17 ноември 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Ново обяснение за появата на живота на Земята

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 07 март 2017 в 12:0676880

Еволюцията е пълна със сценарии като този за кокошката и яйцето, но един от най-сложните е да се даде отговор дали животът е съществувал преди да има нуклеинови киселини.

Учени сега внасят още яснота, твърдейки, че преди да е имало живот, е имало метаболизъм, съобщава Science alert.

Изследователи от Масачузетския технологичен институт (Massachusetts Institute of Technology) и Бостънския университет (Boston University) твърдят, че имат нови доказателства за наличие на примитивни биохимични съединения без фосфат - съществен елемент от нуклеиновата киселина, стояща в основата на нашите генетични химически съединения. 

В публикация за научното издание Cell, изследователите докладват, че са идентифицирали редица алтернативни метаболични пътеки, които нямат нужда от фосфат и това откритие може да запълни дупката в нашите разбирания относно това как сложни органични съединения са се превърнали в живот на Земята.

Животът, както го дефинираме в наши дни, е основан на неперфектно копиращи се химикали - нещо, което изисква както оригинал, който да бъде копиран, така и средства, за да се улови достатъчно енергия за физическо пренареждане на прости основани на въглерод химикали в по-сложни форми. Въпросът е кое се е появило първо - химическият код, който може да еволюира в по-сложни форми, или сложни начини, които могат да използват енергия за превръщане на прости химикали в сложни органични съединения. 

В т.нар. хипотеза на РНК-света, вериги от свободно носеща се рибунуклеинова киселина (РНК) улесняват процеси, които можем да опишем като прекурсори на живота като полимерът поема ролята на ранни информационни модели и на химически механизъм. Проблемът с тази концепция е, че РНК не може да върши своята дейност без енергиен източник, което пък изисква поредица от химически реакции, които можем да наречем начална форма на метаболизъм. Освен това молекулата на РНК включва фосфат - молекула, която е здраво свързана със средата и трудна за вплитане в органичните съединения. 

Друга хипотеза за зараждането на живота предполага, че ранните форми на метаболитни химични реакции вече поглъщат енергия от околната среда - под формата на топлина или светлина - и я предават от една химична реакция на друга в една органична супа, освобождавана от клетъчните мембрани. Евентуално този примитивен метаболизъм се обединява с РНК преди постепенно да намери подслон в мембранни мехурчета, наречени “везикули” (vesicles) - обекти, които можем да разглеждаме като първите клетки

Метаболизмът в съвременните организми обаче е предимно в съединения като аденозинтрифосфат (ATP) and никотинамид-аденин-динуклеотид-фосфат (НАДФ или NADP), които отново съдържат тази проблемна фосфатна молекула. Алтернативните пътеки на метаболизма, които сега се отбелязват от учените в проучванията им, са базирани на молекули, с участието на сяра, която се е намирала в изобилие в океаните преди няколко милиарда години.

"Значимостта на тази работа е, че бъдещите опити да се разбере произхода на живота трябва да имат предвид конкретната възможност, че базирани на фосфата процеси, които са съществени в наши дни, може изобщо да не са съществували когато са започнали да се появяват първите подобни на живот процеси", отбелязва ученият Даниел Сегре (Daniel Segrè) от Бостънския университет. 

Идеята, че сярата е играла основна роля в ранната форма на метаболизъм, не е нова - в началото на 20-и век германският химик Гюнтер Вахтерсхаузер (Günter Wächtershäuser) допуска, че съединения на железния сулфид и никеловия сулфид могат да действат като катализатори за прикрепване на въглерода около вулканични отвори дълбоко в океана, действайки като прост метаболизъм за това, което наричаме "организми пионери".

Колкото и убедително да звучи всичко това, досега твърдите доказателства за различни реакции, включени в тази "хипотеза за свят от желязен сулфид", са оскъдни. "Липсващото до този момент беше доказателство, основано на данни, че тези ранни процеси, а не разпокъсаните реакции, могат да представляват силно свързана и относително богата примитивна метаболитна мрежа", обяснява Сегре.

Сегре и неговият екип прилагат дигитална системна биология - теоретичен подход, който се основава на математически модели за изследване на разнообразни пътеки от биохимичени реакции, за да определи осем съединения без фосфат, които са се намирали в изобилие в древните океани. След това използват алгоритъм за симулиране на примитивен метаболизъм, основан на тези химикали, който включва съединения с железен сулфид и сяра, наречени тиоестери, който позволява да се оцени по какъв начин може да се е появила група различни реакции. Изследователите откриват, че една основна мрежа от 315 реакции, включваща 260 метаболити, може да поддържа производството на обширен кръг от сложни органични съединения, необходими за живот, включително аминокиселини и карбоксилни киселини.

Тъй като ранните биохимични процеси не успяват да предоставят много доказателства от вкаменелости, учените трябва сами да сглобяват картината благодарение на такива математически модели. И макар това да не е достатъчно доказателство за възникване на живот без фосфат, въпреки това прибавя доказателство към възможността животът да е възникнал от химически процеси, от които повечето организми вече не се нуждаят. 

Прилагането на този вид проучвания се простира далеч отвъд допускането на това как може да се е зародил живота на планетата. "Идеята на анализирането на метаболизма като феномен на ниво екосистема или дори на ниво планета, а не просто на ниво организми, може да има и приложение към нашето разбиране на микробните общности", заключава Сегре. 


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Първото селфи в Космоса
Първото селфи в Космоса
11 ноември 2019 в 00:006128
Първото селфи в Космоса
Първото селфи в Космоса
11 ноември 2019 в 00:00
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.