К началу 2000-х годов, ученые выделили две основные идеи о том, как жизнь может развиваться. Сторонники “мира РНК” был убежден, что жизнь началась с самовоспроизведения молекул. В то же время, ученые в области “метаболизма первого” я думаю, что жизнь могла появиться в гидротермальных источниках на дне океана. И по-прежнему на острие третья идея.

Первая часть: как сделать клетку?

Вторая часть: разделение в рядах ученых

Третья часть: поиск первого Репликатора

Часть четвертая: энергия протонов

Каждое живое существо на Земле состоит из клеток. Каждая клетка является по существу мяч мягкий, погремушка, с твердой наружной стены или “диафрагма”. Задача клетки-держать все необходимые элементы вместе. Если наружная стена сломана, внутренних дел утечек и клетка погибнет — как он был разрушен.

Наружная стенка клеток настолько важна, что некоторые исследователи происхождения жизни и даже я думаю, что вы пришли в первую очередь. Считаю, что подход “генетика первого”, что мы представили во второй части, и “метаболизм первого”, который мы представили в четвертой части, ошибочное. Альтернативой сначала “обособление”, — приводятся Пьера Луиджи Луизи, Университет Рома Тре, Рим, Италия.

Все живые существа состоят из клеток

Идея Луизи простых, и трудно обсуждать. Как вы собираетесь создать метаболической системы или самовоспроизведения РНК, каждая из которых основана на наличии большого количества химических продуктов в одном месте, если не первый, чтобы сделать контейнер, который содержит все молекулы вместе.

Если вы согласны с этим, есть только один способ, вы могли бы начать жизнь. Как-то, в жару и бури начала Земля, различных видов сырья, образовались в толще клеток или “протоклетки”. Осталось только повторить это в лаборатории, чтобы создать простую живую клетку.

Идеи луизи можно проследить до Александр Опарин и рождение науки в зарождении жизни в СССР, о котором мы говорили в первой части. Опарин подчеркнул тот факт, что некоторые вещества вызывают сгустки крови — coacervate — который может содержать другие вещества для интерьера. Было высказано предположение, что coacervate была первой протоклетки.

Любые жирные или маслянистые вещества в виде сгустков или пленки в воде. Эти химические вещества, известные как липиды. В результате, гипотеза, что они начали жизнь, называется “липидный мир”.

Но только в виде сгустков, не хватает. Должна быть стабильной, чтобы иметь возможность делиться на подгруппы-кластеры и хоть немного контролировать то, что происходит внутри и снаружи, без комплексов, белков, которые используют современные клетки для этих задач.

Надо было собрать эти протоклетки все необходимые материалы. Несмотря на многочисленные попытки на протяжении многих лет, Луизи никогда ничего не делал, даже немного убедительно. И тогда, в 1994 году, он решился сделать смелое допущение. Он предположил, что первые протоклетки должны были содержать РНК. Кроме того, эта РНК была возможность играть в протоклетки.

Когда клетка еще есть

И вот, его гипотеза стала очень сложной и далекой от чисто первый подход “компартментализации”. Но Луизи действительную точку.

Клетка с наружными стенами, но без внутренностей, мало. Возможно, вы могли бы поделиться с дочерним клеткам, но не передавать любую информацию о себе для потомков. Она может начать развиваться и усложняться только при наличии определенных генов.

Вскоре идея нашла сильного сторонника в лице Джек Шостак, работа на “мире РНК” мы изучали в третьей части. Луизи был членом поля сначала “обособление”, Шостак поддержку “генетика” и на протяжении многих лет, которые не были лицом к лицу.

Почти все одноклеточные жизнь

“Мы познакомились на конференции по теме происхождение жизни и начал эти долгие дискуссии о том, что было важно и то, что пришел первым”, – говорит Шостак. “Наконец, мы поняли, что клеток было две. Мы пришли к общему мнению, что в происхождении жизни, важно иметь компартментализации, а также генетические системы”.

В 2001 году, и Луизи Шостак обозначим свое видение этого унифицированного подхода. В статье, опубликованной в Natire, они сказали, что это должно быть возможным, чтобы создать простую живую клетку с нуля, поставив репликации РНК в нормальной капли жира.

Это была радикальная идея. Очень скоро, Шостак решил полностью посвятить себя. Рассуждения о том, что “мы не можем представить эту теорию, он ничем не подкреплен”, он решил начать эксперименты с протоклетками.

Два года спустя, Шостак и его коллеги объявили о большом успехе.

Везикулы простой контейнеров, которые состоят из липидов

Они экспериментируют с везикулами: сферические капли с двух слоев жирных кислот на внешней стороне и в центре жидкого ядра. Пытаясь найти способ, чтобы ускорить создание везикул, они добавили небольшие кусочки глины под названием монтмориллонит. Волдыри начали формироваться примерно в 100 раз быстрее. Поверхность глины выступает в качестве катализатора, в качестве своеобразного фермента.

Кроме того, пузырьки могут поглощать частицы montmorilonite и цепей РНК с поверхности глины. Теперь эти протоклетки были гены и катализатор, и все это из простого дополнения. Решение добавить монтмориллонита не только. В течение нескольких десятилетий, многие из этих работ предположили, что монтмориллонит и подобных глин может быть важно для возникновения жизни.

Кусок монтмориллонита

Монтмориллонит-это обычная глина. В настоящее время используется в самых разных случаях, это даже кошачьего туалета делают. Она образуется, когда вулканический пепел разрушает климат. С начало земля была полна вулканов, кажется вероятным, что это было большое монтмориллонита.

Еще в 1986 году, химик Джеймс Феррис показали, что монтмориллонит действует как катализатор, который помогает сформировать органических молекул. Позже было установлено, что глина ускоряет процесс формирования мирнк.

И после удачи он предположил, что этот невзрачный глины могло бы быть место зарождения жизни. Шостак имел эту идею и включить ее в работу с монтмориллонита для строительства протоклетки. Год спустя, Шостак обнаружил, что его протоклетки могли выращивать для себя.

Чем больше молекулы РНК были в протоклетки, тем выше было давление на внешней стене. Кажется, что протоклетки желудке был обед, и был готов идти. Чтобы компенсировать это, протоклетка была больше жирных кислот и включить их в стены, делать опухла еще больше и ослабили напряженность.

Важно, взяли жирных кислот другие протоклетки, в которых РНК была меньше, чем договор. Если протоклетки, чтобы конкурировать, и в котором было больше РНК, победил. Но если протоклетки могут расти, можете поделиться? Если протоклетка Шостак играть?

Клетки делятся на два

Первые эксперименты Шостак показал, что метод деления протоклетки на самом деле. Если нажать в маленькое отверстие и вытянуть в трубочку, протоклетка рвется, образуя “дочь” протоклетки. Эта идея была хорошо, потому что он не присутствовал ни один сотовый механизм: только давление. Но это решение было не лучшим, потому что протоклетки бы потерять некоторые из содержания в процесс. Я также хотел сказать, что первые клетки могли только передавать protiskivayas через маленькие отверстия.

Есть много способов, чтобы вызвать пузырьки разделить. Например, вы можете добавить сильный поток воды. Осталось только сделать протоклетки, чтобы поделиться и не потерять кишки. В 2009 году Шостак и его ученик Чжу тинг найти решение. Они немного более сложные протоклетки с наружных стен в несколько слоев, напоминающие слои луковицы. Несмотря на эту сложность, эти протоклетки было по-прежнему легко создать.

Когда Чжу был их кормить жирных кислот, протоклетки увеличились и изменили форму, растягивая в длинную цепочку kinetophobia. После того, как протоклетки было достаточно долго, прост в применении достаточной силы, чтобы разбить его на десятки маленьких детей протоклетки.

Каждая дочь протоклетки, содержащие РНК родительского протоклетки и не терять РНК. Кроме того, протоклетки могли постоянно повторять цикл, филиал протоклетки расти и делиться. Это часть проблемы, кажется, решил.

В последующих экспериментах, Чжу и Шостак найти еще больше способов сделать протоклетки поделиться. Но все же протоклетки пропустить много. Луизи хотел протоклетки репликацию РНК, но РНК просто сидел, ничего не делая. Чтобы доказать, что его протоклетки могли быть первой жизни на Земле, Шостак нужно делать РНК внутри них играть.

Это было нелегко, так как, несмотря на десятилетия попыток, изложенные в третьей части, — никто не был в состоянии получить РНК копировать себя. Эта же проблема привела к Шостак в угол в ходе его первые работы в “мире РНК”, и никто не был способен ее решить. Поэтому он вернулся и перечитал Лесли Оргел, кто так долго работал на гипотезе мира РНК. В этих пыльных документов, найти ценные подсказки.

Оргел провел много времени с 1970-х до 1980-х годов, изучение копирование цепи РНК.

Первая клетка должна вместить химия жизни

На самом деле, все просто. Взять цепь РНК, свободные нуклеотиды. Затем, использование этих нуклеотидов, для подключения второй цепи РНК, комплементарной первой. Например, строка РНК “КГК”, она производит вспомогательную цепь “ГКГ”. После того как вы сделали два раза, вы получите копию оригинального “КГК”, только косвенно.

Оргел обнаружили, что в определенных обстоятельствах, цепи РНК могут быть скопированы в этот путь без помощи ферментов. Наверное, первая жизнь для создания копий своих генов.

К 1987 году Оргел мог взять цепь РНК длиной 14 нуклеотидов и для создания дополнительной длины цепочку из 14 нуклеотидов. Больше не могло быть сделано, но этого было достаточно, чтобы заинтриговать Шостак. Его ученик Катажина Ademola попытался запустить реакцию в протоклетки.

Они обнаружили, что этот тип реакции нуждаются в магнии. Но магний уничтожили протоклетки. По сути, это было простое решение: цитрат, который практически идентичен лимонной кислоты и присутствует во всех живых клетках.

В исследовании, опубликованном в 2013 году, были добавлены в цитрат и обнаружили, что он был завернут в магния, протоклетки защиту и позволяет схема, которой следует придерживаться, чтобы скопировать. Другими словами, они были в состоянии сделать, что Луизи была предложена в 1994 году. “Мы запустили химии репликации РНК внутри этих везикул жирные кислоты”, – говорит Шостак.

Протоклетки Шостак можете жить в сильном жару

Всего за десять лет исследований, команда Шостак удалось сделать невероятное.

Они создали протоклетки, которые сохраняют свои гены, в то время как отбирая полезные молекулы извне. Эти протоклетки могут расти и делиться, и даже конкурируют друг с другом. РНК можно играть внутри. С какой стороны ни посмотри, чтобы были похожи на первую жизнь.

Они были очень стабильны. В 2008 году группа Шостак обнаружили, что эти протоклетки могли выдержать нагрев до 100 градусов по Цельсию, а температура, которая убивает большинство современных клеток. Следовательно, эти протоклетки был похож на первый жизни, которые пережили сильную жару от постоянного воздействия метеорита.

“Шостак делает большую работу”, – говорит Государственный Mulkidzhanian.

Однако, на первый взгляд, подход Шостак идет против 40 лет исследований происхождения жизни. Вместо того, чтобы быть девушкой “первой репродукции” или “первое разделение”, он решил сделать две вещи.

Молекулы жизни крайне сложно

Это открывает путь к новому подходу в поисках источника жизни — единого, унифицированного, единого подхода. Это должно покрыть все возможности первой жизни. Эта гипотеза является “первым” уже собрано достаточно доказательств и может решить все проблемы, существующие идеи. Подробнее об этом в следующей части.

Загадка происхождения жизни на Земле. Часть пятая: так как был создан в тюрьме?
Илья Хель

Комментарии запрещены.

Навигация по записям