Protoćelija

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu

Protoćelija ili protobiont je je samoorganizirana, endogeno uređena, sferna zbirka lipida predstavljena kao odskočna daska prema porijeklu života.[1][2] Centralno pitanje u evoluciji je kako su nastale prve jednostavne protoćelije i kako se one mogle razlikovati u reproduktivnom ishodu, omogućujući na taj način akumuliranje novih bioloških pojava tokom vremena, tj. biološke evolucije. Iako funkcionalni protokol još nije postignut u laboratorijskim okruženjima, čini se da je nadomak cilj razumijevanja procesa.[3][4][5][6]

Pregled[uredi | uredi izvor]

Prve ćelije vjerovatno su nastale kada su se pojavile membrane koje formiraju zatvorene nakupine samopdržive žive supstance, koje su odvojene od vanjskog okruženja, te tako ćeliji daju funkcionalno specijalizirani vodeni prostor. Kako je lipidni dvosloj membrana nepropusan za većinu hidrofilnih molekula (rastvorenih u vodi), ćelije imaju membranske transportne sisteme kojim postižu unos hranljivih molekula kao i ispuštanje otpada.[7]

Bilo je vrlo je izazovno graditi protoćelije iz molekularnih sklopova. Važan korak u tome je postizanje dinamike vezikula koje su relevantne za ćelijske funkcije, kao što su zaštita autonomnosti membranama i samorazmnožavanje, koristeći amfifilne molekule. Na primitivnoj Zemlji brojne kemijske reakcije organskih spojeva proizvele su osnovne sastojke života. Ove supstance, amfifilne molekule mogu biti prvi korak u evoluciji od molekularnog sklapanja do ćelijskog života.[8][9] Korak od vezikula prema protoćeliji može biti razvijanje samoobnavljajućih vezikula zajedno sa metaboličkim sistemom. Živi sistemi se i razlikuju od neživih po svojoj autonomnosti (organizma), autoregulaciji i autoreprodukciji (razmnožavanju).[10]

Vjerovatni počeci: Geotermalni bazeni i glina[uredi | uredi izvor]

Poprečni presjek tečnog lipidnog dvosloja koji je u potpunosti sastavljen od fosfatidilholina

Naučnici su predložili da je život započeo u hidrotermalnim okruženjima u dubokom moru, ali studija iz 2012. sugerira da unutrašnji bazeni kondenzovane i hlađene geotermalne pare imaju idealne karakteristike za početak života. .[11] Zaključak se zasniva uglavnom na hemiji savremenih ćelija, gde je citoplazma bogata ionima kalija, cinka, mangana i fosfata, koji nisu široko rasprostranjeni u morskim sredinama. Takvi uslovi, tvrde istraživači, postoje samo tamo gde vruća hidrotermalna tečnost dovodi ione na površinu – mjesta kao što su gejziri, uvale s blatom, fumarole i druga geotermalna okruženja. Unutar ovih bazena za isparavanje i bubrenje, voda natopljena ionima cinka i mangana mogla se sakupljati, hladiti i kondenzirati u plitkim bazenima i mlakama i kaljužama. Druga studija 1990-tih pokazala je da montmorilonitska glina može pomoći u stvaranju lanaca RNK od čak 50 nukleotida spojenih spontano u jednu molekulu RNK. Kasnije, u 2002., otkriveno je da je, dodavanjem montmorillonita u rastvor micela (lipidne globule) masne kiseline, glina ubrzala stopu stvaranja vezikula 100 puta više.

Istraživanja su pokazala da neki minerali mogu katalizirati postepeno stvaranje ugljikovodičnih repova masnih kiselina iz plinova vodika i ugljik-monoksida – plinova koji se mogu izbaciti iz hidrotermalnih otvora ili gejzira. Masne kiseline različitih dužina na kraju se oslobađaju u okolnu vodu, ali za stvaranje vezikula potrebna je veća koncentracija masnih kiselina, pa se sugerira da je formiranje protoćelija započelo u kopnenim hidrotermalnim otvorima kao što su gejziri, udubljenja sa blatom, fumarolama i drugim geotermalnim uvjetima u kojima voda isparava i koncentrira rastvor.[12][13]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Chen, Irene A.; Walde, Peter (juli 2010). "From Self-Assembled Vesicles to Protocells". Cold Spring Harb Perspect Biol. 2 (7): a002170. doi:10.1101/cshperspect.a002170. PMC 2890201. PMID 20519344.
  2. ^ Garwood, Russell J. (2012). "Patterns In Palaeontology: The first 3 billion years of evolution". Palaeontology Online. 2 (11): 1–14. Pristupljeno 25. 6. 2015.
  3. ^ National Science Foundation (2013). "Exploring Life's Origins - Protocells". Pristupljeno 18. 3. 2014.
  4. ^ Chen, Irene A. (8. 12. 2006). "The Emergence of Cells During the Origin of Life". Science. 314 (5805): 1558–1559. doi:10.1126/science.1137541. PMID 17158315.
  5. ^ Zimmer, Carl (26. 6. 2004). "What Came Before DNA?". Discover Magazine: 1–5.
  6. ^ Rasmussen, Steen (2. 7. 2014). "Scientists Create Possible Precursor to Life". A Letters Journal Exploring the Frontiers of Physics. Volume 107, Number 2, July 2014. Astrobiology Web. Pristupljeno 24. 10. 2014.
  7. ^ Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Morgan, David; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2014). Molecular Biology of the Cell (6 izd.). New York: Garland Science. ISBN 9781317563754. Pristupljeno 15. 6. 2018.
  8. ^ Deamer, D.W.; Dworkin, J.P. (2005). "Chemistry and Physics of Primitive Membranes". Top. Curr. Chem. 259: 1–27.
  9. ^ Walde, P (2006). "Surfactant Assemblies and their various possible roles for the origin(s) of life". Orig. Life Evol. Biosph. 36: 109–150. doi:10.1007/s11084-005-9004-3.
  10. ^ Sakuma, Yuka; Imai, Masayuki (2015). "From Vesicles to Protocells: The Roles of Amphiphilic Molecules". Life. 5 (1): 651–675. doi:10.3390/life5010651. PMC 4390873. PMID 25738256.
  11. ^ Switek, Brian (13. 2. 2012). "Debate bubbles over the origin of life". Nature - News.
  12. ^ Szostak, Jack W. (4. 6. 2008). "Researchers Build Model Protocell Capable of Copying DNA". HHMI News. Howard Hughes Medical Institute.
  13. ^ Cohen, Philip (23. 10. 2003). "Clay's matchmaking could have sparked life". New Scientist. Journal reference: Science (vol 302, p 618 )

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]

  • "Protocells: Bridging Nonliving and Living Matter." Edited by Steen Rasmussen, Mark A. Bedau, Liaochai Chen, David Deamer, David Krakauer, Norman, H.Packard and Peter F. Stadler. MIT Press, Cambridge, Massachusetts. 2008.
  • "Living Chemistry & A Natural History of Protocells." Synth-ethic: Art and Synthetic Biology Exhibition (2013) at the Natural History Museum, Vienna, Austria.
  • Kenyon, DH; Nissenbaum, A (Apr 1976). "Melanoidin and aldocyanoin microspheres: implications for chemical evolution and early precambrian micropaleontology". J Mol Evol. 7 (3): 245–51. doi:10.1007/bf01731491. PMID 778393.