Hvordan Det Første Liv På Jorden Slog For At Overleve

{h1}

Nogle af jordens tidligste celler baserede sig på en kombination af karbonfikseringsmekanismer for at vokse og overleve, og udrydde livet på den tidlige udvikling.

De tidligste celler var ustabile kemiske systemer, der overlevede ved at kombinere en håndfuld af rystede carbonbaserede forsamlinger sammen, siger forskere.

Alt liv på Jorden er baseret på kulstof. For at skabe levende stof fra kulstof udfører organismer kemiske reaktioner som fotosyntese for at frembringe organiske forbindelser fra kuldioxiden i miljøet. Disse mekanismer, kendt som carbon fixation, udgør den største bro mellem jordens ikke-levende kemi og dens liv.

Alle organismer, der fastsætter kulstof, gør det på en af ​​seks måder. Det var uklart, hvilken af ​​de seks typer der kom først, og hvordan deres udvikling var forbundet med miljømæssige og biologiske forandringer. Kortlægning af udviklingen af ​​denne vitale kemi vil kaste lys over livets rødder på Jorden.

Nu har forskere sporet de seks metoder til kulstoffiksering set i det moderne liv tilbage til, hvad der måske har været en enkelt forfaderform.

Forskere skabte familietræer til karbonfikseringsmekanismer ved at se på samlinger af gener og aspekter af metabolisme underliggende dem og se, hvordan de var ens eller forskellige. Fra disse mønstre af relaterethed rekonstruerede de den fuldstændige evolutionære historie af kulstoffiksering.

Det tidligste liv, der udførte carbon fixation, kombinerede tilsyneladende flere carbon-fixeringsmekanismer sammen. Denne redundans, som ikke ses i moderne celler, gav tidlig liv en robusthed, der kompenserede for manglen på raffineret kontrol, den havde over sin indre kemi. [Billeder: 8 ekstreme skabninger]

"Det ser sandsynligt ud, at de tidligste celler var uhyrlige forsamlinger, hvis dele konstant fungerede og nedbrudte", siger forsker Eric Smith, fysiker ved Santa Fe Institute. "Hvordan kan ethvert stofskifte opretholdes med sådan rystende støtte? Nøglen er samtidig og konstant redundans."

Denne redundans var grundlaget for senere splittelser, der skabte de tidligste hovedafdelinger i livets træ. For eksempel kom den første store livsform splittelse - mellem grenen, der holdt forfædrene af blågrønne alger og de fleste andre bakterier og grenen, der omfatter Archaea, den anden store tidlige gruppe af enkeltcellede mikroorganismer - kom med det tidligste udseende af ilt på jorden. Herefter var ilt giftigt for organismer, da de ikke havde mulighed for at gøre brug af det. Den farlige iltposition forårsagede, at disse grene divergerede - disse linjer konfronterede tilsyneladende ilt på forskellige punkter i historien, efter at de havde fulgt forskellige evolutionære stier, hvilket resulterede i forskellige måder at reagere på ilt.

Når tidlige celler havde mere raffinerede kemikalier - for eksempel med membraner, der bedre kunne kontrollere deres indhold eller enzymer, der var bedre til at kontrollere specifikke reaktioner - udviklede livet på forudsigelige måder som reaktion på miljøfaktorer som forøget alkalitet fra carbonater. Dette står i kontrast til den fælles overbevisning om, at heldet dominerede evolutionære innovationer, og at tilbagekobling og gengivelse af evolutionær historie kan føre til et radikalt anderledes livs træ.

"Det ser ud til, at grundlæggende kemi og fysik spiller en enorm rolle i strukturen af ​​tidlig udvikling, i modsætning til ting som tilfældig chance", fortalte forsker Roger Braakman, en kemiker ved Santa Fe Institute, WordsSideKick.com.

Det er fortsat usikkert, om der var en enkelt forfædre organisme, der besidder alle disse karbonfikseringsmekanismer, sagde Braakman. "Det kunne være, at der var et fællesskab af tæt koblede organismer, der regelmæssigt byttede deres dele, hvilke specifikke linjer kom fra senere," sagde han. "Vores tilgang skelner ikke mellem en enkelt organisme eller et samfund af organismer på dette tidspunkt."

Forskerne planlægger at se på andre metaboliske veje, aminosyresyntese, for at kaste lys på det større billede af tidlig udvikling.

Forskerne beskriver deres resultater i ugen i tidsskriftet PLoS Computational Biology.


Video Supplement: EN VERDEN AF PAP! - Cardlife Dansk Ep 1.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com