protobionts الأصل والخصائص

ال protobionts إنها مجمعات بيولوجية تسبق الخلايا بعض الفرضيات المتعلقة بأصل الحياة. وفقا ل Oparín ، هذه المجاميع الجزيئية محاطة بغشاء دهني نصف نافذ أو بنية مشابهة لهذا الغشاء..

يمكن أن تقدم هذه المجاميع الجزيئية الحيوية استنساخًا بسيطًا وعملية استقلابية تمكنت من الحفاظ على التركيب الكيميائي للغشاء الداخلي بخلاف البيئة الخارجية.

كشفت بعض التجارب التي أجريت في المختبر من قبل باحثين مختلفين أن protobionts يمكن أن تتشكل تلقائيا باستخدام المركبات العضوية التي تم إنشاؤها من جزيئات غير الحيوية وكتل الهيكلية..

ومن الأمثلة على هذه التجارب تكوين الجسيمات الشحمية ، وهي مجموعات من القطرات الصغيرة المحاطة بالأغشية. يمكن تشكيلها عند إضافة الدهون إلى الماء. ويحدث أيضًا عند إضافة أنواع أخرى من الجزيئات العضوية.

يمكن أن يحدث أن قطرات تشبه الجسيمات الشحمية تتشكل في أحواض أوقات ما قبل البايوتيك ، وقد تضمنت بشكل عشوائي بعض البوليمرات الحمضية الأمينية.

في حالة جعل البوليمرات جزيئات عضوية معينة قابلة للاختراق للغشاء ، سيكون من الممكن دمج الجزيئات المذكورة بشكل انتقائي.

مؤشر

• 1 الخصائص والخصائص
  • 1.1 أغشية نصف نافذ
  • 1.2 استثارة
• 2 الأصل
  • 2.1 فرضية أوبارين وهالدان
  • 2.2 تجربة ميلر وأوري
• 3 المادة الوراثية لل protobionts
  • 3.1 عالم الحمض النووي الريبي
  • 3.2 ظهور الحمض النووي
• 4 المراجع

الخصائص والخصائص

يمكن أن تتشكل protobionts المفترضة من جزيئات مسعورة تم تنظيمها على شكل طبقة ثنائية (طبقتان) على سطح قطرة ، لتذكير الأغشية الدهنية الموجودة في الخلايا الحالية.

أغشية نصف نافدة

نظرًا لأن البنية قابلة للنفاذ بشكل انتقائي ، فإن الجسيمات الشحمية يمكن أن تنتفخ أو تنكمش حسب تركيز المحاليل في الوسط.

وهذا هو ، إذا تعرضت الجسيمات الشحمية لوسط منخفض التوتر (يكون التركيز داخل الخلية أكبر) ، يدخل الماء إلى الهيكل ، مما يؤدي إلى تضخم الجسيمات الشحمية. في المقابل ، إذا كان الوسط مفرط التوتر (تركيز الخلية أقل) ، ينتقل الماء إلى البيئة الخارجية.

هذه الخاصية ليست فريدة من نوعها في الجسيمات الشحمية ، كما يمكن تطبيقها على الخلايا الحالية للكائن الحي. على سبيل المثال ، إذا تعرضت خلايا الدم الحمراء لوسيط منخفض التوتر فقد تنفجر.

الاهتياجية

يمكن أن تخزن الجسيمات الشحمية الطاقة في شكل غشاء محتمل ، والذي يتكون من الجهد عبر السطح. يمكن للهيكل تفريغ الجهد بطريقة تذكر بالعملية التي تحدث في الخلايا العصبية للجهاز العصبي. 

الشحوم الشحمية لها العديد من خصائص الكائنات الحية. ومع ذلك ، فإنه ليس هو نفسه القول بأن الجسيمات الشحمية حية.

مصدر

هناك تنوع كبير من الفرضيات التي تسعى إلى شرح أصل وتطور الحياة في بيئة ما قبل الحيوية. فيما يلي وصف لأبرز الافتراضات التي تناقش أصل protobionts:

فرضية Oparin و Haldane

تم اقتراح فرضية التطور الكيميائي الحيوي من قبل ألكساندر أوبارين عام 1924 وجون د. هالدين في عام 1928..

يفترض هذا الافتراض أن جو البريبايوتك يفتقر إلى الأكسجين ، ولكنه يتناقص بشدة ، مع وجود كميات كبيرة من الهيدروجين الذي أدى إلى تكوين مركبات عضوية بفضل وجود مصادر الطاقة.

وفقًا لهذه الفرضية ، عندما حدث تبريد الأرض ، تكثف بخار الانفجارات البركانية ، مما أدى إلى هطول أمطار قوية وثابتة. عندما سقطت المياه ، جرت الأملاح المعدنية وغيرها من المركبات ، مما أدى إلى الحساء البدائي الشهير أو المرق المغذي.

في هذه البيئة الافتراضية ، يمكن أن تتشكل مجمعات جزيئية كبيرة تدعى المركبات prebiotic ، والتي نشأت أنظمة خلوية متزايدة التعقيد. دعا Oparin هذه الهياكل protobiontes.

مع زيادة العناصر الأولية المعقدة ، اكتسبوا قدرات جديدة لنقل المعلومات الوراثية ، وأعطى Oparin اسم eubiontes لهذه الأشكال الأكثر تقدماً..

تجربة ميلر وأوري

في عام 1953 ، بعد افتراضات Oparin ، طور الباحثان Stanley L. Miller و Harold C. Urey سلسلة من التجارب للتحقق من تكوين المركبات العضوية من مواد غير عضوية بسيطة.

تمكن Miller و Urey من إنشاء تصميم تجريبي يحاكي بيئات ما قبل الحيوية مع الشروط التي اقترحها Oparin على نطاق صغير ، والحصول على سلسلة من المركبات مثل الأحماض الأمينية والأحماض الدهنية وحمض الفورميك واليوريا وغيرها..

المواد الوراثية لل protobionts

الحمض النووي الريبي العالم

وفقا لفرضية علماء البيولوجيا الجزيئية الحالية ، حملت protobionts جزيئات الحمض النووي الريبي ، بدلا من جزيئات الحمض النووي ، والتي سمحت لهم بتكرار المعلومات وتخزينها.

بالإضافة إلى وجود دور أساسي في تخليق البروتين ، يمكن أن يتصرف الحمض النووي الريبي أيضًا كأنزيم ويقوم بتفاعلات الحفز الكيميائي. بسبب هذه الخاصية ، فإن الحمض النووي الريبي هو المرشح المحدد ليكون أول مادة وراثية في protobionts.

تسمى جزيئات الحمض النووي الريبي القادرة على إجراء الحفز الكيميائي بالريبوزيم ويمكن أن تقوم بنسخ بتسلسلات تكميلية لفترات قصيرة من الحمض النووي الريبي والوساطة في عملية الربط, القضاء على أقسام التسلسل.

تختلف بروتوبيونيت التي تحتوي على جزيء الحمض النووي الريبي الحفاز بداخلها عن نظيراتها التي تفتقر إلى هذا الجزيء.

في حالة نمو الخلايا الأولية ، وتقسيم ونقل الحمض النووي الريبي إلى ذريتها ، يمكن تطبيق عمليات الانتقاء الطبيعية الداروينية على هذا النظام ، وستزيد المواد الأولية التي تحتوي على جزيئات الحمض النووي الريبي من تواترها بين السكان..

على الرغم من أن ظهور هذه protobion يمكن أن يكون مستبعدًا للغاية ، فمن الضروري أن نتذكر أنه كان يمكن أن يوجد ملايين من protobionts في مسطحات مائية الأرض البدائية.

ظهور الحمض النووي

الحمض النووي هو جزيء مزدوج تقطعت بهم السبل أكثر استقرارا ، مقارنة بجزيء الحمض النووي الريبي ، وهو هش ويتكرر بشكل غير دقيق. أصبحت هذه الخاصية للدقة من حيث النسخ المتماثل أكثر ضرورة مع زيادة حجم جينومات protobionts.

في جامعة برينستون ، يقترح الباحث فريمان دايسون أن جزيئات الحمض النووي ربما كانت هياكل قصيرة ، وساعدت في تكرارها عن طريق البوليمرات الحمضية الأمينية العشوائية ذات الخصائص الحفزية.

يمكن أن يحدث هذا التكرار المبكر داخل protobionts التي خزنت كميات عالية من المونومرات العضوية.

بعد ظهور جزيء الحمض النووي ، يمكن أن يبدأ الحمض النووي الريبي في لعب أدواره الحالية كوسيط للترجمة ، وبالتالي خلق "عالم الحمض النووي".

مراجع

1. Altstein، A. D. (2015). فرضية البروجين: عالم البروتين النووي وكيف بدأت الحياة. علم الأحياء المباشر, 10, 67.
2. Audesirk، T.، Audesirk، G.، & Byers، B. E. (2003). علم الأحياء: الحياة على الأرض. بيرسون التعليم.
3. كامبل ، إيه إن ، وريس ، جي. بي. (2005). علم الاحياء. افتتاحية Panamericana Medical.
4. جاما ، م. (2007). علم الأحياء 1: المنهج البنائي. بيرسون التعليم.
5. Schrum، J. P.، Zhu، T. F.، & Szostak، J. W. (2010). أصول الحياة الخلوية. وجهات نظر كولد سبرينج هاربور في علم الأحياء, a002212.
6. Stano، P.، & Mavelli، F. (2015). نماذج البروتوسيلات في أصل الحياة والبيولوجيا الاصطناعية. حياة, 5(4) ، 1700-1702.