Was sagt die Theorie über den Ursprung des Lebens aus dem Teich?
Das erste und berühmteste Modell des Ursprungs des Lebens auf der
Solche Gewässer entstanden auf der Oberfläche des Planeten, als ein Komet aus Meteoriten über mehrere Millionen Jahre hinweg einschlugbevor der Urozean auf ihm erschien.
Und bis Ende der 1970er Jahre, als die Tiefseeexpeditionen zu den Verwerfungen stattfanden, war diese Hypothese die populärste. Andere Wissenschaftler des frühen 20. Jahrhunderts, wie John Haldane und AlexanderOparin stimmte Darwin zu und entwickelte seine Theorie.
Sie nahmen das unabhängig anDie junge Erde hatte eine "erholsame" Atmosphäre, die der Atmosphäre, in der Sauerstoff produziert wird, entgegenwirkt. In einer solchen Atmosphäre wird beispielsweise Eisen niemals rosten. Die damalige Atmosphäre war möglicherweise mit Methan und Ammoniak gesättigt und bildete eine ideale „Ursuppe“, aus der das Leben in einem flachen Gewässer hervorging.
Diese Theorie wird durch die Tatsache gestützt, dass aufDie Landoberfläche enthielt eine Reihe kritischer Elemente für das Leben, beispielsweise Molybdän, Bor und Stickstoff, deren Konzentration im Primärozean extrem niedrig war.
Wie haben sie versucht, die Theorie zu beweisen?
Damit der erste Organismus entstehen kann, muss es Zellen geben, mindestens eine.
Laut Wissenschaftlern das Aussehen einer Zelletrugen zur Anreicherung organischer Substanzen in der Umwelt und zur Entstehung präbiotischer Formen bei - Protozellen, die zu einem Bindeglied zwischen lebender und nicht lebender Materie geworden sind. Diese Protozellen sind jedoch nicht mehr auf der Erde. Aber Wissenschaftler wissen, dass sie definitiv enthalten sollten:
- selbstreplizierendes Molekül mit erblichen Informationen;
- eine Hülle, die es vor der Umwelt schützt.
Analoga von Protozellen wurden 2011 synthetisiertBiologen an der Universität Tokio. Durch die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) gelang es, ihre vollständige spontane Teilung zu erreichen – ähnlich wie unter natürlichen Bedingungen.
Um das Primärsubstrat vorzubereiten,oder mit anderen Worten: Koazervat, die Autoren der Arbeit verwendeten Dutzende organischer Komponenten, deren Verhältnis zuvor am Computer berechnet wurde. Durch die Kombination dieser Substanzen bildeten sich im Substrat Koazervatvesikel mit einer kationischen Hülle und DNA-Elementen im Inneren.
Dies reichte jedoch immer noch nicht ausbestätigen, dass Lebewesen aus Nichtlebenden entstehen können. DNA ist ohne die Beteiligung bestimmter Enzyme – spezifischer Proteine, die alle Phasen ihrer Replikation katalysieren – nicht in der Lage, sich selbst zu reproduzieren. Japanische Wissenschaftler haben es geschafft, es im Labor herzustellen, allerdings wiederum unter Verwendung biologischer Komponenten.
Was war das Material für das erste Leben?
Eine neue Studie einer internationalen Gruppe von Wissenschaftlern zielte darauf ab, mögliche Mechanismen für die Bildung der ersten Zellen "von Grund auf" zu finden - nur während chemischer Prozesse ohne Beteiligung der Biologie.
Sie untersuchten eine Vielzahl von Verbindungen, die sich möglicherweise aufgrund präbiotischer Reaktionen auf der frühen Erde gebildet haben.
Und sie fanden heraus, dass viele dieser Substanzen Ether sind,Amine, Azide, Imide und andere - polymerisieren unter bestimmten Bedingungen leichter als biologische Verbindungen. Und manche schaffen sogar spontan zellähnliche Strukturen - Kompartimente. Laut den Autoren könnten die Polymerketten in solchen Kompartimenten, die sich verdrehen, einzigartige dreidimensionale Formen bilden - Prototypen von Proteinen oder RNA.
Zur Gewinnung von Polymerketten im LaborDie Autoren verwendeten einen periodischen Wechsel von trockenen und nassen Bedingungen. Das Verdampfen der verdünnten Lösung startete in der Regel den Polymerisationsprozess, aber nicht alle gebildeten Polymere hielten dem Trocknen stand. Einige fielen auseinander. Andere setzten unter Zugabe von Wasser den selbstreplizierenden Synthesezyklus fort. Darin sehen die Autoren frühestens auf der Ebene der Moleküle eine Manifestation der evolutionären Selektion, die später ein integraler Bestandteil aller lebenden Organismen wurde.
Die Forscher untersuchten die Polymere unter dem Mikroskop undfanden heraus, dass in einigen von ihnen zellgroße Kompartimente auftauchten: Sie enthielten 10 bis 20 Atome. Wissenschaftlern zufolge könnten diese zellähnlichen Aggregate im Laufe der Zeit nach langen chemischen Umwandlungen zu vollwertigen Zellen werden – bestehend aus selbstorganisierenden Strukturen aus Millionen Atomen.
Was war wichtig für die Geburt der ersten Zellen?
Die Bedingungen im Teich, von denen Darwin sprach, warendie Grundlage für die Entstehung des Lebens, dies wurde durch die Forschung bestätigt. Die Besonderheit des abstrakten Teichs besteht darin, dass er Manchmal füllt es sich mit Wasser, manchmal trocknet es aus. Das heißt, der zyklische Wechsel von Nass- und Trockenperioden trägt zur Entstehung komplexer präbiotischer Verbindungen im chemischen System bei, wie auch Physiker bestätigen.
Die Autoren untersuchten Polyelektrolytkoazervate inflüssiges Medium mit der gleichen Zusammensetzung wie das Wasser im Teich. Sie simulierten Bedingungen, unter denen der Teich austrocknet und sich dann mit Regenwasser füllt. Und sie fanden heraus: Im ersten Fall nimmt die Konzentration an Nukleinsäuren und Salzen zu, im zweiten Fall nimmt sie ab. Es ändert sich nicht innerhalb der Polymerkammern.
Laut den Forschern wurde dies zu einem Schlüsselfaktor für die allmähliche Bildung komplexer selbstreproduzierender Polymerverbindungen wie RNA in Protozellen.
Dementsprechend sind drei Bedingungen für das Leben erforderlich:
- Unterteilung,
- Selbstreplikation,
- Stoffwechsel.
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