Livets Oprindelse: Har En Simpel Pumpedrevsproces?

{h1}

Primitive pumper, der opretholder det indre miljø af primitive proto-celler, kan have tilladt de tidligste livsformer at forlade dybhavshydrotermiske ventilationskanaler til jordens tidlige oceaner.

En ny teori foreslår de primordiale livsformer, der gav anledning til alt liv på Jorden forlod dybhavsventiler på grund af deres "opfindelse" af en lille pumpe. Disse primitive cellulære pumper ville have drevet livgivende kemiske reaktioner.

Ideen, detaljeret 20. december i tidsskriftet Cell, kunne hjælpe med at forklare to mysterier om livets oprindelige oprindelse: Hvordan har de tidligste proto-celler udført kemiske reaktioner for at gøre de organiske byggesten af ​​livet; og hvordan forlod de hydrotermiske ventilationskanaler for at kolonisere tidlige jordens oceaner?

Forfattere af den nye teori argumenterer for miljøforholdene i porøse hydrotermiske ventiler - hvor de opvarmes, mineralbelastede havvandsspidser fra revner i havskorpen - skabte en gradient i positivt ladede protoner, der fungerede som et "batteri" for at brænde oprettelsen af ​​organiske molekyler og proto-celler.

Senere udviklede primitive cellulære pumper gradvist evnen til at anvende en anden type gradient - forskellen i natriumpartikler inde i og uden for cellen - som et batteri til styring af konstruktionen af ​​komplekse molekyler som proteiner. Og voilà, proto-cellerne kunne forlade dybhavshydrotermiske ventilationskanaler. [Billedgalleri: Unikt liv ved dybhavsventiler]

"En kobling af protongradienter og natriumgradienter kan have spillet en vigtig rolle i livets oprindelse. Det er virkelig cool, nye ting," Jan Amend, en forsker ved University of Southern California, der ikke var involveret i undersøgelsen, skrev i en email til WordsSideKick.com. Undersøgelsen afspejler den stadig mere populære ide om, at en simpel, dagligdags magtkilde, ikke en sjælden forekomst som en lynnedslag, kunne have givet megen til at oprindeligt skabe liv, sagde han.

Dybhavsstart

Mange forskere tror livet begyndte omkring 3,7 milliarder år siden i dybhavshydrotermiske ventilationskanaler. Men at finde ud af, hvor komplekst, kulstofbaseret liv der er dannet i den primordiale gryderet, har været vanskelig.

På en eller anden måde udnyttede livets forstadier kuldioxid og hydrogen til rådighed i disse primitive betingelser for at skabe livets byggesten, såsom aminosyrer og nukleotider (byggesten af ​​DNA). Men disse kemiske reaktioner kræver en strømkilde, siger undersøgelsen medforfatter Nick Lane, en forsker ved University College London.

Nu foreslår Lane og William Martin, Institut for Molekylær Evolution ved Heinrich Heine University i Tyskland, at de stenige mineralvægge i havgulvåbninger kunne have tilvejebragt midlerne.

Teorien går: På tidspunktet for livets oprindelse var det tidlige hav sur og fyldt med positivt ladede protoner, mens dybhavsventilerne spredte ud bittert alkalisk væske, der er rig på negativt ladede hydroxidioner, fortæller Lane til WordsSideKick.com.

Udluftningerne skabte furede stenrige, jern- og svovlrige vægge fyldt med små porer, der adskilt det varme alkaliske udluftningsvæske fra det køligere, sure havvand. Grænsefladen mellem de to skabte en naturlig ladningshastighed.

"Det er lidt som et batteri," sagde Lane til WordsSideKick.com.

Det batteri drev derefter den kemiske omdannelse af carbondioxid og hydrogen til simple carbonbaserede molekyler, såsom aminosyrer eller proteiner. Til sidst drev denne gradient oprettelsen af ​​cellulære membraner, komplicerede proteiner og ribonucleinsyre (RNA), et molekyle svarende til DNA.

Forladelse af ventilationskanalerne

På det tidspunkt anvendte primitive celler de tynde serpentinvægge af ventilen til at korralere de nye carbonbaserede molekyler sammen i forstadier af celler og anvendte ladningsgradienten i miljøet for at bevirke bygningen af ​​mere komplekse organiske kemikalier.

Men for at forlade udluftningen ville primitive celler have haft brug for en eller anden måde at bære en kraftproducerende gradient med dem - tænk batteripakken. For at løse dette problem så teamet på eksisterende arkaeabakterier i dybhavsventiler.

De primære livsformer bruger en simpel type cellulær pumpe, der skubber natrium ud af cellen, mens der trækkes positivt ladede protoner ind. Holdet foreslog, at en forløber for den cellulære pumpe udviklede seg i membranerne i proto-cellerne.

Membranen begyndte at være meget lækagen, men med tiden ville membranerne være langsomt lukket, hvilket forhindrede meget større natriumpartikler i at forlade cellen, mens mindre protoner stadig kunne glide igennem. Det gjorde det muligt for proto-cellerne stadig at bruge den eksisterende strømkilde i miljøet - ladningsgradienten - samtidig udvikle sig en uafhængig måde at få strøm på.

Til sidst, når porerne lukkede fuldstændigt, ville de primitive celler have haft en natriumpumpe, der kunne strømme deres cellulære reaktioner, hvilket muliggør mere komplekst liv at danne. De kunne så forlade deres fødested.

Testning af ideen vil dog være vanskelig, ændre fortalt WordsSideKick.com. "Efterligning af naturlige forhold i laboratoriet er meget vanskeligere end det lyder."

Følg WordsSideKick.com på Twitter @wordssidekick. Vi er også på Facebook & Google+.


Video Supplement: .




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

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com