Хипотетични прости протоклетки че хранене органичен готов. Протоклетката мембранни увеличава поради включването на подходящи молекули от външната среда. Разделен протоклетката прост "razvalivanie половина" под влияние на вътрешни или външни физически сили. Basic "храна" е направен от активирани нуклеотиди. Те проникне през мембраната и се използва за спонтанно (неензимно) размножаване на нуклеинови киселини (РНК, ДНК или всички от по-ранни версии). Фиг. обсъждане на статията в Nature
Американски биолози са взели важна стъпка към разбирането на ранните етапи на произхода на живота. Те успя да създаде "протоклетки" с обвивката на прости липиди и мастни киселини, които могат да извлекат от околната среда активиран нуклеотиди - "изграждащи блокове", необходими за синтеза на ДНК. Протоклетката не може самостоятелно да изпълнява матрица синтез (репликация) на ДНК от началото до края, но се справя с основните стъпки на процеса, където всички реакции възникват без участието на всеки протеин или други сложни биомолекули катализатори.
Други експерти считат за по-вероятно, че първите организми са автотрофни, че не е необходимо в последните органични и синтезира своя въглероден диоксид и други прости вещества, като се използва енергията на редокси реакции (chemoautotrophs) или светлина (photoautotrophs). Въпреки това, идеята на предимството на photoautotrophs е под въпрос, тъй като данните сравнителни геномика силно предполагат по-късно вид на фотосинтеза в сравнение с някои видове Chemoautotrophic метаболизъм, като метаногенезата и анаеробни метан окисление.
Молекулярна данни, обаче, все още не са получили ясен отговор на въпроса, който дойде на първо място - heterotrophs или chemoautotrophs. В полза на първенството на хетеротрофни предавания, на първо място, очевидния факт, че техния метаболизъм като цяло е подредена по-лесно. Използвайте готови Органичният за изграждане на собствените си клетки трябва да бъде в състояние да всички живи организми, но в допълнение, необходимостта да autotrophs органични се синтезират от прости молекули. Логично е да се предположи, че способността да се свързват СО2 и органичния синтез, разработен по-късно като "надстройка" на хетеротрофни метаболизъм.
Въпреки това, представи сериозни аргументи против идеята за превъзходството на heterotrophs. Един от тях е, че тъй като всички живи организми се размножават експоненциално, самото появява за първи път планета хетеротрофни формите на живот щеше да изяде цялата първична супа, без значение колко много може да се окаже, са незначителен период в геоложко отношение. То просто няма да има време за това време, за да отидем по целия път до еволюционното развитие е необходимо да конвертирате в автотрофните хетеротрофни организми. Може да се твърди, че "супа" постепенно гориво от органичен образувани, например, в хода на геохимични процеси в недрата на планетата.
Друг аргумент е по-трудно да се оттегли. Мембрана (черупка) на модерни клетки се състоят от фосфолипиди. и тези мембрани са практически непропускливо за полярни и заредени молекули, включващи сложни органични съединения, такива като захари или нуклеотиди. За транспортиране на тези молекули през мембраната, модерен клетка има набор от специфични транспортни протеини. В зората на живота на тези протеини са, разбира се, не може да бъде. Следователно протоклетката не успя да се сложни органични вещества от външната среда. Трябваше да се задоволи с тези прости неорганични молекули, които са в състояние да премине през мембраната фосфолипид чужда помощ. Заключение: Първите живите клетки са autotrophs.
Фосфолипидите - молекули са доста сложни. Мембраните протоклетката скоро се събират от прости амфифилни съединения, които могат да бъдат образувани abiogenically.
Поток на полярни или слабо заредени молекули чрез липидна двуслойна мембрана. Молекула е първо се придържа към липид на хидрофилни "глави" (червено). Това променя ориентацията на липидни молекули. При определени условия, може да липиди "салто" глави от другата страна на мембраната, носещ заловен молекулата. Фиг. на допълнителни материали към обсъжда статията в Nature
Но тук, намерих временно решение. Нуклеотидите могат да бъдат активирани по друг начин - да се присъединят към тях, а не три фосфати един фосфат молекула имидазол (имидазол - прости органични съединения, са широко разпространени в природата и е пръстен с три въглеродни атоми и два азотни атома; имидазол неразделна част от един от 20 " канонични "аминокиселини - хистидин). Нуклеотидите, активиран имидазол, подходящ за ДНК и РНК синтеза, но има само един отрицателен заряд, а не като четири нуклеотидни трифосфати. Тези нуклеотиди са били използвани преди това в експерименти за синтеза на нуклеинови киселини, без участието на ензими.
Към днешна дата, химици са постигнали известен успех в изследването на неензимно репликация на нуклеинови киселини. Въпреки това, на условията, необходими за пълния цикъл на репликация без помощта на протеини, все още не са успели да вземат. Имаше две основни нерешени въпроси. Първо, докато се установи, че условията, които ще се отиде матрица синтез всяка ДНК или РНК молекула, независимо от последователността на нуклеотиди в матрица. Някои последователности успяват да копират, а други не. Второ, процесът на спонтанната началото на репликация, се нуждаят от "семена" - грунд. Това означава, че ако се вземе проста, едноверижна ДНК или РНК молекула, след като репликация матрица не започва без помощта на ензими. Тя трябва да започне всичко Същото е и с използването на ензими. Но ако втората част на нуклеотиди (комплементарна) верига е вече налице, процеса на репликация може да продължи без помощта на ензими при определени условия. А това вече е направено.
Тези мехурчета са пълни - моделиране протоклетка - поставени в оптимална среда за ензимната синтеза на ДНК (рН 8,5, температура 4 ° С, плюс още два прости органични съединения теоретично съвместими с концепцията на първичния бульон). След това протоклетки започнаха да се получи "храна" - активира нуклеотиди. Официално наименование "храна": 2'-амино-2 ', 3'-dideoxyguanosine-5'-fosforimidazol. От време на време на протоклетките бе отстранен от разтвора, за да видите как репликацията.
Това беше добро, макар и бавно. Накрая всички протоклетки справи със задачата, която е готова nedoreplitsirovannyh репликация на ДНК молекули да се прикрепя към всеки от 15 цитидин (С), в допълнение към това гуанозин (G). Това им се 24 часа до 96 минути на нуклеотид. Той направи десетки милиони пъти по-бързо, отколкото в реалния живот клетки ДНК репликацията, но в действителност има ултра-ефективни катализатори - ензими.
Резултатите показват, че първите живи клетки все още могат да бъдат heterotrophs. И те също така показват, че в най-близко бъдеще, учените изглежда да е в състояние да възпроизведе в лабораторни всички основни етапи на произхода на живота от нежива материя.
Свързани статии