MGA PROTOBION: PINAGMULAN AT MGA KATANGIAN - BIOLOGY - 2025

Ang mga protobion ay mga biological complexes ayon sa ilang mga hypothes tungkol sa pinagmulan ng buhay, nauna sa mga cell. Ayon kay Oparín, ito ay mga molekular na molekular na napapalibutan ng isang semipermeable lipid membrane o isang istraktura na katulad nito.

Ang mga biotic molekular na pinagsama-sama ay nagawang ipakita ang isang simpleng pagpaparami at isang metabolismo na pinamamahalaang upang mapanatili ang kemikal na komposisyon ng interior ng lamad na naiiba sa panlabas na kapaligiran.

Pinagmulan: pixabay.com

Ang ilang mga eksperimento na isinasagawa sa laboratoryo ng iba't ibang mga mananaliksik ay nagsiwalat na ang mga protobion ay maaaring form na spontaneously gamit ang mga organikong compound na nilikha mula sa mga abiotic molekula bilang mga bloke ng gusali.

Ang mga halimbawa ng mga eksperimento na ito ay ang pagbuo ng mga liposome, na mga pagsasama-sama ng mga maliliit na patak na napapalibutan ng mga lamad. Maaari itong mabuo kapag ang mga lipid ay idinagdag sa tubig. Nangyayari din ito kapag idinagdag ang iba pang mga uri ng mga organikong molekula.

Maaaring mangyari na ang mga patak na tulad ng liposome ay nabuo sa mga lawa ng mga prebiotic time at ang mga ito ay random na isinama ang ilang mga polymer ng amino acid.

Kung sakaling gumawa ng mga polimer ang ilang mga organikong molekula na natatagusan ng lamad, posible na piliing isama ang mga nagsabing mga molekula.

Mga katangian at katangian

Ang putative protobionts ay maaaring mabuo mula sa mga molekulang hydrophobic na naayos sa anyo ng isang bilayer (dalawang layer) sa ibabaw ng isang patak, na nakapagpapaalala ng mga lipid membran na naroroon sa mga modernong cells.

Ni Mariana Ruiz Villarreal, LadyofHats, mula sa Wikimedia Commons

Semi-permeable lamad

Dahil ang istraktura ay selektibo na natatagusan, ang liposome ay maaaring magbuka o magbawas depende sa konsentrasyon ng mga solute sa medium.

Iyon ay, kung ang liposome ay nakalantad sa isang hypotonic environment (ang konsentrasyon sa loob ng cell ay mas mataas), ang tubig ay pumapasok sa istraktura, pamamaga ng liposome. Sa kaibahan, kung ang daluyan ay hypertonic (ang konsentrasyon ng cell ay mas mababa), ang tubig ay lumilipat patungo sa panlabas na daluyan.

Ang ari-arian na ito ay hindi natatangi sa mga liposome, maaari rin itong ilapat sa aktwal na mga cell ng isang organismo. Halimbawa, kung ang mga pulang selula ng dugo ay nakalantad sa isang kapaligiran ng hypotonic, maaari silang sumabog.

Excitability

Ang mga liposome ay maaaring mag-imbak ng enerhiya sa anyo ng isang potensyal ng lamad, na isang boltahe sa buong ibabaw. Ang istraktura ay maaaring maglabas ng boltahe sa isang paraan na nakapagpapaalala sa proseso na nangyayari sa mga neuronal cells ng nervous system.

Ang mga liposome ay may maraming mga katangian ng mga buhay na organismo. Gayunpaman, hindi ito katulad ng pag-angkin na ang mga liposome ay buhay.

Pinagmulan

Mayroong isang malawak na pagkakaiba-iba ng mga hypotheses na naghahangad na ipaliwanag ang pinagmulan at ebolusyon ng buhay sa isang prebiotic na kapaligiran. Ang pinakahusay na postulat na tumatalakay sa pinagmulan ng mga protobion ay ilalarawan sa ibaba:

Oparin at Haldane hypothesis

Ang hypothesis sa ebolusyon ng biochemical ay iminungkahi ni Alexander Oparin noong 1924 at ni John DS Haldane noong 1928.

Ipinapalagay ng postulate na ito na ang kapaligiran ng prebiotic ay kulang ng oxygen, ngunit malakas na binabawasan, na may malaking halaga ng hydrogen na humantong sa pagbuo ng mga organikong compound salamat sa pagkakaroon ng mga mapagkukunan ng enerhiya.

Ayon sa hypothesis na ito, habang pinapalamig ang lupa, singaw mula sa bulkan na pagsabog, na umuulan bilang mabigat at palagiang pag-ulan. Nang bumagsak ang tubig, nagdala ito ng mga asing-gamot sa mineral at iba pang mga compound, na pinalalaki ang sikat na primal na sopas o nutritional sabaw.

Sa ganitong kapaligiran na hypothetical, ang mga malalaking molekulang molekular na tinatawag na prebiotic compound ay maaaring mabuo, na nagdaragdag sa lalong kumplikadong mga cellular system. Tinawag ni Oparin ang mga istrukturang ito na protobion.

Habang tumaas ang pagiging masalimuot sa pagiging kumplikado, nakakuha sila ng mga bagong kakayahan upang maihatid ang impormasyong genetic, at binigyan ni Oparin ang pangalan na eubionts sa mga mas advanced na form.

Eksperimento sa Miller at Urey

Noong 1953, matapos mag-post ang Oparin, nagsagawa ang mga mananaliksik na si Stanley L. Miller at Harold C. Urey ng isang serye ng mga eksperimento upang mapatunayan ang pagbuo ng mga organikong compound na nagsisimula sa mga simpleng mga organikong materyales.

Miller at Urey pinamamahalaang lumikha ng isang pang-eksperimentong disenyo na gayahin ang mga prebiotic na kapaligiran na may mga kondisyon na iminungkahi ni Oparin sa isang maliit na sukat, pamamahala upang makakuha ng isang serye ng mga compound tulad ng mga amino acid, fatty acid, formic acid, urea, at iba pa.

Genetic na materyal ng mga protobionts

RNA mundo

Ayon sa mga hypotheses ng kasalukuyang molekular na biologist, ang mga protobion ay nagdadala ng mga molekula ng RNA, sa halip na mga molekula ng DNA, na pinapayagan silang magtiklop at mag-imbak ng impormasyon.

Bilang karagdagan sa pagkakaroon ng isang pangunahing papel sa synt synthesis, ang RNA ay maaari ring kumilos bilang isang enzyme at isinasagawa ang mga reaksyon ng catalysis. Dahil sa katangian na ito, ang RNA ay isang ipinahiwatig na kandidato na maging unang genetic material sa mga protobionts.

Ang mga molekula ng RNA na may kakayahang catalysis ay tinatawag na mga ribozyme at maaaring gumawa ng mga kopya na may mga pantulong na pagkakasunud-sunod ng mga maiikling yugto ng RNA at mamagitan ang proseso ng pag-splice, na nag-aalis ng mga kahabaan ng pagkakasunud-sunod.

Ang isang protobiont na mayroong isang catalytic molekula ng RNA sa loob nito ay iba-iba mula sa mga homologue na kulang ang molekula na ito.

Kung sakaling ang protobiont ay maaaring lumago, hatiin at ihatid ang RNA sa mga inapo nito, ang mga proseso ng pagpili ng natural na si Darwin ay maaaring mailapat sa sistemang ito, at ang mga protobion na may mga molekula ng RNA ay tataas ang kanilang dalas sa populasyon.

Bagaman ang hitsura ng protobiont na ito ay maaaring hindi malamang, kinakailangan na tandaan na milyon-milyong mga protobion ay maaaring umiral sa mga katawan ng tubig ng unang bahagi ng lupa.

Hitsura ng DNA

Ang DNA ay isang mas matatag na molekula na dobleng-stranded kumpara sa molekula ng RNA, na marupok at hindi nagreresulta nang hindi tama. Ang pag-aari ng katumpakan na ito sa mga tuntunin ng pagtitiklop ay naging higit na kinakailangan habang ang mga genom ng mga protobion ay tumaas sa laki.

Sa Princeton University, iminungkahi ng mananaliksik na si Freeman Dyson na ang mga molekula ng DNA ay maaaring maiikling mga istraktura, na tinulungan sa kanilang pagtitiklop ng mga polymer ng random amino acid na may mga catalytic properties.

Ang maagang pagtitiklop na ito ay maaaring mangyari sa loob ng mga protobion na nagtipid ng mataas na halaga ng mga organikong monomer.

Matapos ang hitsura ng molekula ng DNA, maaaring simulan ng RNA na i-play ang kasalukuyang mga tungkulin nito bilang tagapamagitan para sa pagsasalin, kaya lumilikha ng "mundo ng DNA".

Mga Sanggunian

1. Altstein, AD (2015). Ang progene hypothesis: ang nucleoprotein mundo at kung paano nagsimula ang buhay. Biology Direct, 10, 67.
2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). Biology: Buhay sa Lupa. Edukasyon sa Pearson.
3. Campbell, AN, & Reece, JB (2005). Biology. Editoryal na Médica Panamericana.
4. Gama, M. (2007). Biology 1: isang Diskarte sa Konstruktivista. Edukasyon sa Pearson.
5. Schrum, JP, Zhu, TF, & Szostak, JW (2010). Ang pinagmulan ng buhay ng cellular. Ang pananaw ng Cold Spring Harbour sa biology, a002212.
6. Stano, P., & Mavelli, F. (2015). Mga modelo ng Protocells sa Pinagmulan ng Buhay at Synthetic Biology. Buhay, 5 (4), 1700–1702.