Protoćelija
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
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
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
Vanjski linkovi
- "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.