Virusul - proprietarul principal al activității biologice creat artificial
Biogenetica a reușit să creeze prima protocelula viu, colectând milioane de nucleotide într-o singură strădanie de ADN, care a fost virusul - primul purtător al activității biologice. Virușii sunt cea mai primitivă formă vie, care se află la limita dintre materia vie și cea non-vie. Într-un mediu acvatic, virușii se comportă ca un compus viu, dar atunci când este deshidratat, virusul se manifestă ca un compus lipsit de viață și este un cristal. În această stare, virusul poate rămâne atâta timp cât vă place. Din nou, ajungând în mediul acvatic, virusul din cristalul non-viu se transformă într-un organism primitiv viu.
Greutatea moleculară a moleculelor de virus creează în canal mediu apos între zonele fizice și eterice la care apar descompunerea moleculelor organice și anorganice simple și condițiile pentru formele de materie de preaplin (apărute în timpul acestei degenerări) din stratul fizic la eter, iar acest lucru duce la formarea în nivelul eteric al unei COPII DE VIRUS EXACT. Astfel, virusul creează propria matrice dublă, care este structura care echilibrează instabilitatea moleculei de virus în sine. Virusul nu se prăbușește, ci dobândește capacitatea de a-și menține individualitatea.
Aceasta este prima diferență calitativă, permițând considerarea virusului drept primul organism viu primitiv.
Cea de-a doua diferență calitativă a virusului este capacitatea de a duplica structura acestuia.
Duplicarea emergentă a virusului își păstrează capacitatea de a-și crea propria dublă. Această abilitate este legată de calitățile structurii spațiale a moleculei de ARN de virus. Molecula ARN este formată din două spirale. Atomii care le creează au un grad maxim de interacțiune între ei, în timp ce forța de interacțiune dintre atomii de lanțuri diferite este foarte mică. Cu alte cuvinte, forța conexiunii atomilor din fiecare lanț este de multe ori mai mare decât puterea legăturii lanțurilor între ele. Această heterogenitate spațială a proprietăților moleculei de ARN a virusului creează premisele pentru o nouă calitate inerentă naturii vii.
În detaliu, procesul de transformare a materiei neventive în materie vii a fost descris de Academician NV Levashov în monografia "Universul incomunitar".
Biologii americani au făcut un pas important spre înțelegerea etapelor inițiale ale nașterii vieții. Ei au reușit să creeze o "protocelă" cu o coajă de lipide simple și acizi grași, capabile să extragă din mediu nucleotidele activate - "cărămizi" necesare sintezei ADN-ului. Protoclul nu poate efectua în mod independent sinteza (replicarea) matricii a ADN-ului de la început până la sfârșit, dar reușește să facă față cu cele mai importante etape ale acestui proces, toate reacțiile continuând fără participarea oricărei proteine sau a altor molecule complexe de catalizator biologic.
Alți experți consideră că este mai probabil ca primele organisme au fost autotrofe, care nu este necesară în substanțele organice finale și sintetizat propriul dioxid de carbon și alte substanțe simple folosind energia reacțiilor redox (chemoautotrophs) sau lumină (photoautotrophs). Cu toate acestea, ideea primatului photoautotrophs este discutabilă, ca date comparative genomica sugerează puternic un aspect ulterior al fotosintezei, comparativ cu unele tipuri de metabolism chemoautotrofe, cum ar fi metanogenezei și oxidarea metanului anaerobă.
Datele moleculare, cu toate acestea, nu oferă încă un răspuns clar la întrebarea cine a apărut înainte - heterotrofe sau chemoautotrofe. În favoarea primatului heterotrofelor, în primul rând, faptul evident este că metabolismul lor ca un întreg este mai simplu. Pentru a utiliza organice finite pentru a construi propriile celule, toate organismele vii ar trebui să fie capabile, dar autotrofii trebuie, de asemenea, să sintetizeze această organică din molecule simple. Este logic să presupunem că abilitatea de a lega CO2 și de a sintetiza materia organică a apărut ulterior ca o "superstructură" asupra metabolismului heterotrofic.
Cu toate acestea, există argumente serioase împotriva ideii primatului heterotrofelor. Una dintre ele este că, din moment ce toate organismele vii se reproduc exponențial, apărută prima pe planetă formele de viață heterotrofe ar fi mâncat toată supa primordială, indiferent cât de mult poate fi, pentru o perioadă nesemnificativă din punct de vedere geologic. Pur și simplu nu ar fi avut timp să meargă până la capătul dezvoltării evolutive necesare pentru transformarea organismului heterotrofic în autotrofie. Se poate argumenta că "bulionul" a fost alimentat treptat de materie organică, formată, de exemplu, în cursul proceselor geochimice din intestinul planetei.
Un alt argument este mai greu de îndepărtat. Membranele (cochilii) celulelor moderne constau din fosfolipide. iar aceste membrane sunt practic impermeabile la molecule polar și încărcate, inclusiv la compuși organici complexi, cum ar fi zaharuri sau nucleotide. Pentru a transporta aceste molecule prin membrană, celulele moderne au un set de proteine speciale de transport. În zorii vieții, astfel de proteine, desigur, nu au putut fi. În consecință, protocelul pur și simplu nu putea primi organice complexe din mediul extern. Trebuia să se mulțumească cu acele molecule anorganice simple care pot trece prin membrana fosfolipidă fără ajutor. Concluzie: primele celule vii au fost autotrofe.
Fosfolipidele - moleculele sunt destul de complexe. Protocolulok de membrană, mai degrabă, ar fi trebuit să fie asamblat din compuși amfifili mai simpli, care ar putea fi formați abiogen.
Cu toate acestea, am găsit o soluție. Nucleotidele pot fi activate în orice alt mod - să li se alăture, mai degrabă decât de trei fosfați o molecula de fosfat de imidazol (imidazol - compuși organici simpli, este larg răspândită în natură și este un inel de trei atomi de carbon și doi atomi de azot; imidazol parte integrantă a unuia dintre cele 20 de " canonice "- histidină). Nucleotidele activate cu imidazol sunt potrivite pentru sinteza ADN și ARN, dar au doar o singură încărcare negativă și nu patru, ca trifosfații nucleotidici. Astfel de nucleotide au fost deja utilizate anterior în experimente privind sinteza acizilor nucleici fără participarea enzimelor.
Până în prezent, chimiștii au făcut deja unele progrese în studiul replicării non-enzimatice a acizilor nucleici. Cu toate acestea, condițiile necesare pentru a finaliza un ciclu complet de replicare fără ajutorul proteinelor nu au fost încă găsite. Există două probleme principale nerezolvate. Mai întâi, până când se găsesc condiții în care se va continua sinteza matriceală a oricărei molecule de ADN sau ARN, indiferent de secvența de nucleotide din matrice. Unele secvențe se pot replica, altele nu. În al doilea rând, pentru ca procesul de replicare spontană să înceapă, aveți nevoie de un "primer" - primerul. Aceasta înseamnă că, dacă luăm o moleculă simplă de ADN sau ARN monocatenar, apoi pe o astfel de matrice fără ajutorul enzimelor, replicarea nu începe. Este necesar să se înceapă la fel cu utilizarea enzimelor. Dar dacă o parte a nucleotidelor celui de al doilea lanț (complementar) este deja în loc, atunci procesul de replicare poate, în anumite condiții, să continue fără ajutorul enzimelor. Și acest lucru este deja foarte mult.
Aceste vezicule sunt umplute - modelare protocell - plasat într-un mediu optim pentru sinteza enzimatică a ADN-ului (pH 8,5, temperatura de 4 ° C, plus doi compuși mai simpli organici teoretic compatibile cu conceptul de bulion primar). După aceasta, protocelulele au început să primească nucleotide activate "alimentare". Denumirea oficială a "furajului": 2'-amino-2 ', 3'-dideoxiguanozin-5'-fosforimidazol. Din când în când, o parte din protocells au fost scoase din soluție pentru a vedea cum sa întâmplat replicarea.
A mers bine, deși încet. În cele din urmă, toate protocelulele au finalizat sarcina, adică au completat replicarea moleculelor de ADN subreplicate prin atașarea la fiecare din cele 15 guanozine complementare (C) de 15 citidină (C). Aceasta le-a luat 24 de ore, 96 de minute pe nucleotidă. În celulele reale vii, replicarea ADN-ului este efectuată de zeci de milioane de ori mai rapidă, dar există catalizatori super-eficienți - enzime.
Rezultatele arată că primele celule vii ar putea fi în continuare heterotrofe. Și arată, de asemenea, că, în viitorul apropiat, oamenii de știință, aparent, vor putea să reproducă în laborator toate etapele cheie ale originii vieții de la materie neînsuflețită.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: