Hogyan kezdjük el a földi élet - scisne

Riboszómális RNS-molekulák humán sejtekből. (Fotó: Dr. Gopal Murti / Visuals Unlimited / Corbis.)

A földi élet kezdődött molekulákat lehet létrehozni saját maguk másolatát, és látszólag hasonlóak voltak a modern DNS és RNS. A probléma azonban az, hogy a jelenlegi nukleinsav segítségre van szüksége a fehérjék tenni a saját példányát. De a proteinek maguk nem hozható létre anélkül, hogy a nukleinsavak - tájékoztatás a kódolt aminosavszekvenciát a DNS-nukleotidok. Tehát, ha a nukleinsavak volt az első a világon, akkor nem lesz képes elhagyni „mag”, és ha az első volt a fehérek - ami információt tárol fehérjemolekulák?

Ez a probléma megoldódott, amikor felfedezték, hogy vannak olyan RNS katalitikus tulajdonságokkal, amely képes elvégezni kémiai reakciók segítsége nélkül a fehérjék - nevezzük őket ribozimok. Ráadásul kiderült, hogy néhány ilyen RNS képesek létrehozni a saját fajtája. Így született meg a hipotézist „RNS világ”, amely szerint a földi élet kezdődött a primordiális kémiai leves, tele ősi RNS másolatok magukat. De vajon az ilyen reakciók könnyen megy a hatalmas őskori megoldás? Biztos volt valami mikro-reaktorokat, amelyek nem adna, hogy eloszlassa a reagensek távol egymástól. Ez a reakció mikrocella képezheti a lipid membrán, de a szintézis a lipidek ismét szükséges fehérjéket, és a fehérjéket a mi világnak nincs RNS. (Ugyanakkor érdemes megjegyezni, hogy az elmúlt években vannak hipotézisek, amelyek azt sugallják szerepét kémiai reaktorok mikropórusaiban ásványi kőzetek alján egy ősi óceán.)

Végül talán a legnehezebb kifogása az RNS világ bonyolultsága az épület „tégla” az ilyen molekulák. Ribonukleotid monomerek szolgálnak RNS által így szintetizált fehérjék és azok szerkezete nagyon egyszerű. Ezért van egy másik hipotézis, ami a földi életet köszönheti bizonyos fém katalizátorok, amelyben egy keret a metabolikus reakciók először létre, amely segített létrehozni a szükséges „félkész” szintézisére magasabb biomolekulák. Itt tudjuk felidézni két évvel ezelőtt, a kutatók munkáját a Santa Fe Institute, elkötelezett a származási modern biokémiai reakciók geokémiai folyamatok.

A hidrogén-cianid nagy mennyiségben megtalálható a meteoritok, és a földön csak tudott ott csak velük az első néhány száz millió évvel a föld történelmének meteorit esett folyamatosan. HCN is előállíthatjuk a szén, nitrogén és hidrogén a helyszínen, az ütközés a vendég a Föld felszínén tér. Ebben az értelemben, az élet tényleg kívülről érkezett - bár az alakja egy egyszerű vegyipari alapanyagok. Ami a hidrogén-szulfid, úgy gondoljuk, a világ, már akkor sokat.

Azonban nem katalizátorok még mindig nem elég: például, hogy egy másik sor prekurzor molekulák (a ribonukleotidok, aminosavak és a lipid komponenseket) szükség van a különböző fémek asszisztensek, amely végigvezeti az átalakulás a hidrogén-szulfid és hidrogén-cianid különböző utak mentén. Ahhoz, hogy az új adatok ugyanakkor azt mondják, hogy a nyersanyagot lehetne rendkívül egyszerű, és azt is, hogy bizonyos alapvető katalizátorok is volt szükség.

Különbségek a kémiai és az energia-leírt reakciók meglehetősen kicsi, úgy, hogy a kialakulása bizonyos prekurzorok megtörténhet szó egymás mellett szomszédos kémiai fülkékben. A reakcióelegyeket ezután összekeverjük, például eső miatt, úgy, hogy a „nagy-ribonukleotidokat” és a „Proto-amino” kezdődik, hogy kölcsönhatásba lépnek egymással, mellett futó evolúció. A valóságban azonban minden történik, alig tudunk időre gép -, de az is előfordulhat, hogy egy nap minden tudományos laboratórium élet fog előidézni elölről.

Szerint állítjuk elő ScienceNOW.

Az ötlet, hogy az élet létrejöhetett volna alapján önreprodukáló RNS-molekulák, nem új. Tény, hogy az RNS kombinálja a funkció tárolási genetikai információ, és a képesség, hogy biokémiai katalízis. Most az RNS világ hipotézis tisztán spekulatív elmélet vált elméleti modell, amely jó bizonyíték és kísérleti bázis. Természetesen, ez az elmélet számos kérdést vet fel, de mégis, ő is joggal nevezhető az egyik legésszerűbb hipotézis az élet a Földön.

Úgy tartják, hogy a földi élet kezdődött molekulákat lehet létrehozni saját maguk másolatát, míg eszébe beleesik változik a-mutációk. Szerint a leggyakoribb hipotézist, ilyen molekulák voltak RNS. Molekuláknak ugyanabban az időben, hogy az előnyöket? Könyörög a válasz - rövidebb, mert gyorsabban másolni, vagyis azok fölött lenne a szaporodási ráta, és ezek egyszerűen tenni mindazokat a forrásokat, a hosszabb molekulák. Azonban az az előnye van még hátra a hosszú RNS-t. Miért?

RNS képes legyen egy enzim maga is végre bizonyos kémiai reakciók, és a kísérletek azt mutatták, hogy az RNS-molekulák eléggé képes növelni a ribonukleotid-lánc - azaz az RNS-t képes szintetizálni RNS. Egy másik kérdés az elmélet, hogy az RNS világ - hol az alapanyagok kis molekula-RNS polimerek magukat. RNS monomerek ribonukleotidok, amelynek szerkezete nem olyan egyszerű, és az adott cellában, azok által szintetizált fehérjék.

RNS kapcsolók - az újonnan felfedezett aktív tartománya RNS-molekulák szabályozó gének. Eddig úgy gondolták, hogy szabályozása révén RNS kapcsolók egyszerű: switch érzékeli, hogy egy adott anyag, és elnyomja a (ritkán - aktiválja) a munkát a gén. Amerikai kutatók felfedeztek egy bonyolultabb szabályozó berendezést, amely egy komplex, két RNS-kapcsoló, amely reagál a különböző anyagok. Felfedezés azt mutatja, hogy az ősi fehérjétől mentes képességeit a mechanizmus gén szabályozás nem korlátozódik erre, mint azt korábban gondolták.

A hipotézis szerint az RNS világ ősi óceánok bolygónkon úsztunk RNS-molekulák másolt magukat, és versenyeztek egymással az erőforrásokért - például, nukleotidok, amelyeket az RNS-épület „tégla”. De az idő múlásával, az RNS-t szorult a második helyre, és a modern szervezetek (kivéve néhány vírusok) összes genetikai információ tárolt DNS-t és RNS-t a másolatot a proxy, amely szintetizálja egy adott gén, majd továbbítják a fehérje-szintetizáló készülék. Miért történt ez?

Kifejlesztett egy számítógépes eszköz kísérletek mesterséges evolúció, amely lehetővé teszi, hogy végezzen sok művelet automatikus üzemmódban, amely korábban kellett elvégezni kézzel. Felvázolt berendezésbe helyezzük egy RNS-molekula katalitikus tulajdonságokkal (ribozimek) 70 órán át fokozott fejlődése a katalitikus aktivitás 90-szer, hogy a szükséges rögzítés 11 mutációk. Talán a közeljövőben, az irányított evolúciós mikroorganizmusok és molekulák lesz olyan egyszerű, mint indít egy számítógépes program.

A Föld-szerű élet, a víz és a szén, az egyetlen lehetőség? Milyen érvek mellett miért közismert élő rendszerek úgy vannak kialakítva, és nem másként, van-e valamilyen mögöttes okairól bizonyos kémiai elemeket kell használni, és nem mások? Hogyan lehet keresni különböző lehetőségeket Biokémiai az azonos kémiai elemek, de más környezetben, például a tengerek ammónia vagy szén-dioxid? A Can a Föld életében formák szélesebb körének nitrogén bázisok és miért vannak négy - adenin, guanin, timin és citozin - és nem több, vagy kevesebb? A DNS jobb, mint a TNC vagy STC, és kínál egy alternatívát nyújt az RNS világ hipotézis?