Cum de a începe o viață pe pământ - scisne

molecule de ARN ribozomal de celule umane. (Fotografie de Dr. Gopal Murti / vizualuri nelimitat / Corbis.)

Viața pe Pământ a început cu molecule care pot crea copii de ei înșiși, și, aparent, au fost similare cu ADN-ul modern si ARN-ului. Problema, însă, este faptul că acidul nucleic curent nevoie de ajutor proteine ​​pentru a face propria copie. Dar proteinele în sine nu pot fi create fără a acizilor nucleici - informații despre secvența de aminoacizi codificată în nucleotide ADN. Deci, în cazul în care acizii nucleici au fost primii din lume, ei nu ar fi în măsură să părăsească „semințe“, iar în cazul în care primele au fost albii - ceea ce stochează informații despre moleculele de proteine?

Această problemă a fost rezolvată când sa descoperit că există ARN cu proprietăți catalitice care pot efectua reacții chimice fără ajutorul proteinelor - ele sunt numite ribozomi. Mai mult decât atât, sa dovedit că unele dintre aceste RNAs sunt capabili de a crea propria lor natură. Astfel sa nascut ipoteza „lumea ARN-ului“, potrivit căruia viața pe Pământ a început în supă chimică primordială, umplut cu ARN vechi copia ei insisi. Dar astfel de reacții ar putea merge ușor în soluția vasta preistoric? Trebuie să fi fost un fel de micro-reactoare, care nu ar da pentru a dispersa reactivii departe unul de altul. Această microcelulă reacție ar putea forma membrana lipidică, dar sinteza lipidelor din nou proteine ​​necesare si proteine ​​din lumea noastră nu are nici un ARN. (Cu toate acestea, este de remarcat faptul că, în ultimii ani, există ipoteze care sugerează rolul de reactoare chimice micropori în roci minerale în partea de jos a unui ocean vechi.)

În cele din urmă, probabil, cel mai dificil de formulat opoziție la lumea ARN-ul este complexitatea a clădirii „cărămizi“ pentru astfel de molecule. monomeri ribonucleotide care servesc pentru ARN acum sintetizat de proteine ​​și structura lor este foarte ușor. Prin urmare, există o altă ipoteză, ceea ce face ca viața pe pământ se datorează unor catalizatori metalici în care a fost creat mai întâi un cadru de reacții metabolice, care au contribuit la crearea necesară „semi-finite“ pentru sinteza biomoleculelor superioare. Acum Aici putem aminti doi ani, activitatea de cercetatori de la Institutul de Fe Mos Craciun, dedicat originea reacțiilor biochimice moderne ale proceselor geochimice.

Cianura de hidrogen se găsește din abundență în meteoritii, și pe pământ el ar putea ajunge acolo doar cu ei în primele câteva sute de milioane de ani de meteorit istoriei pământului a plouat continuu. HCN pot fi de asemenea preparate din carbon, azot și hidrogen la fața locului, în coliziune cu oaspetele Space suprafața Pământului. În acest sens, viața a venit într-adevăr din exterior - deși în forma unei simple materii prime chimice. În ceea ce hidrogenul sulfurat, se crede în lume, era deja foarte mult.

Cu toate acestea, nici catalizatori nu sunt încă suficient: de exemplu, pentru a obține un set diferit de molecule precursoare (ribonucleotide, aminoacizi și componente lipidice) au nevoie de diferite metale de asistenți care vor ghida transformarea hidrogenului sulfurat și cianura de hidrogen de-a lungul diferitelor căi. Așa că noile date în același timp spun că materia primă ar putea fi extrem de simplu, și, de asemenea, că anumiți catalizatori fundamentale încă erau necesare.

Diferențele în reacțiile chimice și descrise de energie sunt destul de mici, astfel încât formarea anumitor precursori ar putea întâmpla literalmente una lângă alta în nișe chimice adiacente. Amestecurile de reacție au fost apoi amestecate, de exemplu, din cauza ploii, astfel încât „stră-ribonucleotide“ și „Proto-amino“ începe să interacționeze unul cu altul, care rulează evoluția viitoare. Cu toate acestea, în realitate, tot ceea ce se întâmpla, noi știm cu greu, fără o mașină a timpului - dar se poate întâmpla, de asemenea, că o zi, în orice viață de laborator științific poate va apărea din nou de la zero.

Se prepara conform ScienceNOW.

Ideea că viața ar fi putut apărea pe baza unor molecule de ARN-automultiplicare, nu este nou. De fapt, ARN combină atât funcția de stocare a informației genetice, și capacitatea de a cataliza biochimice. Acum ipoteza mondială ARN-ul este pur și simplu teoria speculativă a devenit un model teoretic care are dovezi bune și baze experimentale. Desigur, această teorie ridică multe întrebări, dar, cu toate acestea, ea poate fi numit pe bună dreptate una dintre ipoteza cea mai rezonabilă a vieții pe Pământ.

Se crede că viața pe Pământ a început cu molecule care pot crea copii de ei înșiși, în timp ce amintindu care se încadrează în ele schimbă-mutatii. Potrivit celor mai frecvente ipoteza, astfel de molecule au fost ARN. Molecule care, în același timp, pentru a obține beneficii? Imploră un răspuns - mai scurt, deoarece acestea sunt mai rapide pentru a copia, adică, ei ar fi mai mare decât rata de reproducere și acestea sunt pur și simplu luate pentru toate resursele din moleculele mai lungi. Cu toate acestea, avantajul este încă lăsat ARN lung. De ce?

ARN-ul are capacitatea de a fi o enzimă se poate efectua anumite reacții chimice, și experimentele au arătat că moleculele de ARN sunt destul de capabile să crească lanțul ribonucleotide - adică ARN poate sintetiza ARN. O altă întrebare în teoria lumii ARN-ului - în cazul în care a făcut materiile prime pentru mici polimeri molecula de ARN-. monomeri ARN sunt ribonucleotide, a cărui structură nu este atât de simplu, și în celula curentă, ele sunt sintetizate de proteine.

comutatoare ARN - regiunile active, descoperite recent de molecule de ARN care guvernează genele. Pana acum se credea că reglementarea prin intermediul comutatoarelor de ARN este simplu: comutator reacționează la o anumită substanță și suprimă (rar - activează) activitatea genei. Cercetatorii americani au descoperit un aparat de reglementare mai complex, care este un complex de două comutatoare ARN care răspund la diferite substanțe. Descoperirea arată că capacitățile vechi fără proteine ​​ale mecanismului de reglementare a genei nu este atât de limitată, așa cum se credea anterior.

Conform ipotezei unei lumi ARN în oceane antice de pe planeta noastră am inotat molecule de ARN, care sunt ele însele copiate și au concurat unele cu altele pentru resurse - de exemplu, nucleotide, care sunt utilizate pentru „cărămizi“ clădire ARN-ului. Dar în timp, ARN-ul a fost retrogradat pe locul al doilea, și în organisme moderne (cu excepția unor virusuri) toate informatiile genetice stocate in ADN-ul și ARN-ul a fost copia proxy, care este sintetizat pe o genă specifică, și apoi transmis la mașină-sintetizarea proteinelor. De ce s-a întâmplat?

Dezvoltarea unui dispozitiv computerizat pentru experimente asupra evoluției artificiale, care permite să efectueze mai multe operațiuni în modul automat, care a avut anterior să fie efectuate manual. Plasat în instalarea unei molecule de ARN cu proprietăți catalitice (ribozime) pentru 70 de ore a crescut evoluția activității sale catalitice este de 90 de ori care au necesitat fixare 11 mutatii. Poate că în viitorul apropiat, în regia evoluția microorganismelor și a moleculelor va fi la fel de simplu ca lansarea unui program de calculator.

Este asemănătoare Pământului de viață, de apă și de carbon, singura opțiune? Care sunt argumentele în favoarea sistemelor vii ce bine-cunoscute sunt proiectate astfel încât să nu și în caz contrar, este unele motive care stau la baza pentru ele ar trebui să fie folosite unele elemente chimice, și nu altele? Cum pot căuta diferite opțiuni de Biochimie din aceleași elemente chimice, dar și în alte medii, de exemplu, în marea de amoniac sau dioxid de carbon? Poate la forme de viață ale pământului au un set de baze azotate extinse și de ce sunt patru - adenină, guanină, timină și citozină - și nu mai mult sau mai puțin? ADN-ul mai bine decât CTN sau STC, și poate oferi o alternativă convingătoare la ARN ipoteza mondială?