Kuidas Elu Algas: Uued Uuringud Pakuvad Lihtsat Lähenemisviisi

{h1}

Teadlased arvavad, et esimesed eluvormid kasvasid, paljundati ja arenesid ilma keeruliste molekulideta, mis määratlevad tänapäeval bioloogiat.

Kusagil Maal, ligikaudu 4 miljardit aastat tagasi, muutus molekulaarsete reaktsioonide komplekt lüliti ja sai elu. Teadlased püüavad seda animatsiooni sündmust ette kujutada, lihtsustades elusolendeid iseloomustavaid protsesse.

Uued uuringud näitavad, et lihtsustamiseks on vaja minna kaugemale.

Kõik teadaolevad organismid tuginevad DNA replikatsioonile ja raku masinate juhtimiseks kasutatavatele valkudele, kuid need suured molekulid - keerulised tuhanded aatomid - ei ole tõenäoliselt olnud esimeste organismide jaoks.

"Elu oleks võinud alustada väikestest molekulidest, mille loodus on olemas," ütleb New Yorgi ülikooli keemik Robert Shapiro.

Shapiro ja teised rõhutavad, et esimesed eluvormid olid iseseisvad keemilised eksperimendid, mis kasvasid, paljundati ja arenesid ilma, et oleks vaja keerukaid molekule, mis defineerivad bioloogiat, nagu me nüüd seda teame.

Esmane supp

Sageli räägitud päritolu-elu lugu on see, et komplekssed bioloogilised ühendid on juhuslikult kogutud orgaanilisest puljongist Maa peal. See pre-biootiline süntees lõppeesmäras, kui üks neist bio-molekulidest on võimeline ise enda koopiaid tegema.

Esmane toetus sellisele elu ideele, mis tekkis esmakordselt suppilt, pärines 1959. aasta kuulsast Stanley Milleri ja Harold Urey eksperimendist, milles nad tegid aminohappeid - valkude ehitusplokke - kasutades sädemeid vesinikust katseklaasi, metaan, ammoniaak ja vesi.

Kui toorainelisanditest saaksid kokku tulla aminohapped, siis võivad suuremad, keerukamad molekulid moodustada piisavalt aega. Bioloogid on välja töötanud mitmesuguseid stsenaariume, milles see komplekt toimub leppelahustes, veealuste vulkaaniliste aukude lähedal, savi setete pinnal või isegi kosmoses.

Kuid kas siis olid esimesed keerulised molekulid valkud või DNA või midagi muud? Bioloogid seisavad silmitsi kana ja muna probleemiga, kuna DNA-d replitseerimiseks on vajalikud proteiinid, kuid proteiinide valmistamiseks on vaja DNA-d.

Seega arvavad paljud uurijad, et RNA - DNA nõbu - võinud olla esimene kompleksne molekul, millel elu põhines. RNA kannab geneetilisi andmeid nagu DNA, kuid see võib suunata ka keemilisi reaktsioone, kui valkud seda teevad.

Esmalt metabolism

Kuid Shapiro arvab, et see nn "RNA maailm" on endiselt liiga keeruline, et olla elu päritolu. Informatsiooni kandvad molekulid nagu RNA on molekulaarsete "bittide" järjestused. Suurepärane supp oleks täis asju, mis lõpetaksid need järjestused, enne kui nad kasvasid piisavalt kaua, et olla kasulikud, ütleb Shapiro.

"Algusest peale ei oleks teil võimalik geneetiline materjal, mis võiks end kopeerida, kui teil polnud keemikuid ja teete seda teie jaoks," ütles Shapiro WordsSideKick.com.

Elu suured küsimused

Millal? Vanimad tuntud fossiilid, mida nimetatakse stromatoliitideks, on umbes 3,5 miljardit aastat vana. Kuigi arutleti, tundub, et need kolooniastruktuurid on moodustunud tsüanobakterite fotosünteesi teel (sinine-rohelised vetikad). Lihtsamad organismid tulid tõenäoliselt varem.

Kus? Peamised konkureerivad teooriad on kuum algus ja külmkäivitus. Üks väidab, et esimene elu jõuab väävliliigist kuuma vulkaanilise õhu lähedusse, samas kui teine ​​ütleb, et stabiilsete biomolekulide temperatuurid peaksid olema jahedamad.

Mida? Geneetiline analüüs näitab, et hüpertermofiilid asuvad elu puu juure lähedal, mis tähendab iidset päritolu. Kuid see ei tähenda seda, et need kuumad armastavad mikroobid olid esimesed, kes hingasid elu; nad võivad lihtsalt ellu jääda meteoriidi mõjudest, mis hävitasid kõike muud esmasel Maal. Kindlasti on kindlasti see, et esimesed organismid olid anaeroobsed, kuna meie planeedi varases atmosfääris oli vähe hapnikku.

Komplekssete molekulide asemel algas elu väikeste molekulidega, mis suhtuvad reaktsioonide suletud tsükli kaudu, väidab Shapiro juuni Kvartali ülevaade bioloogiast. Need reaktsioonid tekitaksid tsüklile tagasi toomaseid ühendeid, luues pidevalt kasvava reaktsioonivõrgu.

Kõik omavahel seotud keemia võib sisalduda lihtsates membraanides või füüsik Freeman Dyson nimetab "prügikotid". Need võivad jagada täpselt nagu rakud, kusjuures iga uus kott kannab kemikaale, et taaskäivitada või kopeerida algne tsükkel. Nii saab "geneetiline" informatsioon edasi anda.

Lisaks võib süsteem areneda, luues keerukamaid molekule, mis reageerivad reaktsioonid paremini kui väikesed molekulid. "Süsteem õpiks veidi suuremate molekulide saamist," ütleb Shapiro.

Väikestes molekulides põhinevat elu algupärast nimetatakse mõnikord esmakordselt ainevahetuseks (vastandamaks seda "kõigepealt geenide" RNA maailmaga). Et vastata kriitikutele, kes väidavad, et väikesemolekulist keemiat ei korraldata piisavalt elu loomiseks, tutvustab Shapiro energeetiliselt soodsa "juhtreaktsiooni" kontseptsiooni, mis toimiks pideva mootorina erinevate tsüklite käitamiseks.

Evolutsiooni esimese sammu juhtimine

Võimalik kandidaat Shapiro juhtreaktsioonile võis hiljuti avastada ka merevetikas, Methanosarcina acetivorans, mis sööb süsinikmonooksiidi ja väljastab metaani ja atsetaati (seotud äädika).

Bioloog James Ferry ja geokimeeter Christopheri maja Penn State Universityist leidis, et see primitiivne organism võib saada energiat reaktsioonist atsetaadi ja mineraalsete raud sulfiidi vahel.Võrreldes teiste energiakandjatega, mis vajavad kümneid valke, toimub see atsetaadipõhine reaktsioon kahe väga lihtsa valgu abil.

Uurijad teevad selle kuu väljaande Molekulaarbioloogia ja evolutsioon et see eraldatud geokeemiline tsükkel oli see, mida esimesed organismid kasutasid nende kasvu võimendamiseks. "See tsükkel on see, kus kõik evolutsioon tekkis," ütleb Ferry. "See on kogu elu isa."

Shapiro on skeptiline: midagi pidi kahe valgu moodustama. Kuid ta arvab, et see avastus võib viidata õiges suunas. "Me peame laskma loodusel õpetada," ütleb ta.


Video Täiendada: Web Programming - Computer Science for Business Leaders 2016.




Uurimistöö


Faktid Kitsede Kohta
Faktid Kitsede Kohta

"Kuningate Maod" Võidab Suuremaid Seppeid, Surudes Need Surma

Teadusuudised


Warm Ookeani
Warm Ookeani "Blob" Käivitatakse Halvimad Kunagi Mürgised Vetikate Õitsengud

Mis On Ameba?
Mis On Ameba?

Kas Maavärin
Kas Maavärin "Invisibility Cloak" Võiksid Kahjustada Hoonet?

Need Mikroobid Võivad Sõita Inimestega Marsse: Miks See Nii On
Need Mikroobid Võivad Sõita Inimestega Marsse: Miks See Nii On

Isegi Nõrgad Orkaanid Tekitavad Läänekalda Erosiooni Ohtu
Isegi Nõrgad Orkaanid Tekitavad Läänekalda Erosiooni Ohtu


ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com