Termin ewolucja prebiotyczna odnosi się do serii hipotetycznych scenariuszy, które mają na celu wyjaśnienie pochodzenia życia, począwszy od materii nieożywionej w środowisku w warunkach prymitywnych.
Argumentowano, że warunki prymitywnej atmosfery ulegały silnemu pogorszeniu, co sprzyjało tworzeniu się cząsteczek organicznych, takich jak aminokwasy i peptydy, które są budulcem białek; oraz puryny i pirymidyny, które tworzą kwasy nukleinowe - DNA i RNA.
Indeks artykułów
Wyobrażanie sobie, jak pierwsze formy życia pojawiły się na Ziemi, może być trudnym - a nawet prawie niemożliwym - pytaniem, jeśli nie umieścimy się we właściwym, prymitywnym środowisku..
Zatem kluczem do zrozumienia życia z abiotycznych cząsteczek zawieszonych w słynnej „prymitywnej zupie” jest atmosfera w tym odległym środowisku..
Chociaż nie ma całkowitej zgodności co do składu chemicznego atmosfery, ponieważ nie ma sposobu, aby go w pełni potwierdzić, hipotezy obejmują skład redukcyjny (CH4 + Ndwa, NH3 + H.dwaAlbo albo COdwa + H.dwa + Ndwa) Do bardziej neutralnych środowisk (tylko z COdwa + Ndwa + H.dwaLUB).
Powszechnie przyjmuje się, że w atmosferze brakowało tlenu (pierwiastek ten znacznie zwiększył swoje stężenie wraz z nadejściem życia). Do skutecznej syntezy aminokwasów, puryn, pirymidyn i cukrów niezbędna jest obecność środowiska redukującego..
W przypadku, gdy rzeczywista atmosfera w tamtym czasie nie miała tych prebiotycznych warunków chemicznych, związki organiczne musiały pochodzić z cząstek pyłu lub innych ciał kosmicznych, takich jak meteoryty..
Istnieje kilka hipotez dotyczących fizycznej przestrzeni na Ziemi, które pozwoliły na rozwój pierwszych biomolekuł i replikatorów.
Teoria, która zyskała znaczące poparcie we wstępnym tworzeniu się biomolekuł w kominach hydrotermalnych w oceanie. Jednak inni autorzy uważają to za mało prawdopodobne i dyskredytują te regiony jako ważne czynniki w syntezie prebiotyków..
Teoria sugeruje, że synteza chemiczna zachodziła przez przepuszczanie wody w przedziale czasowym od 350 ° C do 2 ° C.
Problem z tą hipotezą wynika z faktu, że związki organiczne rozkładają się w wysokich temperaturach (350 ° C) zamiast syntetyzować, co sugeruje mniej ekstremalne środowiska. Tak więc hipoteza straciła poparcie.
Aby przeprowadzić badanie związane z ewolucją prebiotyków, konieczne jest udzielenie odpowiedzi na szereg pytań, które pozwolą nam zrozumieć powstanie życia.
Musimy zadać sobie pytanie, jaki rodzaj procesu katalitycznego sprzyjał powstaniu życia i skąd czerpano energię, która sprzyjała pierwszym reakcjom. Odpowiadając na te pytania, możemy pójść dalej i zadać sobie pytanie, czy pierwsze pojawiające się cząsteczki były błonami, replikatorami czy metabolitami..
Poniżej odpowiemy na każde z tych pytań, aby zrozumieć możliwe pochodzenie życia w środowisku prebiotycznym..
Życie, jakie znamy dzisiaj, wymaga do rozwoju szeregu „umiarkowanych warunków”. Wiemy, że większość istot organicznych istnieje tam, gdzie temperatura, wilgotność i pH są fizjologicznie akceptowalne - z wyjątkiem organizmów ekstremofilnych, które, jak sama nazwa wskazuje, żyją w ekstremalnych środowiskach..
Jedną z najważniejszych cech żywych systemów jest wszechobecność katalizatorów. Reakcje chemiczne istot żywych są katalizowane przez enzymy: złożone cząsteczki o charakterze białkowym, które zwiększają szybkość reakcji o kilka rzędów wielkości.
Pierwsze żywe istoty musiały posiadać analogiczny system, prawdopodobnie rybozymy. W literaturze istnieje otwarte pytanie, czy ewolucja prebiotyków mogłaby nastąpić bez katalizy.
Zgodnie z dowodami, w przypadku braku katalizatora ewolucja biologiczna byłaby wysoce nieprawdopodobna - ponieważ reakcje musiałyby zajść w monumentalnych odstępach czasu. Dlatego postuluje się ich istnienie na pierwszych etapach życia..
Energia do syntezy prebiotyku musiała skądś się pojawić. Sugeruje się, że niektóre cząsteczki nieorganiczne, takie jak polifosforany i tioestry, mogły odgrywać ważną rolę w wytwarzaniu energii do reakcji - w czasach przed istnieniem słynnej „waluty” energetycznej komórek: ATP.
Z energetycznego punktu widzenia replikacja cząsteczek niosących informację genetyczną jest wydarzeniem bardzo kosztownym. Na przykład dla przeciętnej bakterii E coli, pojedyncze zdarzenie replikacji wymaga 1,7 * 1010 Cząsteczki ATP.
Dzięki istnieniu tej niezwykle dużej liczby obecność źródła energii jest niekwestionowanym warunkiem stworzenia prawdopodobnego scenariusza, w którym powstało życie..
Podobnie, istnienie reakcji typu „redoks” mogło przyczynić się do syntezy abiotycznej. Z czasem system ten może stać się ważnym elementem transportu elektronów w komórce, związanym z produkcją energii.
W komórce są trzy podstawowe elementy: membrana, która ogranicza przestrzeń komórki i zamienia ją w odrębną jednostkę; replikatory, które przechowują informacje; i reakcje metaboliczne, które zachodzą w tym systemie. Funkcjonalna integracja tych trzech składników daje początek komórce.
Dlatego w świetle ewolucji warto zadać pytanie, który z tych trzech powstał jako pierwszy.
Synteza błon wydaje się być prosta, ponieważ lipidy spontanicznie tworzą struktury pęcherzykowe ze zdolnością do wzrostu i podziału. Pęcherzyk umożliwia przechowywanie replikatorów i utrzymuje stężenie metabolitów.
Teraz debata koncentruje się na przywództwie replikacji w porównaniu z metabolizmem. Ci, którzy przywiązują większą wagę do replikacji, argumentują, że rybozymy (RNA z mocą katalityczną) były w stanie replikować się, a dzięki pojawieniu się mutacji mógł powstać nowy system metaboliczny.
Odwrotny pogląd podkreśla znaczenie generowania prostych cząsteczek - takich jak kwasy organiczne obecne w cyklu kwasu trikarboksylowego - do spalania w umiarkowanych źródłach ciepła. Z tej perspektywy pierwsze etapy ewolucji prebiotyków obejmowały te metabolity.
Jeszcze bez komentarzy