Fiecare lucru viu de pe Pământ este alcătuit din celule. Fiecare celulă este în esență o minge moale, o pungă, cu un perete exterior rigid, sau membrana # xBB; Sarcina celulă este să păstreze toate lucrurile esențiale împreună. Dacă peretele exterior se rupe, interiorul se va revărsa și celula va muri - la fel ca omul eviscerat.
Zidul exterior al celulei este atât de important încât unii cercetători de origine a vieții chiar cred că a apărut în primul rând. Ei cred că se apropie # xAB; prima genetică # xBB; despre care am discutat în partea a doua, și # xAB; mai întâi metabolismul # xBB; care am discutat în partea a patra, este greșit. Alternativa lor - # xAB; prima compartimentare # xBB; - reprezentată de Pier Luigi Luizi de la Universitatea Roma din Roma, Italia.
Toate lucrurile vii sunt compuse din celule
Ideea lui Louise este simplă și este greu să te cerți cu ea. Cum ai de gând să creați un metabolice de lucru sau ARN-auto-replicare, fiecare dintre care este susținut de prezența unor cantități mari de substanțe chimice într-un singur loc, dacă nu ați făcut la început un container care deține toate moleculele împreună.
Dacă sunteți de acord cu acest lucru, există o singură cale prin care să înceapă viața. Cumva, în căldura și furtuna din Pământul timpuriu, unele materii prime se formează în celulele brute, sau # xAB; protocells # xBB; Rămâne doar să repetăm acest lucru în laborator: pentru a crea o celulă vie vie.
Ideile lui Louise pot fi urmărite până la Alexander Oparin și în zorii științei originii vieții în URSS, pe care am discutat-o în prima parte. Oparin a subliniat faptul că unele substanțe chimice formează cheaguri - coacervate - care pot conține și alte substanțe. El a sugerat că coacervatele au fost primele protocelule.
Orice substanță grasă sau uleioasă va forma cheaguri sau filme în apă. Aceste substanțe chimice sunt cunoscute în general ca lipide. În consecință, se chema ipoteza că viața a început cu ei # xAB; lumea lipidelor # xBB;
Dar doar pentru a forma cheaguri nu este suficient. Ei trebuie să fie stabili, să poată să împartă # xAB; copii # xBB; cheaguri și cel puțin un mic control care intră și iese în afară - și toate acestea fără proteine complexe care utilizează celule moderne pentru aceste sarcini.
Cumva, celula a apărut încă
Și astfel, ipoteza sa a devenit foarte complexă și sa îndepărtat de la o abordare pură # xAB; mai întâi, compartimentarea # xBB; Dar Louise avea argumente puternice.
O celulă cu pereți exteriori, dar fără entrails, poate face puțin. Poate că ar fi putut împărți celulele fiice, dar nu va transmite despre descendenți nici o informație despre ea însăși. Ar putea începe să se dezvolte și să devină mai complexă numai în prezența unor gene.
În curând, această idee a câștigat un susținător puternic în persoana lui Jack Shostak, a cărui lucrare pe această temă # xAB; lumea ARN # xBB; am studiat în a treia parte. Louise a fost membră a taberei # xAB; prima compartimentare # xBB; Shostak suportată # xAB; prima genetică # xBB; și de mulți ani nu s-au întâlnit față în față.
Aproape toată viața unicelulară
#xAB, ne-am întâlnit în cadrul reuniunilor pe tema originii vieții a fost conceput aceste discuții lungi despre ceea ce era important și a fost primul #xbb;, spune Shostak. În cele din urmă, am realizat că celulele au avut ambele. Am ajuns la opinia generală că pentru originea vieții este important să avem atât compartmentalizarea, cât și sistemul genetic # xBB;
A fost o idee radicală. Foarte curând, Shostak a decis să se dedice complet ei. După ce am argumentat asta Nu putem explica această teorie fără să o consolidăm cu XBB și a decis să înceapă experimentarea cu protocelule.
Doi ani mai târziu, Shostak și doi dintre colegii săi au anunțat un mare succes.
Veziculele sunt containere simple constând din lipide
Ei au experimentat cu vezicule: picături sferice cu două straturi de acizi grași în exterior și un nucleu central lichid. Încercând să găsească o cale de a accelera crearea de vezicule, au adăugat mici particule de lut numită montmorilonit. Veziculele au început să se formeze de 100 de ori mai repede. Suprafața lutului a acționat ca un catalizator, ca o enzimă.
Mai mult, veziculele ar putea absorbi atât particulele de montmorrilonită, cât și lanțurile ARN din suprafața lutului. Acum aceste protocells conțineau deja gene și un catalizator, toate dintr-un simplu aditiv. Decizia de a adăuga montmorilonit a fost luată dintr-un motiv. În câteva decenii, numeroase studii au sugerat că montmorilonitul și argilele similare cu acesta ar putea fi importante pentru originea vieții.
Montmorillonitul este un lut obișnuit. În prezent, este folosit pentru o varietate de cazuri, de la care se face chiar și o umplutură de feline. Se formează atunci când cenușa vulcanică este împărțită de vreme. De vreme ce Pământul timpuriu era abundent în vulcani, se pare că a existat o mulțime de montmorilonit.
În 1986, chimistul James Ferris a arătat că montmorilonitul acționează ca un catalizator care ajută la formarea moleculelor organice. Mai târziu, el a descoperit că argila accelerează formarea ARN-urilor mici.
Apoi, Ferris a sugerat că această lut arhitectură ar putea fi locul de naștere al vieții. Shostak a acceptat această idee și a inclus-o în lucrare, folosind montmorilonită pentru construcția proto-celulelor sale. Un an mai târziu, Shostak a descoperit că protocellurile sale ar putea crește singure.
Cu cât mai multe molecule de ARN au apărut în protocen, cu atât este mai mare presiunea pe peretele exterior. Se pare că stomacul protocelulei a fost blocat și a fost gata să meargă mult. Pentru a compensa acest lucru, protocelul a luat mai mulți acizi grași și le-a încorporat în pereți, umflând astfel mai mult și slăbind tensiunea.
Ceea ce este important, ea a luat acizi grași de la alte prokokletok, în care a existat mai puțin ARN, forțându-i să se contracteze. Ca și cum protocelulele ar fi fost concurente, iar cel cu mai multe ARN a câștigat. Dar dacă protocelulele pot crește, poate că pot împărți? Se va reproduce el însuși protocelul lui Shostak?
Celulele sunt împărțite în două
Primele experimente ale lui Shostak au arătat că într-adevăr există o modalitate de împărțire a proto-celulelor. Dacă o strângeți într-o mică gaură și o trageți în tub, protoclul este rupt, formând # xAB; copii # xBB; protocelule. Această idee era bună, deoarece nu implica nici un mecanism celular: doar presiune. Dar această decizie nu a fost cea mai bună, deoarece protocelurile au pierdut o parte din conținutul acestui proces. Acest lucru a însemnat de asemenea că primele celule ar putea fi împărțite numai prin împingerea prin găuri mici.
Când Zhu le-a hrănit cu acizi grași, protocelulele au crescut și au schimbat forma, întinzându-se în lanțuri lungi ca lanțurile. După ce protocelul a devenit suficient de lung, o forță ușor aplicată este suficientă pentru a se rupe în zeci de celule progenitoare mici.
Fiecare protocelă fiică conținea ARN al protocenului parental și nu a pierdut nici un ARN. Mai mult decât atât, protocelulele ar putea repeta ciclul în mod continuu, protocetele fiicei au crescut și au împărtășit. Această parte pare să fi fost rezolvată.
În experimentele ulterioare, Zhu și Shostak au găsit încă și mai multe căi de a determina divizarea protocelurilor. Dar, la fel, protocetele nu aveau prea multe. Louise dorea ca protocetele să replice ARN, dar ARN pur și simplu stătea în ele și nu făcea nimic. Pentru a arăta că protocellurile lui ar putea fi prima viață de pe Pământ, Shostak a trebuit să obțină ARN în interiorul lor pentru a fi reprodus.
Nu a fost ușor, deoarece, în ciuda deceniilor de încercări - subliniate în a treia parte - nimeni nu a reușit să facă auto-reproducerea ARN-ului. Aceeași problemă la împins pe Șostak într-un colț în cursul primei sale lucrări # xAB; lumea ARN # xBB; și nimeni altcineva nu ar putea să o rezolve. Așa că sa întors și a recitit lucrarea lui Leslie Orgel, care a lucrat atât de mult pe ipoteza lumii ARN. În aceste documente prăfuite, s-au găsit indicii valoroase.
Prima celulă trebuia să conțină chimia vieții
De fapt, totul este simplu. Luați un lanț ARN și un set de nucleotide libere. Apoi, folosind aceste nucleotide, asamblați a doua linie de ARN, complementară primei. De exemplu, lanțul ARN # xAB; CGC # xBB; va produce un lanț complementar # xAB; GCG # xBB; Faceți acest lucru de două ori, veți primi o copie a originalului # xAB; CGC # xBB; numai într-un sens giratoriu.
Orgel a constatat că, în anumite circumstanțe, lanțurile ARN pot fi copiate în acest mod fără nici un ajutor din partea enzimelor. Poate că așa a creat prima copie a genelor sale.
În 1987, Orgel ar putea să ia un lanț de ARN de 14 nucleotide și să creeze șiruri complementare cu lungimea de 14 nucleotide. Nu putea face mai mult, dar asta era suficient pentru a intriga Șostak. Studentul său Katarzyna Adamal a încercat să lanseze o astfel de reacție în protocells.
Ei au descoperit că magneziul este necesar pentru a opera o astfel de reacție. Dar magneziul a distrus protoclul. Cu toate acestea, a existat o soluție simplă: citrat, care este aproape identic cu acidul citric și care este prezent în toate celulele vii.
Protoclul lui Shostak poate trăi într-o căldură puternică
În doar zece ani de cercetare, echipa lui Shostak a reușit să facă un lucru incredibil.
Au creat protoceluri care își păstrează genele în timp ce iau molecule utile din afară. Aceste protocells pot să crească și să se împartă și chiar să concureze între ele. ARN poate fi reprodus în interiorul lor. Din ce direcție arătau, arătau ca prima viață.
Shostak face o treabă bună # xBB; spune Armen Mulkidjanian.
Cu toate acestea, la prima vedere, abordarea lui Shostak merge împotriva a 40 de ani de cercetare asupra originii vieții. În loc de a fi nedumerit # xAB; mai întâi jucând # xBB; sau # xAB; mai întâi prin compartimentarea # xBB; el a decis să facă ambele lucruri deodată.
Moleculele vieții se comportă extrem de dificil
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: