protobionts yang kompleks biologis sesuai dengan beberapa hipotesis mengenai asal usul kehidupan, mendahului sel. Menurut Oparín, ini adalah agregat molekuler yang dikelilingi oleh membran lipid semi-permeabel atau struktur yang mirip dengannya.
Agregat molekul biotik ini dapat menghadirkan reproduksi sederhana dan metabolisme yang berhasil mempertahankan komposisi kimia bagian dalam membran yang berbeda dari lingkungan luarnya.
Sumber: pixabay.com
Beberapa percobaan yang dilakukan di laboratorium oleh peneliti yang berbeda telah mengungkapkan bahwa protobion dapat terbentuk secara spontan menggunakan senyawa organik yang dibuat dari molekul abiotik sebagai bahan penyusunnya .
Contoh percobaan ini adalah pembentukan liposom, yang merupakan kumpulan tetesan kecil yang dikelilingi oleh membran. Ini dapat terbentuk ketika lipid ditambahkan ke air. Itu juga terjadi ketika jenis molekul organik lain ditambahkan.
Mungkin terjadi bahwa tetesan seperti liposom terbentuk di kolam waktu prebiotik dan ini secara acak menggabungkan beberapa polimer asam amino.
Jika polimer membuat molekul organik tertentu permeabel ke membran, adalah mungkin untuk secara selektif menggabungkan molekul tersebut.
Indeks artikel
Properti dan karakteristik
Protobion diduga dapat dibentuk dari molekul hidrofobik yang diatur dalam bentuk bilayer (dua lapisan) pada permukaan setetes, mengingatkan pada membran lipid yang ada dalam sel saat ini.
Oleh Mariana Ruiz Villarreal, LadyofHats [Domain publik], dari Wikimedia Commons
Membran semipermeabel
Karena strukturnya selektif permeabel, liposom dapat membengkak atau mengempis tergantung pada konsentrasi zat terlarut dalam medium.
Artinya, jika liposom terkena lingkungan hipotonik (konsentrasi di dalam sel lebih tinggi), air memasuki struktur, pembengkakan liposom. Sebaliknya, jika medianya hipertonik (konsentrasi sel lebih rendah), air bergerak menuju media eksternal.
Properti ini tidak unik untuk liposom, itu juga dapat diterapkan pada sel-sel organisme yang sebenarnya. Misalnya, jika sel darah merah terkena lingkungan hipotonik, mereka bisa meledak.
Sifat dpt dirangsang
Liposom dapat menyimpan energi dalam bentuk potensial membran, yaitu tegangan melintasi permukaan. Struktur tersebut dapat melepaskan tegangan dengan cara yang mengingatkan pada proses yang terjadi pada sel-sel saraf sistem saraf .
Liposom memiliki beberapa karakteristik organisme hidup. Namun, itu tidak sama dengan mengklaim bahwa liposom itu hidup.
Sumber
Ada beragam hipotesis yang berusaha menjelaskan asal usul dan evolusi kehidupan di lingkungan prebiotik. Postulat paling menonjol yang membahas asal usul protobion akan dijelaskan di bawah ini:
Hipotesis Oparin dan Haldane
Hipotesis tentang evolusi biokimia diajukan oleh Alexander Oparin pada tahun 1924 dan oleh John DS Haldane pada tahun 1928.
Postulat ini mengasumsikan bahwa atmosfer prebiotik kekurangan oksigen, tetapi sangat tereduksi, dengan sejumlah besar hidrogen yang mengarah pada pembentukan senyawa organik berkat adanya sumber energi.
Menurut hipotesis ini, saat bumi mendingin, uap dari letusan gunung berapi mengembun, mengendap sebagai hujan lebat dan terus-menerus. Ketika air turun, ia membawa garam mineral dan senyawa lainnya, sehingga memunculkan sup primal atau kaldu nutrisi yang terkenal .
Dalam lingkungan hipotetis ini, kompleks molekul besar yang disebut senyawa prebiotik dapat terbentuk, menciptakan sistem seluler yang semakin kompleks. Oparin menyebut struktur ini sebagai protobion.
Ketika protobion meningkat dalam kompleksitas, mereka memperoleh kemampuan baru untuk mengirimkan informasi genetik, dan Oparin memberi nama eubion pada bentuk yang lebih maju ini.
Percobaan Miller dan Urey
Pada tahun 1953, setelah postulat Oparin, peneliti Stanley L. Miller dan Harold C. Urey melakukan serangkaian percobaan untuk memverifikasi pembentukan senyawa organik mulai dari bahan anorganik sederhana.
Miller dan Urey berhasil membuat desain eksperimental yang mensimulasikan lingkungan prebiotik dengan kondisi yang diusulkan oleh Oparin dalam skala kecil, berhasil mendapatkan serangkaian senyawa seperti asam amino, asam lemak, asam format, urea, dan lain-lain.
Materi genetik dari protobion
dunia RNA
Menurut hipotesis ahli biologi molekuler saat ini, protobion membawa molekul RNA , bukan molekul DNA , yang memungkinkan mereka untuk mereplikasi dan menyimpan informasi.
Selain memiliki peran mendasar dalam sintesis protein, RNA juga dapat berperan sebagai enzim dan melakukan reaksi katalisis. Karena karakteristik ini, RNA adalah kandidat yang diindikasikan untuk menjadi materi genetik pertama dalam protobion.
Molekul RNA yang mampu mengkatalisis disebut ribozim dan dapat membuat salinan dengan rangkaian komplementer dari rangkaian pendek RNA dan memediasi proses penyambungan , menghilangkan rangkaian rangkaian tersebut.
Protobiont yang memiliki molekul RNA katalitik di dalamnya bervariasi dari homolognya yang tidak memiliki molekul ini.
Jika protobion dapat tumbuh, membelah, dan mengirimkan RNA kepada keturunannya, proses seleksi alam Darwinian dapat diterapkan pada sistem ini, dan protobion dengan molekul RNA akan meningkatkan frekuensinya dalam populasi.
Meskipun kemunculan protobiont ini mungkin sangat tidak mungkin, perlu diingat bahwa jutaan protobiont mungkin pernah ada di perairan awal bumi.
Penampilan DNA
DNA adalah molekul untai ganda jauh lebih stabil dibandingkan dengan molekul RNA, yang rapuh dan direplikasi imprecisely. Sifat akurasi dalam hal replikasi menjadi lebih penting sebagai genom protobiont meningkat dalam ukuran.
Di Universitas Princeton, peneliti Freeman Dyson mengusulkan bahwa molekul DNA bisa saja struktur pendek, dibantu dalam replikasi mereka oleh polimer asam amino acak dengan sifat katalitik.
Replikasi awal ini dapat terjadi di dalam protobion yang telah menyimpan sejumlah besar monomer organik.
Setelah kemunculan molekul DNA, RNA dapat mulai memainkan perannya saat ini sebagai perantara penerjemahan, sehingga menciptakan “dunia DNA”.
Referensi
- Altstein, AD (2015). Hipotesis progen: dunia nukleoprotein dan bagaimana kehidupan dimulai. Biologi Langsung , 10 , 67.
- Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). Biologi: Kehidupan di Bumi . pendidikan Pearson.
- Campbell, AN, & Reece, JB (2005). Biologi. Editorial Medica Panamericana.
- Gama, M. (2007). Biologi 1: Pendekatan Konstruktivis. Pendidikan Pearson.
- Schrum, JP, Zhu, TF, & Szostak, JW (2010). Asal usul kehidupan seluler. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi , a002212.
- Stano, P., & Mavelli, F. (2015). Model Protosel dalam Asal Kehidupan dan Biologi Sintetis. Kehidupan , 5 (4), 1700-1702.