Ursprung des Lebens: habe einen einfache Pumpenantrieb Prozess?

Eine neue Theorie schlägt vor, die ursprünglichen Lebensformen, die alles Leben auf der Erde links Tiefsee Abzüge wegen ihrer "Erfindung" einer kleinen Pumpe hervorbrachte. Diese primitiven zellulären Pumpen würde Leben spendenden chemische Reaktionen angetrieben haben.

Die Idee, in der Fachzeitschrift Cell, Dez. 20 detaillierte zwei Geheimnisse des Lebens Ursprungs erklären könnte: wie die frühesten Proto-Zellen macht chemische Reaktionen zu den organischen Bausteinen des Lebens; und wie haben sie verlassen Hydrothermalquellen Meere der frühen Erde besiedeln?

Autoren der neuen Theorie argumentieren die Umweltbedingungen in porösen Hydrothermalquellen — soweit erhitzt, mineralisch Meerwasser spuckt aus Rissen in der Ozean-Kruste – erstellt einen Farbverlauf in positiv geladenen Protonen, die als eine "Batterie" um die Schaffung von organischen Molekülen und Proto-Zellen Brennstoff diente.

Später, primitive zelluläre Pumpen allmählich entwickelt die Fähigkeit, eine andere Art von Farbverlauf verwenden – der Unterschied in der Natrium-Teilchen innerhalb und außerhalb der Zelle — als eine Batterie zur Stromversorgung des Bau komplexer Moleküle wie Proteine. Und Voilà, die Proto-Zellen die Tiefsee hydrothermalen Quellen verlassen konnte. [Bildergalerie: einzigartige Leben am Tiefsee Vents]

"Eine Kopplung von Proton Steigungen und Natrium-Gradienten könnte eine wichtige Rolle in der Entstehung des Lebens gespielt haben. Das ist wirklich cool, neue Sachen,"schrieb Jan Amend, ein Forscher an der University of Southern California, die nicht an der Studie beteiligt war, in einer e-Mail zu LiveScience. Die Studie die zunehmend populäre Vorstellung spiegelt wider, dass eine einfache, alltägliche Quelle der macht, nicht selten wie ein Blitzschlag die macht, Leben zunächst zu schaffen zur Verfügung gestellt haben könnte, sagte er.

Tiefsee-start

Viele Wissenschaftler glauben, Leben seinen Anfang rund 3,7 Milliarden Jahren in Tiefsee Hydrothermalquellen bekam. Aber herauszufinden, wie komplex, Kohlenstoff basierenden Lebensformen gebildet, dass ur Eintopf schwierig gewesen ist.

Irgendwie, spannte die Vorläufer des Lebens Kohlendioxid und Wasserstoff zur Verfügung unter diesen primitiven Bedingungen um die Bausteine des Lebens, wie Aminosäuren und Nukleotide (Bausteine von DNA) zu erstellen. Aber diese chemischen Reaktionen erfordern eine Stromquelle, sagte Studie Co-Autor Nick Lane, ein Forscher an der University College London.

Nun, schlagen Sie Lane und William Martin, des Institut für molekulare Evolution an der Heinrich-Heine-Universität in Deutschland, vor, die mineralischen Felswände im Meeresboden Öffnungen die Mittel zur Verfügung gestellt haben könnte.

Die Theorie geht: zum Zeitpunkt des Lebens Ursprung, der frühen Ozean war sauer und gefüllt mit positiv geladenen Protonen, während die Tiefsee Lüftungsschlitze bitter alkalische Flüssigkeit, die reich an negativ geladenen Hydroxid-Ionen ausgespuckt, Lane sagte LiveScience.

Die Lüftungsschlitze erstellt gefurcht, Eisen und Schwefel reiche Felswände voll von winzigen Poren, die die warmen alkalischen Vent Flüssigkeit aus dem Kühler, sauren Meerwasser getrennt. Die Schnittstelle zwischen den beiden erstellt einen Farbverlauf natürlich kostenlos.

"Es ist ein bisschen wie eine Batterie," sagte Lane LiveScience.

Das batteriebetriebene dann der chemische Umwandlung von Kohlendioxid und Wasserstoff in einfachen kohlenstoffhaltige Moleküle wie Proteine oder Aminosäuren. Schließlich fuhren die Steigung die Schaffung von Zellmembranen, komplizierte Proteine und Ribonukleinsäure (RNA), ein ähnlich der DNA-Molekül.

Verlassen die Lüftungsschlitze

Zu diesem Zeitpunkt primitive Zellen verwendet, die dünne, Serpentin Wände des Schlots neue kohlenstoffhaltige Moleküle zusammen in Vorläufer der Zellen Corral und kostenlos Gradienten in der Umgebung macht den Bau komplexer organischer Chemikalien verwendet.

Aber um den Schlot zu verlassen, primitive Zellen irgendwie zu einen Strom erzeugenden Farbverlauf mit ihnen tragen gebraucht hätte – denke, Akku-Pack. Um dieses Problem zu lösen, sah das Team vorhandenen Archaea Bakterien in der Tiefsee Öffnungen.

Diese Urformen Leben verwenden eine einfache Art der zellulären Pumpe, die Natrium aus der Zelle ziehen positiv geladenen Protonen im drückt. Das Team schlug vor, ein Vorläufer der zellulären Pumpe in den Membranen der Proto-Zellen entwickelt.

Die Membran begann sehr undicht, aber im Laufe der Zeit die Membranen langsam geschlossen wäre, verhindert, dass viel größere Natrium-Teilchen die Zelle verlassen, während kleinere Protonen noch Durchrutschen konnte. Das ermöglichte die Proto-Zellen noch die vorhandene Stromquelle in der Umgebung verwenden – kostenlos Farbverlauf – während die schrittweise Entwicklung eines unabhängigen Weg, um macht.

Schließlich, wenn die Poren komplett geschlossen, hätte die primitive Zellen eine Natrium-Pumpe, die ihre zellulären Reaktionen, wodurch komplexere Leben zu bilden antreiben könnte. Sie könnten dann ihren Geburtsort verlassen.

Testen die Idee, wird jedoch tückisch sein, Amend erzählt LiveScience. "Imitiert die natürliche Bedingungen im Labor ist viel schwieriger als es klingt."

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