Präbiotische Entwicklung, wo sie passiert ist und was notwendig ist

Der Begriff Präbiotische Entwicklung Es bezieht sich auf die Reihe hypothetischer Szenarien, die versuchen, den Ursprung des Lebens zu erklären, die auf Materie basieren.

Es wurde vorgeschlagen, dass die Bedingungen der primitiven Atmosphäre stark reduziert wurden, was die Bildung organischer Moleküle wie Aminosäuren und Peptide bevorzugte, die die strukturellen Blöcke von Proteinen sind; und Purine und Pyrimidine, die Nukleinsäuren bilden - DNA und RNA.

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Primitive Bedingungen

Stellen Sie sich vor, die ersten Formen des Lebens auf der Erde können eine herausfordernde Frage sein - und sogar fast unmöglich -, wenn wir uns nicht in die richtige primitive Umgebung legen.

Der Schlüssel zum Verständnis des Lebens von abiotischen Molekülen in der berühmten "primitiven Brühe" ist die Atmosphäre in dieser abgelegenen Umgebung.

Obwohl es keine vollständige Übereinstimmung hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre gibt, da es keine Möglichkeit gibt, sie vollständig zu bestätigen, reichen die Hypothesen von reduzierenden Zusammensetzungen (CH₄ + N₂, NH₃ + H₂Oder oder co₂ + H₂ + N₂) Noch neutralere Umgebungen (mit nur CO₂ + N₂ + H₂ENTWEDER).

Es ist allgemein anerkannt, dass der Atmosphäre Sauerstoff fehlte (dieses Element hat ihre Konzentration mit der Ankunft des Lebens erheblich erhöht). Für die effiziente Synthese von Aminosäuren, Purinen, Pyrimidinen und Zucker ist das Vorhandensein einer reduzierenden Umgebung notwendig.

Für den Fall, dass die tatsächliche Atmosphäre dieser Zeit diese präbiotischen chemischen Bedingungen nicht hatte, mussten organische Verbindungen aus Staubpartikeln oder anderen Raumkörpern wie Meteoriten angekommen sein.

Wo ist eine prebiotische Evolution aufgetreten??

In Bezug auf den physischen Raum auf der Erde gibt es mehrere Hypothesen, die die Entwicklung der ersten Biomoleküle und Replikatoren ermöglichten.

Eine Theorie, die eine erhebliche Anzahl von Followern in der anfänglichen Bildung von Biomolekülen in den hydrothermalen Ozeanquellen gewonnen hat. Andere Autoren finden es jedoch unwahrscheinlich und diskreditieren diese Regionen als wichtige Wirkstoffe in der präbiotischen Synthese.

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Die Theorie schlägt vor, dass die chemische Synthese durch den Durchgang von Wasser innerhalb eines Terms von 350 ° C bis 2 ° C aufgetreten ist.

Das Problem bei dieser Hypothese tritt auf. Die Hypothese hat also Unterstützung verloren.

Was für die präbiotische Evolution benötigt wird?

Um eine Studie im Zusammenhang mit der präbiotischen Evolution durchzuführen, ist es notwendig, eine Reihe von Fragen zu beantworten, die es uns ermöglichen, die Entstehung des Lebens zu verstehen.

Wir müssen fragen, welche Art von katalytischem Prozess den Ursprung des Lebens begünstigte und woher die Energie, die die ersten Reaktionen bevorzugt, entnommen wurde. Bei der Beantwortung dieser Fragen können wir weiter gehen und uns fragen, ob die ersten Moleküle die Membranen, Replikatoren oder Metaboliten waren.

Als nächstes werden wir auf jede dieser Fragen antworten, um das Verständnis eines möglichen Ursprung des Lebens in einer präbiotischen Umgebung zu erreichen.

Katalysatoren

Das Leben, wie wir es heute kennen, erfordert eine Reihe von "moderaten Bedingungen", um sich zu entwickeln. Wir wissen, dass die meisten organischen Wesen existieren, wenn Temperatur, Luftfeuchtigkeit und pH physiologisch akzeptabel sind - mit Ausnahme extremophiler Organismen, die, wie der Name schon sagt, in extremen Umgebungen leben.

Eines der relevantesten Merkmale lebender Systeme ist die Allgegenwart von Katalysatoren. Die chemischen Reaktionen von Lebewesen werden durch Enzyme katalysiert: komplexe Proteinmoleküle, die die Reaktionsgeschwindigkeit nach Größe erhöhen.

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Die ersten Lebewesen mussten ein analoges System besitzen, wahrscheinlich aus Ribzymen. In der Literatur steht eine offene Frage, ob eine präbiotische Evolution ohne Katalyse auftreten könnte.

Nach den Beweisen wäre in Ermangelung eines Katalysators die biologische Entwicklung sehr unwahrscheinlich gewesen - da die Reaktionen monumentale Zeitintervalle in den Auftreten unternommen hätten. Daher wird ihre Existenz in den frühen Lebensphasen postuliert.

Energie

Die Energie für die präbiotische Synthese musste irgendwo erscheinen. Es wird vorgeschlagen, dass bestimmte anorganische Moleküle wie Polyphosphate und Tionesters eine wichtige Rolle bei der Energieproduktion für Reaktionen spielen könnten.

Energetisch ist die Replikation von Molekülen, die genetische Informationen tragen, ein sehr teures Ereignis. Für ein durchschnittliches Bakterium, wie z UND. coli, Ein einzelnes Replikationsereignis erfordert 1,7*10¹⁰ ATP -Moleküle.

Dank der Existenz dieser außerordentlich hohen Zahl ist das Vorhandensein einer Energiequelle eine unbestreitbare Erkrankung, um ein wahrscheinliches Szenario zu schaffen, in dem das Leben entstanden ist.

Ebenso könnte die Existenz von Reaktionen des „Redox“ -Typs zur abiotischen Synthese beitragen. Im Laufe der Zeit könnte dieses System zu wichtigen Elementen des Transports von Elektronen in der Zelle werden, die mit der Energieerzeugung verbunden sind.

Welche der Zellkomponenten entstand zuerst?

In einer Zelle gibt es drei grundlegende Komponenten: eine Membran, die den Mobilfunkraum einnimmt und ihn zu einer diskreten Einheit macht; Die Replikatoren, die Informationen speichern; und Stoffwechselreaktionen, die in diesem System auftreten. Die funktionelle Integration dieser drei Komponenten führt zu einer Zelle.

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Daher ist es im Lichte der Evolution interessant, die Frage zu stellen, welcher der drei zuerst entstanden ist.

Die Membransynthese scheint einfach zu sein, da Lipide spontan vesikuläre Strukturen mit der Fähigkeit zu wachsen und zu teilen. Die Gallenblase ermöglicht die Lagerung der Replikatoren und hält die konzentrierten Metaboliten.

Jetzt konzentriert sich die Debatte auf die Führung der Replikation gegen den Stoffwechsel. Diejenigen, die der Replikation mehr Gewicht geben, argumentieren, dass sich die Ribzyme (RNA mit katalytischer Kraft) sich wiederholen könnten, und dank des Auftretens von Mutationen könnte ein neuartiges Stoffwechselsystem entstehen.

Das gegenteilige Sehen unterstreicht die Bedeutung der Erzeugung einfacher Moleküle - wie organische Säuren, die im Zyklus von Tricarbonsäuren vorhanden sind - Verbrennung unter mäßigen Wärmequellen. Unter dieser Perspektive betrafen die ersten Schritte der präbiotischen Evolution diese Metaboliten.

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