Origem e propriedades dos protobiontes

O protobiontes são complexos biológicos que, segundo algumas hipóteses relacionadas à origem da vida, precedem as células. Segundo Oparín, estes são agregados moleculares rodeados por uma membrana lipídica semipermeável ou uma estrutura semelhante a ela.

Estes agregados moleculares bióticos poderiam apresentar uma reprodução simples e um metabolismo que conseguisse manter a composição química do interior da membrana diferente de seu ambiente externo.

Alguns experimentos realizados em laboratório por diferentes pesquisadores revelaram que protobiontes poderiam se formar espontaneamente usando compostos orgânicos criados a partir de moléculas abióticas como blocos estruturais.

Exemplos destas experiências são a formação de lipossomas, que são agregados de pequenas gotas rodeadas por membranas. Estes podem ser formados quando os lípidos são adicionados à água. Também ocorre quando outros tipos de moléculas orgânicas são adicionados.

Posso acontecer que gotículas semelhantes a lipossomas se formaram em tanques de tempos pré-bióticos e estas incorporaram aleatoriamente alguns polímeros de aminoácidos.

Caso os polímeros tornem certas moléculas orgânicas permeáveis ​​à membrana, seria possível incorporar as referidas moléculas de maneira seletiva.

Índice

• 1 Propriedades e características
  • 1.1 membranas semipermeáveis
  • 1.2 Excitabilidade
• 2 Origem
  • 2.1 Hipótese de Oparin e Haldane
  • 2.2 Experimento de Miller e Urey
• 3 Material genético de protobiontes
  • 3.1 Mundo do RNA
  • 3.2 Aparência do DNA
• 4 referências

Propriedades e características

Os supostos protobiontes poderiam ser formados a partir de moléculas hidrofóbicas que foram organizadas na forma de uma bicamada (duas camadas) na superfície de uma gota, lembrando as membranas lipídicas presentes nas células atuais.

Membranas semipermeáveis

Como a estrutura é seletivamente permeável, o lipossoma pode inchar ou desinsuflar dependendo da concentração de solutos no meio.

Ou seja, se o lipossoma for exposto a um meio hipotônico (a concentração dentro da célula é maior), a água entra na estrutura, inchando o lipossoma. Em contraste, se o meio é hipertônico (a concentração da célula é menor), a água se move para o ambiente externo.

Esta propriedade não é exclusiva dos lipossomas, também pode ser aplicada às células atuais de um organismo. Por exemplo, se os glóbulos vermelhos forem expostos a um meio hipotônico, eles podem explodir.

Excitabilidade

Os lipossomas podem armazenar energia na forma de um potencial de membrana, que consiste em uma voltagem através da superfície. A estrutura pode descarregar a voltagem de uma maneira que lembra o processo que ocorre nas células neuronais do sistema nervoso.

Os lipossomas possuem várias características de organismos vivos. No entanto, não é o mesmo que dizer que os lipossomas estão vivos.

Origem

Existe uma grande diversidade de hipóteses que buscam explicar a origem e a evolução da vida em um ambiente pré-biótico. Em seguida, descreveremos os postulados mais destacados que discutem a origem dos protobiontes:

Hipótese de Oparin e Haldane

A hipótese sobre a evolução bioquímica foi proposta por Alexander Oparin em 1924 e por John D. S. Haldane em 1928.

Este postulado assume que a atmosfera prebiótica carecia de oxigênio, mas estava reduzindo fortemente, com grandes quantidades de hidrogênio que levaram à formação de compostos orgânicos graças à presença de fontes de energia.

Segundo essa hipótese, quando ocorreu o resfriamento da Terra, o vapor das erupções vulcânicas se condensou, precipitando-se como fortes e constantes chuvas. Quando a água caiu, arrastou sais minerais e outros compostos, dando origem à famosa sopa primigenia ou caldo nutritivo.

Nesse ambiente hipotético, grandes complexos moleculares chamados compostos prebióticos, que originaram sistemas celulares cada vez mais complexos, poderiam se formar. Oparin chamou essas estruturas de protobiontes.

À medida que os protobiontes aumentaram sua complexidade, adquiriram novas capacidades para transmitir informação genética, e Oparin deu o nome de eubiontes a essas formas mais avançadas.

Experiência de Miller e Urey

Em 1953, após os postulados de Oparin, os pesquisadores Stanley L. Miller e Harold C. Urey desenvolveram uma série de experimentos para verificar a formação de compostos orgânicos a partir de materiais inorgânicos simples.

Miller e Urey conseguiram criar um desenho experimental que simulou ambientes prebióticos com as condições propostas por Oparin em pequena escala, obtendo uma série de compostos como aminoácidos, ácidos graxos, ácido fórmico, uréia, entre outros.

Material genético de protobiontes

Mundo de RNA

Segundo a hipótese dos atuais biólogos moleculares, os protobiontes transportavam moléculas de RNA, em vez de moléculas de DNA, o que lhes permitia replicar e armazenar informações.

Além de ter um papel chave na síntese da proteína, ARN também pode comportar-se como uma enzima e efectuar as reacções de catálise. Por este ARN candidato característica que é indicado para ser as primeiras protobiontes material genético.

moléculas de RNA capazes de catálise são chamadas ribozimas e pode produzir cópias com sequências complementares de trechos curtos de ARN e mediar o processo de emendaA remoção de secções da sequência.

Um protobionte apresentando no seu interior uma molécula de ARN catalítica variou entre os seus homólogos que não tinham esta molécula.

Se o protobionte podia crescer, dividir e transmitir o ARN para a sua descendência, processa selecção natural Darwiniana pode ser aplicada a este sistema, e protobiontes com moléculas de ARN aumentam a sua frequência na população.

Embora a aparência deste protobionte pode ser muito improvável, ele se lembra de que pode ter existido milhões de protobiontes em corpos d'água da Terra primitiva.

aparência DNA

O DNA é uma molécula de cadeia dupla muito mais estável em comparação com a molécula de ARN, que é frágil e replicado de forma imprecisa. Esta precisão propriedade em termos de replicação tornou-se mais necessário quanto os genomas de protobiontes aumentou de tamanho.

Em Princeton University, o pesquisador Freeman Dyson proposto que as moléculas de ADN poderiam ter sido estruturas curtas, ajudados no seu replicação por polímeros de aminoácidos aleatórios com propriedades catalíticas.

Este replicação precoce pode ocorrer dentro protobiontes que tinha armazenados quantidades elevadas de monómeros orgânicos.

Após o aparecimento da molécula de DNA, RNA poderia começar a jogar suas funções atuais como tradução intermediários, criando assim o "mundo de DNA."

Referências

1. Altstein, A. D. (2015). A hipótese Progene: o mundo nucleoproteína e como a vida começou. Biologia direto, 10, 67.
2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B.E. (2003). Biologia: vida na terra. Educação Pearson.
3. Campbell, A. N., & Reece, J. B. (2005). Biologia Editorial Panamericana Medical.
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