Asal dan properti protobionts



itu protobionts mereka adalah kompleks biologis yang menurut beberapa hipotesis yang berkaitan dengan asal usul kehidupan, mendahului sel. Menurut Oparín, ini adalah agregat molekuler yang dikelilingi oleh membran lipid semipermeabel atau struktur yang mirip dengan yang ini..

Agregat molekuler biotik ini dapat menghadirkan reproduksi sederhana dan metabolisme yang berhasil mempertahankan komposisi kimia di dalam membran berbeda dari lingkungan eksternalnya..

Beberapa percobaan yang dilakukan di laboratorium oleh peneliti yang berbeda telah mengungkapkan bahwa protobionts dapat terbentuk secara spontan menggunakan senyawa organik yang dibuat dari molekul abiotik sebagai blok struktural..

Contoh percobaan ini adalah pembentukan liposom, yang merupakan kumpulan tetesan kecil yang dikelilingi oleh membran. Ini dapat terbentuk ketika lipid ditambahkan ke air. Ini juga terjadi ketika jenis lain dari molekul organik ditambahkan.

Saya dapat terjadi bahwa tetesan seperti liposom terbentuk di kolam zaman prebiotik dan ini secara acak memasukkan beberapa polimer asam amino.

Dalam hal polimer membuat molekul organik tertentu dapat ditembus oleh membran, akan dimungkinkan untuk menggabungkan molekul tersebut secara selektif.

Indeks

  • 1 Properti dan karakteristik
    • 1.1 Membran semipermeabel
    • 1.2 Kegembiraan
  • 2 Asal
    • 2.1 Hipotesis Oparin dan Haldane
    • 2.2 Percobaan Miller dan Urey
  • 3 Bahan genetik protobion
    • 3.1 Dunia RNA
    • 3.2 Penampilan DNA
  • 4 Referensi

Properti dan karakteristik

Protobion yang diduga dapat dibentuk dari molekul hidrofobik yang disusun dalam bentuk bilayer (dua lapisan) pada permukaan tetesan, mengingatkan membran lipid yang ada dalam sel saat ini.

Membran semipermeabel

Karena struktur permeabel secara selektif, liposom dapat membengkak atau mengempis tergantung pada konsentrasi zat terlarut dalam medium.

Artinya, jika liposom terpapar ke media hipotonik (konsentrasi di dalam sel lebih besar), air memasuki struktur, membengkak liposom. Sebaliknya, jika medianya hipertonik (konsentrasi sel lebih rendah), air bergerak ke lingkungan luar.

Properti ini tidak unik untuk liposom, ini juga dapat diterapkan pada sel-sel saat ini dari suatu organisme. Misalnya, jika sel-sel darah merah terpapar ke media hipotonik mereka bisa meledak.

Kegembiraan

Liposom dapat menyimpan energi dalam bentuk potensial membran, yang terdiri dari tegangan melintasi permukaan. Struktur dapat melepaskan tegangan dengan cara yang mengingatkan pada proses yang terjadi dalam sel-sel saraf sistem saraf. 

Liposom memiliki beberapa karakteristik organisme hidup. Namun, itu tidak sama dengan mengatakan bahwa liposom masih hidup.

Asal

Ada beragam hipotesis yang berusaha menjelaskan asal usul dan evolusi kehidupan dalam lingkungan prebiotik. Di bawah ini kami akan menjelaskan postulat paling menonjol yang membahas asal usul protobion:

Hipotesis Oparin dan Haldane

Hipotesis tentang evolusi biokimia diajukan oleh Alexander Oparin pada 1924 dan oleh John D. S. Haldane pada 1928.

Postulat ini mengasumsikan bahwa atmosfer prebiotik kekurangan oksigen, tetapi sangat berkurang, dengan sejumlah besar hidrogen yang mengarah pada pembentukan senyawa organik berkat kehadiran sumber energi.

Menurut hipotesis ini, ketika pendinginan bumi terjadi, uap letusan gunung berapi mengembun, mengendap sebagai hujan yang kuat dan konstan. Ketika air jatuh, ia menyeret garam mineral dan senyawa lainnya, sehingga menimbulkan sup purba yang terkenal atau kaldu bergizi..

Dalam lingkungan hipotetis ini, kompleks molekul besar yang disebut senyawa prebiotik, yang berasal dari sistem seluler yang semakin kompleks, dapat terbentuk. Oparin menyebut struktur ini protobiontes.

Ketika protobion meningkatkan kompleksitasnya, mereka memperoleh kapasitas baru untuk mengirimkan informasi genetik, dan Oparin memberi nama eubiontes ke bentuk yang lebih maju ini..

Eksperimen Miller dan Urey

Pada tahun 1953, setelah postulat Oparin, peneliti Stanley L. Miller dan Harold C. Urey mengembangkan serangkaian percobaan untuk memverifikasi pembentukan senyawa organik dari bahan anorganik sederhana..

Miller dan Urey berhasil membuat desain eksperimental yang mensimulasikan lingkungan prebiotik dengan kondisi yang diusulkan oleh Oparin dalam skala kecil, memperoleh serangkaian senyawa seperti asam amino, asam lemak, asam format, urea, dan lainnya..

Bahan genetik dari protobionts

Dunia RNA

Menurut hipotesis ahli biologi molekuler saat ini, protobion membawa molekul RNA, bukan molekul DNA, yang memungkinkan mereka untuk mereplikasi dan menyimpan informasi.

Selain memiliki peran mendasar dalam sintesis protein, RNA juga dapat berperilaku seperti enzim dan melakukan reaksi katalisis. Karena karakteristik ini, RNA adalah kandidat yang ditunjukkan untuk menjadi bahan genetik pertama pada protobion.

Molekul RNA yang mampu melakukan katalisis disebut ribozim dan dapat membuat salinan dengan urutan komplementer dari rentangan pendek RNA dan memediasi proses penyambungan, menghilangkan bagian dari urutan.

Protobiont yang memiliki molekul RNA katalitik di dalamnya bervariasi dari rekan-rekannya yang tidak memiliki molekul itu.

Jika protobion dapat tumbuh, membelah, dan mentransmisikan RNA ke keturunannya, proses seleksi alam Darwin dapat diterapkan pada sistem ini, dan protobiont dengan molekul RNA akan meningkatkan frekuensi mereka dalam populasi..

Meskipun penampakan protobion ini bisa sangat tidak mungkin, perlu diingat bahwa mungkin ada jutaan protobion di badan air bumi primitif..

Penampilan DNA

DNA adalah molekul beruntai ganda yang jauh lebih stabil, dibandingkan dengan molekul RNA, yang rapuh dan bereplikasi secara tidak akurat. Sifat akurasi dalam hal replikasi ini menjadi lebih diperlukan karena genom protobiont bertambah besar.

Di Universitas Princeton, peneliti Freeman Dyson mengusulkan bahwa molekul DNA mungkin merupakan struktur pendek, dibantu dalam replikasi oleh polimer asam amino acak dengan sifat katalitik..

Replikasi awal ini dapat terjadi di dalam protobion yang menyimpan monomer organik dalam jumlah besar.

Setelah munculnya molekul DNA, RNA dapat mulai memainkan perannya saat ini sebagai perantara penerjemahan, sehingga menciptakan "dunia DNA".

Referensi

  1. Altstein, A. D. (2015). Hipotesa progen: dunia nukleoprotein dan bagaimana kehidupan dimulai. Biologi Langsung, 10, 67.
  2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2003). Biologi: Kehidupan di Bumi. Pendidikan Pearson.
  3. Campbell, A. N., & Reece, J. B. (2005). Biologi. Editorial Panamericana Medical.
  4. Gama, M. (2007). Biologi 1: Pendekatan Konstruktivisme. Pendidikan Pearson.
  5. Schrum, J. P., Zhu, T. F., & Szostak, J. W. (2010). Asal usul kehidupan seluler. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi, a002212.
  6. Stano, P., & Mavelli, F. (2015). Model Protocell dalam Asal Kehidupan dan Biologi Sintetis. Hidup, 5(4), 1700-1702.