De protobionts Het zijn biologische complexen die, volgens sommige hypothesen die verband houden met het ontstaan van leven, aan cellen zijn voorafgegaan. Volgens Oparín zijn dit moleculaire aggregaten omgeven door een semipermeabel lipidemembraan of een vergelijkbare structuur..
Deze biotische moleculaire aggregaten zouden een eenvoudige reproductie en een metabolisme kunnen voorstellen dat erin slaagde de chemische samenstelling van het inwendige van het membraan anders te houden dan zijn externe omgeving..
Sommige experimenten die door verschillende onderzoekers in het laboratorium zijn uitgevoerd, hebben aangetoond dat protobionten spontaan kunnen worden gevormd met behulp van organische verbindingen die zijn gemaakt van abiotische moleculen als bouwstenen..
Voorbeelden van deze experimenten zijn de vorming van liposomen, dit zijn aggregaties van kleine druppeltjes omgeven door membranen. Deze kunnen ontstaan wanneer lipiden aan water worden toegevoegd. Het komt ook voor wanneer andere soorten organische moleculen worden toegevoegd.
Het kan gebeuren dat liposoom-achtige druppeltjes gevormd zijn in vijvers van prebiotische tijden en deze willekeurig bevatten enkele polymeren van aminozuren.
In het geval dat de polymeren bepaalde organische moleculen permeabel maken voor het membraan, zou het mogelijk zijn om deze moleculen selectief op te nemen.
Artikel index
De veronderstelde protobionten zouden kunnen worden gevormd uit hydrofobe moleculen die waren georganiseerd in de vorm van een dubbellaag (twee lagen) op het oppervlak van een druppel, die doet denken aan de lipidemembranen die aanwezig zijn in de huidige cellen..
Omdat de structuur selectief permeabel is, kan het liposoom opzwellen of leeglopen, afhankelijk van de concentratie opgeloste stoffen in het medium..
Dat wil zeggen, als het liposoom wordt blootgesteld aan een hypotoon medium (de concentratie in de cel is hoger), komt er water in de structuur en zwelt het liposoom op. Als het medium daarentegen hypertoon is (de concentratie van de cel is lager), beweegt het water zich naar het externe medium..
Deze eigenschap is niet uniek voor liposomen, maar kan ook worden toegepast op de eigenlijke cellen van een organisme. Als rode bloedcellen bijvoorbeeld worden blootgesteld aan een hypotone omgeving, kunnen ze exploderen..
Liposomen kunnen energie opslaan in de vorm van membraanpotentiaal, dat bestaat uit een spanning over het oppervlak. De structuur kan de spanning ontladen op een manier die doet denken aan het proces dat plaatsvindt in de neuronale cellen van het zenuwstelsel..
Liposomen hebben verschillende kenmerken van levende organismen. Het is echter niet hetzelfde als beweren dat liposomen leven..
Er is een grote diversiteit aan hypothesen die de oorsprong en evolutie van leven in een prebiotische omgeving trachten te verklaren. De meest opvallende postulaten die de oorsprong van protobionten bespreken, worden hieronder beschreven:
De hypothese over biochemische evolutie werd voorgesteld door Alexander Oparin in 1924 en door John D.S. Haldane in 1928.
Dit postulaat gaat ervan uit dat de prebiotische atmosfeer zuurstof ontbeerde, maar sterk verminderde, met grote hoeveelheden waterstof die leidden tot de vorming van organische verbindingen dankzij de aanwezigheid van energiebronnen..
Volgens deze hypothese, terwijl de aarde afkoelde, condenseerde stoom van vulkaanuitbarstingen, die neersloeg als zware en constante regenval. Toen het water viel, sleepte het minerale zouten en andere verbindingen mee, wat aanleiding gaf tot de beroemde primitieve soep of voedingsbouillon.
In deze hypothetische omgeving zouden zich grote moleculaire complexen kunnen vormen die prebiotische verbindingen worden genoemd, waardoor steeds complexere cellulaire systemen ontstaan. Oparin noemde deze structuren protobionten.
Naarmate protobionten in complexiteit toenamen, verwierven ze nieuwe vaardigheden om genetische informatie over te dragen, en Oparin gaf de naam eubionts aan deze meer geavanceerde vormen..
In 1953, na Oparin's postulaten, ontwikkelden de onderzoekers Stanley L. Miller en Harold C. Urey een reeks experimenten om de vorming van organische verbindingen te verifiëren, uitgaande van eenvoudige anorganische materialen..
Miller en Urey slaagden erin een experimenteel ontwerp te maken dat op kleine schaal prebiotische omgevingen simuleerde met de omstandigheden die door Oparin werden voorgesteld, en erin slaagde een reeks verbindingen te verkrijgen zoals aminozuren, vetzuren, mierenzuur, ureum, onder anderen..
Volgens de hypothesen van huidige moleculair biologen droegen protobionten RNA-moleculen in plaats van DNA-moleculen, waardoor ze informatie konden repliceren en opslaan.
Naast een fundamentele rol bij de eiwitsynthese, kan RNA zich ook gedragen als een enzym en katalyse-reacties uitvoeren. Vanwege deze eigenschap is RNA een kandidaat waarvan wordt aangegeven dat het het eerste genetische materiaal in protobionten is..
RNA-moleculen die in staat zijn tot katalyse, worden ribozymen genoemd en kunnen kopieën maken met complementaire sequenties van korte stukjes RNA en het proces van splitsing, benen uit de reeks verwijderen.
Een protobiont dat een katalytisch RNA-molecuul erin had, varieerde van zijn homologen die het molecuul misten.
In het geval dat het protobiont zou kunnen groeien, delen en het RNA naar zijn nakomelingen zou kunnen doorgeven, kunnen de processen van darwinistische natuurlijke selectie op dit systeem worden toegepast, en zouden de protobionten met RNA-moleculen hun frequentie in de populatie verhogen..
Hoewel het verschijnen van dit protobiont zeer onwaarschijnlijk is, is het noodzakelijk om te onthouden dat er mogelijk miljoenen protobionten hebben bestaan in de wateren van de vroege aarde..
DNA is een veel stabieler dubbelstrengs molecuul vergeleken met RNA, dat kwetsbaar is en onnauwkeurig repliceert. Deze eigenschap van nauwkeurigheid in termen van replicatie werd noodzakelijker naarmate de genomen van de protobionten in omvang toenamen..
Aan Princeton University stelt onderzoeker Freeman Dyson voor dat DNA-moleculen korte structuren kunnen zijn, die bij hun replicatie worden ondersteund door polymeren van willekeurige aminozuren met katalytische eigenschappen..
Deze vroege replicatie kon plaatsvinden in protobionten die grote hoeveelheden organische monomeren hadden opgeslagen..
Na het verschijnen van het DNA-molecuul zou RNA zijn huidige rol als tussenpersoon voor vertaling kunnen gaan spelen, waardoor de 'wereld van DNA' ontstaat..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.