该protobionts是根据生物复合物到有关生命起源的一些假设,在此之前的细胞。根据Oparín的说法,这些分子是被半透性脂质膜或与其类似的结构包围的分子聚集体。
这些生物分子聚集体能够呈现简单的繁殖和新陈代谢,从而设法使膜内部的化学组成与其外部环境保持不同。
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不同研究人员在实验室中进行的一些实验表明,使用由非生物分子产生的有机化合物作为构建基块,可以自发形成原生生物。
这些实验的例子是脂质体的形成,脂质体是被膜包围的小液滴的聚集体。当将脂质添加到水中时会形成这些。当添加其他类型的有机分子时,也会发生这种情况。
可能会在益生元时期的池塘中形成脂质体状液滴,这些液滴会随机掺入一些氨基酸聚合物。
如果聚合物使某些有机分子可透过膜,则可以选择性地掺入所述分子。
特性与特征
推定的原生物可以由疏水分子形成,这些疏水分子以双层(两层)的形式组织在液滴的表面,让人联想到当今细胞中存在的脂质膜。
维基共享资源中的LadyofHats的Mariana Ruiz Villarreal
半透膜
由于该结构是选择性可渗透的,因此脂质体可能会溶胀或收缩,具体取决于介质中溶质的浓度。
也就是说,如果脂质体暴露于低渗环境(细胞内浓度较高),则水会进入结构,使脂质体溶胀。相反,如果介质是高渗的(细胞浓度较低),则水会流向外部介质。
这种特性并非脂质体独有,它也可以应用于生物体的实际细胞。例如,如果红细胞暴露于低渗环境,它们可能会爆炸。
兴奋性
脂质体可以膜电位的形式存储能量,膜电位是整个表面的电压。该结构可以以类似于神经系统神经元细胞中发生的过程的方式释放电压。
脂质体具有活生物体的几个特征。但是,这与声称脂质体还活着并不相同。
起源
各种各样的假设试图解释益生元环境中生命的起源和演变。讨论原型生物起源的最杰出的假设将在下面描述:
肝素和霍尔丹假说
1924年,亚历山大·奥帕林(Alexander Oparin)和1928年,约翰·DS·霍尔丹(John DS Haldane)提出了关于生物化学进化的假说。
该假设假设,益生元大气中缺乏氧气,但会强烈还原,由于存在能源,大量氢气会导致有机化合物的形成。
根据这个假设,随着地球的冷却,火山喷发的蒸汽凝结成大雨,不断降雨。当水倒下时,它带有矿物质盐和其他化合物,形成了著名的原始汤或营养汤。
在这种假设的环境中,可能会形成称为益生元化合物的大分子复合物,从而导致细胞系统日益复杂。肝素称这些结构为原生物。
随着原生物的复杂性增加,他们获得了传播遗传信息的新能力,而Oparin则将eubionts命名为这些更高级的形式。
米勒和尤里实验
1953年,在肝素假定后,研究人员Stanley L. Miller和Harold C. Urey进行了一系列实验,以验证从简单的无机材料开始的有机化合物的形成。
Miller和Urey设法创建了一个实验设计,该实验设计可在Oparin提出的条件下小规模模拟益生元环境,并设法获得一系列化合物,例如氨基酸,脂肪酸,甲酸,尿素等。
原生生物的遗传物质
RNA世界
根据当前分子生物学家的假设,原生生物携带RNA分子而不是DNA分子,从而使它们能够复制和存储信息。
除了在蛋白质合成中起基本作用外,RNA还可以充当酶并进行催化反应。由于这种特性,RNA被证明是原生生物中第一个遗传物质。
能够催化的RNA分子称为核酶,可以复制具有短片段RNA的互补序列,并介导剪接过程,消除了序列片段。
内部具有催化RNA分子的原生物与缺少该分子的同系物不同。
万一原始生物体能够生长,分裂并将其RNA传递给其后代,则达尔文自然选择过程可以应用于该系统,带有RNA分子的原生生物将增加它们在种群中的频率。
尽管这种原生生物的出现不太可能,但有必要记住,早期地球的水体中可能已经存在数百万种原生生物。
DNA的外观
与RNA分子相比,DNA是一种更加稳定的双链分子,而RNA分子易碎且复制不精确。随着原型生物的基因组大小的增加,这种在复制方面的准确性变得更加必要。
在普林斯顿大学,研究员弗里曼·戴森(Freeman Dyson)提出,DNA分子本来可以是短结构,但可以借助具有催化特性的随机氨基酸聚合物来复制它们。
这种早期复制可能发生在已存储大量有机单体的生物体内。
DNA分子出现后,RNA可能开始发挥其当前的翻译中介作用,从而创造了“ DNA世界”。
参考文献
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