Vad säger teorin om livets ursprung från dammen?
Den första, mest kända modellen av livets ursprung på
Sådana vattenkroppar dök upp på planetens yta under kometernas och meteoriternas fall flera miljoner år innan det primära havet uppstod på det.
Och fram till slutet av 70-talet av XX-talet, tills de ägde rumsamma djuphavsexpeditioner till förkastningar, den här hypotesen var den mest populära. Andra forskare från början av 1900-talet, som John Haldane och Alexander Oparin, höll med Darwin och utvecklade hans teori.
De antog självständigt detden unga jorden hade en "återställande" atmosfär, det vill säga motsatt till det där syre produceras. I en sådan atmosfär rostar järn till exempel aldrig. Atmosfären vid den tiden kan ha varit mättad med metan och ammoniak och bildat en idealisk "ursoppa" från vilken liv uppstod i någon grunt vatten.
Denna teori stöds av det faktum att denMarkytan innehöll ett antal kritiska element för livet, till exempel molybden, bor och kväve, vars koncentration i det primära havet var extremt låg.
Hur försökte de bevisa teorin?
För att den första organismen ska dyka upp måste det finnas celler, minst en.
Enligt forskare, utseendet på en cellbidragit till ackumuleringen av organiska ämnen i miljön och uppkomsten av prebiotiska former - protoceller, som har blivit en kopplingslänk mellan levande och icke-levande materia. Dessa protoceller finns dock inte längre på jorden. Men forskare vet att de definitivt borde ha innehållit:
- självreplikerande molekyl med ärftlig information;
- ett skal som skyddar det från miljön.
Analoger av protoceller syntetiserades 2011biologer vid universitetet i Tokyo. Som ett resultat av polymeraskedjereaktionen (PCR) var det möjligt att uppnå sin fullständiga spontana delning - liknande vad som händer under naturliga förhållanden.
För att förbereda det primära substratet,eller, med andra ord, coacervate, författarna till arbetet tog dussintals organiska komponenter, vars förhållande tidigare beräknades på en dator. Efter att ha kombinerats bildade dessa substanser koacervata vesiklar i substratet med ett katjoniskt skal och DNA-element inuti.
Detta var dock fortfarande inte tillräckligt för attbekräfta att levande varelser kan komma från icke-levande ting.DNA är inte kapabelt till självreproduktion utan deltagande av vissa enzymer - specifika proteiner som katalyserar alla stadier av dess replikation. Japanska forskare lyckades skapa det i laboratoriet, men återigen med hjälp av biologiska komponenter.
Vad var materialet för det första livet?
En ny studie av en internationell forskargrupp utformades för att hitta potentiella mekanismer för bildandet av de första cellerna "från grunden" - endast under kemiska processer, utan biologisk medverkan.
De studerade ett brett spektrum av föreningar som kan ha bildats som ett resultat av prebiotiska reaktioner tidigt på jorden.
Och de fann att många av dessa ämnen är etrar,aminer, azider, imider och andra - polymerisera under vissa förhållanden lättare än biologiska föreningar. Och vissa skapar till och med spontant cellliknande strukturer - fack. Enligt författarna kan kedjorna av polymerer inuti sådana fack, vridande, bilda unika tredimensionella former - prototyper av proteiner eller RNA.
För att erhålla polymerkedjor i laboratorietförfattarna använde regelbundet växling av torra och våta förhållanden. Avdunstning av den utspädda lösningen startade som regel polymerisationsprocessen, men inte alla de bildade polymererna tål torkning. Vissa föll ihop. Andra, med tillsats av vatten, fortsatte den självreplicerande syntescykeln. I detta ser författarna det tidigaste, även på molekylnivå, en manifestation av evolutionärt urval, som senare blev ett integrerat inslag i alla levande organismer.
Forskarna undersökte polymererna i mikroskop ochfann att inuti några av dem dök cellstora fack upp: de innehöll från 10 till 20 atomer. Enligt forskare kunde dessa cellliknande aggregat med tiden, efter långa kemiska omvandlingar, bli fullvärdiga celler - självorganiserande strukturer som består av av miljoner atomer.
Vad var viktigt för födelsen av de första cellerna?
Förhållandena i dammen som Darwin talade om vargrunden för livets uppkomst har detta bekräftats av forskning. Det speciella med den abstrakta dammen är att den ibland blir den fylld med vatten, ibland torkar den ut. Det vill säga, den cykliska växlingen av våta och torra perioder bidrar till uppkomsten av komplexa prebiotiska föreningar i det kemiska systemet, vilket fysiker också bekräftar.
Författarna undersökte polyelektrolytkoacervater iflytande medium med samma sammansättning som vattnet i dammen. De simulerade förhållandena när dammen torkar och fylls sedan på med regnvatten. Och de fick reda på: i det första fallet ökar koncentrationen av nukleinsyror och salter, i det andra minskar den. Det förändras inte inuti polymeravdelningarna.
Enligt forskarna har detta blivit en nyckelfaktor i den gradvisa bildningen av komplexa självåtergivande polymera föreningar, såsom RNA, inuti protoceller.
Följaktligen behövs tre villkor för livet:
- uppdelning,
- självreplikation,
- ämnesomsättning.
Läs också
Neuroner i människans hjärna och nätverket av galaxer liknar varandra
På grund av plattans rörelse ligger Stillahavsbotten djupt under Kina
Forskare har hackat en robotdammsugare för att fjärrregistrera användarkonversationer