EBOLUSYON NG PREBIOTIC: KUNG SAAN NANGYARI ITO AT KUNG ANO ANG KINAKAILANGAN - BIOLOGY - 2026

Ang terminong prebiotic evolution ay tumutukoy sa serye ng mga hypothetical scenario na naghahangad na ipaliwanag ang pinagmulan ng buhay na nagsisimula mula sa hindi nabubuhay na bagay sa isang kapaligiran sa ilalim ng mga kondisyon sa primitive.

Iminungkahi na ang mga kondisyon ng primitive na kapaligiran ay malakas na nagbabawas, na pinapaboran ang pagbuo ng mga organikong molekula, tulad ng mga amino acid at peptides, na siyang mga bloke ng gusali ng mga protina; at purines at pyrimidines, na bumubuo sa mga nucleic acid - DNA at RNA.

Pinagmulan: pixabay.com

Mga pangunahing kondisyon

Ang pag-iisip kung paano lumitaw ang mga unang anyo ng buhay sa Earth ay maaaring maging isang hamon - at kahit imposible - tanungin kung hindi natin inilalagay ang ating sarili sa tamang primitive na kapaligiran.

Kaya, ang susi sa pag-unawa sa buhay mula sa mga molekulang molekula na sinuspinde sa sikat na "primitive sopas" ay ang kapaligiran sa liblib na kapaligiran.

Bagaman walang kabuuang kasunduan patungkol sa kemikal na komposisyon ng kapaligiran, dahil walang paraan upang kumpirmahin ito nang lubusan, ang mga hypotheses ay mula sa pagbabawas ng mga komposisyon (CH ₄ + N ₂ , NH ₃ + H ₂ O o CO ₂ + H ₂ + N ₂ ) sa mas neutral na mga kapaligiran (na may lamang CO ₂ + N ₂ + H ₂ O).

Karaniwang tinatanggap na ang atmospera ay walang oxygen (ang elementong ito ay nadagdagan ang konsentrasyon nito nang malaki sa pagdating ng buhay). Para sa mahusay na synthesis ng mga amino acid, purines, pyrimidines at sugars, kinakailangan ang pagkakaroon ng isang pagbabawas ng kapaligiran.

Kung sakaling ang aktwal na kapaligiran sa oras na ito ay walang mga kondisyong kemikal na prebiotic, ang mga organikong compound ay nagmula sa mga partikulo ng alikabok o iba pang mga katawan ng espasyo tulad ng meteorite.

Saan nangyari ang ebolusyon ng prebiotic?

Mayroong maraming mga hypotheses na may kaugnayan sa pisikal na puwang sa Earth na pinapayagan ang pag-unlad ng mga unang biomolecules at mga replika.

Isang teorya na nakakuha ng isang makabuluhang sumusunod sa paunang pagbuo ng biomolecules sa mga hydrothermal vent sa karagatan. Gayunpaman, ang iba pang mga may-akda ay hindi nakakagusto at siraan ang mga rehiyon na ito bilang mahalagang ahente sa prebiotic synthesis.

Ang teorya ay nagmumungkahi na ang synthesis ng kemikal ay naganap sa pamamagitan ng pagpasa ng tubig sa loob ng isang term na gradient mula 350 ° C hanggang 2 ° C.

Ang problema sa hypothesis na ito ay lumitaw dahil ang mga organikong compound ay nabulok sa mataas na temperatura (350 ° C) sa halip na ma-synthesize, na nagmumungkahi ng hindi gaanong matinding mga kapaligiran. Kaya nawalan ng suporta ang hypothesis.

Ano ang kailangan para sa prebiotic evolution?

Upang maisagawa ang isang pag-aaral na may kaugnayan sa ebolusyon ng prebiotic, kinakailangan upang sagutin ang isang serye ng mga katanungan na nagpapahintulot sa amin na maunawaan ang paglitaw ng buhay.

Dapat nating tanungin ang ating sarili kung anong uri ng proseso ng catalytic na pinapaboran ang pinagmulan ng buhay at kung saan kinuha ang enerhiya na pinapaboran ang mga unang reaksyon. Sa pagsagot sa mga katanungang ito, maaari tayong pumunta nang higit pa at magtanong kung ang unang mga molekula na lumitaw ay mga lamad, replicator, o metabolite.

Sasagutin natin ngayon ang bawat isa sa mga katanungang ito upang makakuha ng pag-unawa sa isang posibleng pinagmulan ng buhay sa isang prebiotic na kapaligiran.

Mga katalista

Ang buhay, tulad ng alam natin ngayon, ay nangangailangan ng isang serye ng "katamtamang kondisyon" upang mabuo. Alam namin na ang karamihan sa mga organikong nilalang ay umiiral kung saan ang temperatura, kahalumigmigan at pH ay katanggap-tanggap sa physiologically - maliban sa mga Extremophilic na organismo, na, tulad ng ipinapahiwatig ng kanilang pangalan, ay nakatira sa matinding mga kapaligiran.

Ang isa sa mga pinaka-nauugnay na katangian ng mga sistema ng pamumuhay ay ang ubiquity ng mga catalysts. Ang mga reaksyong kemikal ng mga nabubuhay na nilalang ay na-catalyzed ng mga enzymes: kumplikadong molekula ng isang protina na likas na nagpapataas ng bilis ng mga reaksyon sa pamamagitan ng maraming mga order ng magnitude.

Ang unang buhay na nilalang ay dapat magkaroon ng isang katulad na sistema, marahil ang mga ribozyme. Sa panitikan, mayroong isang bukas na tanong kung ang ebolusyon ng prebiotic ay maaaring nangyari nang walang catalysis.

Ayon sa ebidensya, sa kawalan ng ebolusyon ng katoliko na katalista ay malamang na hindi malamang - dahil ang mga reaksyon ay maganap ang napakalaking agwat ng oras na maganap. Samakatuwid, ang kanilang pag-iral ay nai-post sa mga unang yugto ng buhay.

Enerhiya

Ang lakas para sa prebiotic synthesis ay kailangang lumitaw mula sa kung saan. Iminumungkahi na ang ilang mga diorganikong molekula, tulad ng polyphosphates at thioesters, ay maaaring magkaroon ng mahalagang papel sa paggawa ng enerhiya para sa mga reaksyon - sa mga oras bago ang pagkakaroon ng sikat na enerhiya na "pera" ng mga cell: ATP.

Masigla, ang pagtitiklop ng mga molekula na nagdadala ng impormasyong genetic ay isang napaka-magastos na kaganapan. Para sa isang average na bakterya, tulad ng E. coli, ang isang solong kaganapan ng pagtitiklop ay nangangailangan ng 1.7 * 10 ^{10 mga} molekula ng ATP.

Salamat sa pagkakaroon ng labis na mataas na pigura na ito, ang pagkakaroon ng isang mapagkukunan ng enerhiya ay isang hindi mapag-aalinlanganan na kondisyon para sa paglikha ng isang posibleng senaryo kung saan nagmula ang buhay.

Gayundin, ang pagkakaroon ng "redox" uri ng reaksyon ay maaaring mag-ambag sa abiotic synthesis. Sa paglipas ng panahon, ang sistemang ito ay maaaring maging mahahalagang elemento ng transportasyon ng mga electron sa cell, na naka-link sa paggawa ng enerhiya.

Alin sa mga sangkap ng cellular ang unang nagmula?

Mayroong tatlong pangunahing sangkap sa isang cell: isang lamad, na pinapawi ang puwang ng cell at lumiliko ito sa isang discrete unit; mga replika, na nag-iimbak ng impormasyon; at metabolic reaksyon, na nangyayari sa loob ng sistemang ito. Ang functional na pagsasama ng tatlong mga sangkap na ito ay nagbibigay ng pagtaas sa isang cell.

Samakatuwid, sa ilaw ng ebolusyon, kawili-wiling itanong kung alin sa tatlo ang una nang bumangon.

Ang synthesis ng mga lamad ay tila simple, dahil ang mga lipid ay kusang bumubuo ng mga vesicular na istraktura na may kakayahang lumaki at hatiin. Pinapayagan ng vesicle ang pag-iimbak ng mga replika at pinapanatili ang puro ng mga metabolite.

Ngayon, ang debate ay nakatuon sa pamumuno ng pagtitiklop laban sa metabolismo. Ang mga nagbibigay ng higit na timbang sa pagtitiklop, ay nagtaltalan na ang mga ribozyme (RNA na may catalytic power) ay nagawang magtiklop sa kanilang mga sarili, at salamat sa paglitaw ng mga mutasyon ng isang sistemang metabolic system ay maaaring lumitaw.

Ang kabaligtaran na pagtingin ay nagbibigay-diin sa kahalagahan ng henerasyon ng mga simpleng molekula - tulad ng mga organikong acid na naroroon sa siklo ng tricarboxylic acid - upang pagkasunog sa ilalim ng katamtamang mga mapagkukunan ng init. Mula sa pananaw na ito, ang mga unang hakbang ng evolution ng prebiotic na kasangkot sa mga metabolite na ito.

Mga Sanggunian

1. Anderson, PW (1983). Isang iminungkahing modelo para sa prebiotic evolution: Ang paggamit ng kaguluhan. Mga pamamaraan ng National Academy of Sciences, 80 (11), 3386-3390.
2. Hogeweg, P., & Takeuchi, N. (2003). Pagpipilian ng multilevel sa mga modelo ng prebiotic evolution: compartment at spatial self-organization. Pinagmulan ng Buhay at Ebolusyon ng Biosmos, 33 (4-5), 375-403.
3. Lazcano, A., & Miller, SL (1996). Ang pinagmulan at unang bahagi ng ebolusyon ng buhay: kimika ng prebiotic, ang pre-RNA mundo, at oras. Cell, 85 (6), 793-798.
4. McKenney, K., & Alfonzo, J. (2016). Mula sa prebiotics hanggang probiotics: Ang ebolusyon at pag-andar ng mga pagbabago sa tRNA. Buhay, 6 (1), 13.
5. Silvestre, DA, & Fontanari, JF (2008). Ang mga modelo ng package at ang impormasyon ng krisis ng prebiotic evolution. Journal of theoretical biology, 252 (2), 326-337.
6. Wong, JTF (2009). Prebiotic evolution at astrobiology. CRC Press.