プロトビオントの由来と性質



の プロトバイオニット それらは生命の起源に関連するいくつかの仮説によれば、細胞に先行した生物学的複合体です。 Oparínによれば、これらは半透性脂質膜またはこれに類似した構造に囲まれた分子凝集体です。.

これらの生物的分子凝集体は、膜の内側の化学組成をその外部環境とは異なるように維持することをどうにかして単純な再現および代謝を示すことができた。.

実験室で様々な研究者によって行われたいくつかの実験は、非生物分子から作られた有機化合物を構造ブロックとして使用してプロトバイオトンが自発的に形成できることを明らかにした。.

これらの実験の例はリポソームの形成であり、これは膜に囲まれた小さな液滴の集合体である。これらは脂質が水に添加されたときに形成される可能性があります。他の種類の有機分子が加えられたときにも起こります.

リポソームのような液滴がプレバイオティクス時代の池で形成され、これらがランダムにいくつかのアミノ酸ポリマーを組み込んだことが起こるかもしれません.

ポリマーが特定の有機分子を膜に対して透過性にした場合、該分子を選択的に組み込むことが可能であろう。.

索引

  • 1特性と特徴
    • 1.1半透膜
    • 1.2興奮性
  • 2起源
    • 2.1オパリンとハルデン仮説
    • 2.2ミラーとウレイの実験
  • 3原生生物の遺伝物質
    • 3.1 RNAの世界
    • 3.2 DNAの出現
  • 4参考文献

特性および特徴

想定されるプロトバイオニットは、液滴の表面上に二層（２層）の形態で組織化された疎水性分子から形成され得、現在の細胞中に存在する脂質膜を思い出させる。.

半透膜

構造は選択的に透過性であるため、リポソームは培地中の溶質の濃度に応じて膨張または収縮する可能性があります。.

すなわち、リポソームが低張媒体にさらされると（細胞内の濃度が高くなると）、水が構造体に入り込み、リポソームを膨潤させる。対照的に、培地が高張（細胞の濃度が低い）の場合、水は外部環境に移動します.

この特性はリポソームに特有のものではなく、生物の現在の細胞にも適用することができる。例えば、赤血球が低張媒体にさらされると、それらは爆発する可能性があります。.

興奮性

リポソームは、表面を横切る電圧からなる膜電位の形でエネルギーを貯蔵することができる。この構造は、神経系の神経細胞で起こる過程を彷彿とさせる方法で電圧を放電することができます。. 

リポソームは、生物のいくつかの特徴を持っています。しかし、それはリポソームが生きていると言うことと同じではありません.

起源

プレバイオティクス環境における生命の起源と進化を説明しようとする幅広い仮説があります。以下に、私たちは原始生物の起源を議論する最も優れた仮説を説明します：

オパリンとハルデンの仮説

生化学的進化に関する仮説は、1924年にAlexander Oparinによって、そして1928年にJohn D. S. Haldaneによって提案された。.

この仮説は、プレバイオティクスの大気は酸素を欠いているが、エネルギー源の存在のおかげで有機化合物の形成につながった大量の水素で、強く還元されていたと仮定.

この仮説によれば、地球の冷房が起こると、火山噴火の蒸気は凝縮し、強くて一定の雨として降りました。水が落ちたとき、それはミネラル塩や他の化合物を引きずって、有名な原始のスープまたは栄養価の高いスープを生み出しました.

この仮想環境では、ますます複雑な細胞系を起源とするプレバイオティック化合物と呼ばれる大きな分子複合体が形成される可能性がある。オパリンはこれらの構造をプロトビオンテスと呼んだ.

原生生物がその複雑さを増すにつれて、彼らは遺伝情報を伝達するための新しい能力を獲得し、そしてOparinはこれらのより先進的な形に真正生物の名前を与えた。.

ミラーとウレイの実験

1953年、Oparinの仮定の後、研究者Stanley L. MillerとHarold C. Ureyは、単純な無機材料からの有機化合物の形成を検証するための一連の実験を開発しました。.

MillerとUreyは、Oparinが提案した条件で小規模のプレバイオティクス環境をシミュレートし、とりわけアミノ酸、脂肪酸、ギ酸、尿素などの一連の化合物を取得する実験計画を作成することに成功しました。.

原生生物の遺伝物質

RNAの世界

現在の分子生物学者の仮説によれば、プロトバイオニットはDNA分子の代わりにRNA分子を保有していたため、情報の複製と保存が可能になった。.

タンパク質合成において基本的な役割を果たすことに加えて、RNAは酵素のように振る舞い、触媒反応を実行することもできます。この特徴のために、RNAはプロトバイオニットの最初の遺伝物質であることが示された候補である.

触媒作用を実行することができるRNA分子はリボザイムと呼ばれ、RNAの短いストレッチの相補的な配列でコピーを作成し、 スプライシング, シーケンスのセクションを削除する.

触媒RNA分子をその中に持っていなかったものとは異なる、内部に触媒RNA分子を持っていたprotobiont.

原生生物が成長し、分裂し、その子孫にRNAを伝達することができる場合、ダーウィンの自然選択プロセスをこのシステムに適用することができ、RNA分子を有する原始生物は集団内での頻度を増加させるだろう.

このプロトビオンの出現は非常にありそうもないかもしれませんが、原始地球の水域には何百万ものプロトビオンが存在し得たことを覚えておく必要があります.

DNAの外観

DNAは脆弱で不正確に複製するRNA分子と比較して、はるかに安定な二本鎖分子です。複製に関するこの正確さの性質は、プロトバイオティクスのゲノムのサイズが大きくなるにつれてより必要になった。.

プリンストン大学で、研究者Freeman Dysonは、DNA分子は短い構造であって、触媒特性を有するランダムアミノ酸ポリマーによるそれらの複製を補助することを提案している。.

この初期の複製は、大量の有機モノマーを貯蔵していたプロトバイオトンの内部で起こり得る。.

DNA分子の出現後、RNAは翻訳の仲介者としての現在の役割を果たし始め、その結果「DNAの世界」が生まれます。.

参考文献

  1. Altstein、A. D.（2015）。プロ遺伝子仮説：核タンパク質の世界と人生が始まった方法. 生物学ダイレクト, 10年, 67.
  2. Audesirk、T.、Audesirk、G.、＆Byers、B. E.（2003）. 生物学：地球上の生命. ピアソン教育.
  3. Campbell、A. N.、＆Reece、J. B.（2005）. 生物学. 編集Panamericana Medical.
  4. Gama、M.（2007）. 生物学1：構成主義的アプローチ. ピアソン教育.
  5. Ｐ．、Ｚｈｕ、Ｔ．Ｆ。＆Ｓｚｏｓｔａｋ、Ｊ．Ｗ。（２０１０）。細胞生物の起源. 生物学におけるコールドスプリングハーバーの展望, a002212.
  6. Stano、P.、およびMavelli、F.（2015）。生命の起源と合成生物学におけるプロトセルモデル. 人生, 5（4）、1700-1702.