffe in dem Medium quellen oder sich entleeren.

Das heißt, wenn das Liposom einem hypotonischen Medium ausgesetzt wird (die Konzentration in der Zelle ist größer), tritt das Wasser in die Struktur ein und quillt das Liposom auf. Wenn das Medium dagegen hyperton ist (die Konzentration der Zelle ist niedriger), bewegt sich das Wasser in die äußere Umgebung.

Diese Eigenschaft ist nicht einzigartig für Liposomen, sie kann auch auf die gegenwärtigen Zellen eines Organismus angewendet werden. Zum Beispiel, wenn die roten Blutkörperchen einem hypotonischen Medium ausgesetzt sind, können sie explodieren.

Erregbarkeit

Liposomen können Energie in Form eines Membranpotentials speichern, das aus einer Spannung über der Oberfläche besteht. Die Struktur kann die Spannung auf eine Weise entladen, die an den Prozess erinnert, der in den neuronalen Zellen des Nervensystems stattfindet.

Liposomen haben verschiedene Eigenschaften von lebenden Organismen. Es ist jedoch nicht dasselbe wie zu sagen, dass Liposomen am Leben sind.

Herkunft

Es gibt eine große Vielfalt von Hypothesen, die den Ursprung und die Entwicklung des Lebens in einer präbiotischen Umgebung erklären wollen. Als nächstes werden wir die hervorragendsten Postulate beschreiben, die den Ursprung von Protobionten diskutieren:

Hypothese von Oparin und Haldane

Die Hypothese zur biochemischen Evolution wurde 1924 von Alexander Oparin und 1928 von John D. S. Haldane vorgeschlagen.

Dieses Postulat geht davon aus, dass die präbiotische Atmosphäre keinen Sauerstoff enthält, aber stark reduziert ist, wobei große Mengen an Wasserstoff aufgrund der Anwesenheit von Energiequellen zur Bildung organischer Verbindungen führen.

Nach dieser Hypothese, als die Abkühlung der Erde stattfand, kondensierte der Dampf der vulkanischen Eruptionen und fiel als starker und konstanter Regen aus. Als das Wasser fiel, schleppte es Mineralsalze und andere Verbindungen, was zu der berühmten Primigeniensuppe oder nahrhaften Brühe führte.

In dieser hypothetischen Umgebung konnten sich große molekulare Komplexe bilden, die präbiotische Verbindungen genannt werden, die zunehmend komplexere zelluläre Systeme hervorbringen. Oparin nannte diese Strukturen protobiontes.

Als die Protobionten ihre Komplexität vergrößerten, erwarben sie neue Kapazitäten, um genetische Informationen zu übertragen, und Oparin gab den fortgeschritteneren Formen den Namen Eubionten.

Miller und Urey experimentieren

Im Jahr 1953, nach den Postulaten von Oparin, haben die Forscher Stanley L. Miller und Harold C. Urey eine Reihe von Experimenten entwickelt, um die Bildung von organischen Verbindungen aus einfachen anorganischen Materialien zu verifizieren.

Miller und Urey gelang es, ein experimentelles Design zu erstellen, das präbiotische Umgebungen mit den von Oparin vorgeschlagenen Bedingungen simuliert, wobei eine Reihe von Verbindungen wie Aminosäuren, Fettsäuren, Ameisensäure, Harnstoff ua erhalten werden.

Genetisches Material von Protobionten

RNA-Welt

Nach der Hypothese der gegenwärtigen Molekularbiologen trugen die Protobionten anstelle von DNA-Molekülen RNA-Moleküle, die es ihnen ermöglichten, Informationen zu replizieren und zu speichern.

Neben einer fundamentalen Rolle in der Proteinsynthese kann sich RNA auch wie ein Enzym verhalten und Katalysereaktionen durchführen. Aufgrund dieser Eigenschaft ist RNA ein Kandidat für das erste genetische Material in Protobionten.

RNA - Moleküle, die in der Lage sind, eine Katalyse durchzuführen, werden Ribozyme genannt und können Kopien mit komplementären Sequenzen von kurzen RNA - Abschnitten herstellen und den Prozess von SpleißenEliminieren von Abschnitten der Sequenz.

Ein Protobiont, der ein katalytisches RNA-Molekül in seinem Inneren enthielt, variierte von seinen Gegenstücken, denen dieses Molekül fehlte.

Für den Fall, dass die Protobionten RNA wachsen, teilen und an ihre Nachkommen weitergeben könnten, können Darwinsche natürliche Selektionsprozesse auf dieses System angewendet werden, und Protobionten mit RNA-Molekülen würden ihre Häufigkeit in der Population erhöhen.

Obwohl das Auftreten dieses Protobions sehr unwahrscheinlich sein kann, muss man sich daran erinnern, dass es in den Gewässern der primitiven Erde Millionen von Protobionten gegeben haben könnte.

Aussehen der DNA

DNA ist ein viel stabileres doppelsträngiges Molekül, verglichen mit dem RNA-Molekül, das fragil ist und sich ungenau repliziert. Diese Eigenschaft der Genauigkeit in Bezug auf die Replikation wurde notwendiger, als die Genome der Protobionten in der Größe zunahmen.

An der Princeton University schlägt der Forscher Freeman Dyson vor, dass DNA-Moleküle kurze Strukturen sein könnten, unterstützt bei ihrer Replikation durch zufällige Aminosäurepolymere mit katalytischen Eigenschaften.

Diese frühe Replikation könnte innerhalb von Protobionten stattfinden, die hohe Mengen an organischen Monomeren gespeichert hatten.

Nach dem Erscheinen des DNA-Moleküls könnte die RNA ihre aktuellen Rollen als Vermittler der Translation spielen und so die "DNA-Welt" schaffen.

Referenzen

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