Origin of Life Story kann seine fehlende Glied gefunden haben


Wie begann das Leben auf der Erde? Es wurde eines der größten Geheimnisse der modernen Biologie: wie die chemische Suppe gemacht haben, die auf der frühen Erde führen zu komplexe Moleküle existierten benötigt, um lebendige, Atmung Organismen zu erstellen? Nun, sagen Forscher, dass sie das fehlende Glied gefunden haben.

Zwischen 4,6 und 4,0 Milliarden Jahren gab es wahrscheinlich kein Leben auf der Erde. Die Oberfläche des Planeten war zunächst geschmolzenen und auch wenn es abgekühlt, wurde es von Asteroiden und Kometen pulverisiert bekommen. Alle, die es gab waren einfache Chemikalien. Aber vor etwa 3,8 Milliarden Jahren die Bombardierung gestoppt und Leben entstand. Die meisten Wissenschaftler glauben, der "letzte universelle gemeinsame Vorfahr" – die Kreatur aus der alles auf dem Planeten steigt – etwa 3,6 Milliarden Jahren erschien.

Aber genau wie diese Kreatur entstand lange verwirrt Wissenschaftler hat. Zum Beispiel führten zu der Informationsspeicherung Ribonukleinsäure oder RNA wie die Chemie der einfache kohlenstoffhaltige Moleküle? Informationen zu kodieren Proteine muss das RNA-Molekül gespeichert werden. (Proteine in der Biologie mehr als Muskelaufbau – regulieren sie auch eine Vielzahl von Prozessen im Körper.)

Die neue Forschung – die beinhaltet zwei Studien unter der Leitung von Charles Carter und unter der Leitung von Richard Wolfenden, beide von der University of North Carolina — schlägt eine Möglichkeit für RNA, die Produktion von Proteinen durch die Arbeit mit einfachen Aminosäuren zu kontrollieren, die nicht die komplexere Enzyme erfordert, die heute existieren. [7 Theorien über den Ursprung des Lebens auf der Erde]

Fehlende RNA zu verknüpfen

Diesen Link würde diese Lücke im Wissensaustausch zwischen der chemischen Ursuppe und die komplexe Moleküle benötigt, um Leben zu bauen. Aktuelle Theorien sagen, Leben auf der Erde begann in einer "RNS-Welt", bei der die RNS-Molekül geführt die Entstehung von Leben, erst später unter einen Rücksitz zu DNA, die das gleiche Endergebnis effizienter erreichen konnte. Wie DNA ist RNA ein Helix-förmigen Molekül, das können Sie speichern oder weitergeben von Informationen. (DNA ist eine doppelsträngige Helix, während RNA einzelsträngig.) Viele Wissenschaftler glauben die ersten RNA-Moleküle existierten in chemischen Ursuppe – wahrscheinlich lachen des Wassers auf der Oberfläche der Erde Milliarden von Jahren. [Foto-Timeline: wie die Erde gebildet]

Die Idee war, dass die ersten RNA-Moleküle aus Sammlungen von drei Chemikalien gebildet: ein Zucker (so genannte eine Ribose); eine Phosphatgruppe ein Phosphor-Atom mit Sauerstoffatomen verbunden ist; und eine Basis, die ein ringförmiges Molekül von Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff-Atomen ist. RNA benötigt auch Nukleotide, Phosphate und Zucker gemacht.

Die Frage: wie die Nukleotiden kamen zusammen in die suppenartige Chemikalien RNA zu machen? John Sutherland, Chemiker an der University of Cambridge in England veröffentlicht eine Studie im Mai in der Zeitschrift Nature Chemistry, die zeigte, dass zwei der vier Nukleotide eine Zyanid-basierte Chemie in RNA und viele Aminosäuren machen könnte.

Noch mehr Fragen, aber. Es war kein guter Mechanismus für die Umsetzung von Nukleotiden zusammen, um RNA zu machen. Auch schien es auf eine natürliche Weise für Aminosäuren aneinander und Form Proteine. Heute leistet Adenosintriphosphat (ATP) der Verknüpfung von Aminosäuren in Proteine, die durch ein Enzym namens Aminoacyl-tRNA Synthestase aktiviert. Aber es gibt keinen Grund anzunehmen, dass etwa vor Milliarden von Jahren gab es keine solche Chemikalien.

Außerdem haben Proteine gewissermaßen um richtig zu funktionieren geformt werden. Das heißt RNA hat zu ihrer Entstehung führen können – es zu "Code" für sie, wie ein Computer ein Programm, um eine Aufgabe zu tun hat.

Carter stellte fest, dass erst in den letzten zehn Jahren oder zwei, dass Wissenschaftler in der Lage waren, die Chemie zu duplizieren, die RNA macht Proteine im Labor bauen. "Im Grunde, der einzige Weg zu RNA war Menschen entwickeln zuerst," sagte er. "Es nicht es selbst tun."

Perfekte Größe

In eines der neuen Studien, Carter, schaute auf die Art und Weise ein Molekül "Transfer-RNA" oder tRNA namens, reagiert mit verschiedenen Aminosäuren.

Sie fanden, dass man Ende der tRNA könnte helfen Art Aminosäuren nach ihrer Form und Größe, während das andere Ende mit Aminosäuren eine gewisse Polarität anknüpfen konnte. Auf diese Weise könnten diese tRNA-Molekül diktieren wie Aminosäuren zusammen kommen, um Proteine zu machen sowie die endgültige Protein Form bestimmen. Das ist ähnlich wie das ATP-Enzym heute aktivieren den Prozess, der Aminosäuren in Form Proteine zusammen Streicher.

Carter sagte Leben Wissenschaft, dass die Möglichkeit, je nach Größe und Form zu unterscheiden, eine Art "Code" macht für Proteine, sogenannte Peptide, die helfen, um die Helixform der RNA zu bewahren.

"Es ist ein Zwischenschritt bei der Entwicklung der genetischen Codierung", sagte er.

In der anderen Studie Wolfenden und Kollegen getestet wie Proteine Falten in Reaktion auf die Temperatur, da Leben irgendwie aus einer sprichwörtlichen Hexenkessel von Chemikalien auf der frühen Erde entstand. Sie betrachteten Bausteine, Aminosäuren und wie sie in Wasser und Öl verteilen des Lebens – eine Qualität, die Hydrophobie genannt. Sie fanden, dass die Aminosäuren Beziehungen auch bei hohen Temperaturen beständig waren — die Form, Größe und Polarität der Aminosäuren sind wichtig wenn sie aneinandergereiht an Form Proteine, die bestimmte Strukturen haben.

"Was wir hier zu Fragen ist,"die Regeln des Faltens anders gewesen wäre?"" Wolfenden sagte. Bei höheren Temperaturen ändern einige chemische Beziehungen, da gibt es mehr thermische Energie. Aber das war hier der Fall.

Carter durch zeigen, die es möglich ist für tRNA zur Unterscheidung zwischen Molekülen, und die Links können ohne "Hilfe", denkt er hat einen Weg gefunden, für die Informationsspeicherung chemische Strukturen wie tRNA entstanden – ein entscheidendes Stück der Weitergabe genetischer Merkmale. In Kombination mit der Arbeit an Aminosäuren und Temperatur, bietet es Einblick in wie frühes Leben entwickelt haben könnte.

Diese Arbeit immer noch keine Antwort auf die ultimative Frage, wie das Leben begann, aber es zeigt einen Mechanismus für die Darstellung des genetischen Codes, die auf geerbte Charakterzüge, die Evolution ins Rollen zu bekommen.

Die beiden Studien sind in den 1 Juni-Ausgabe der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht.

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