FLUJO DE ENERGÍA Y EL ORIGEN DE LA VIDA
La perspectiva geofísica pregunta cómo se originó gin of life was constrained by the physical envila vida si se vió limitada por el entorno físico en aquel timetiempo.
LA TIERRA ARCAICA
Las explicaciones para el enigma propuestas anteriormente han incluido la destrucción por caída masiva de meteoritos, y la posibilidad de que la Tierra primitiva fuera un mar de magma al rojo vivo en el que no se podían formar rocas.
El presente análisis sugiere otro escenario. Los investigadores utilizaron un nuevo y sofisticado instrumento para analizar proporciones isotópicas del litio en circones de una zona muy antigua de la Tierra, ubicada en Australia occidental. Comparando estas huellas químicas con las composiciones de litio en circones de la corteza continental y rocas primitivas similares al manto terrestre, encontraron evidencias de que, en su juventud, el planeta ya tenía rudimentos de continentes, temperaturas relativamente frescas, y agua líquida. Por aquel entonces, fue cuando los circones australianos se formaron.
Las "firmas" del litio en los circones también contienen señales de exposición de la roca en la superficie de la Tierra, y del deterioro ejercido por el clima y el agua, identificadas por niveles bajos de un isótopo pesado del litio.
Los hallazgos sugieren que la extensa erosión podría haber destruido las rocas más primitivas de la Tierra.
El dióxido de carbono de la atmósfera puede combinarse con agua para formar ácido carbónico, que cae como lluvia ácida. Se cree que la atmósfera de la Tierra temprana tuvo niveles sumamente elevados de dióxido de carbono, quizá 10.000 veces más que ahora.
¿QUÉ ES APROPIADO EN LA ESCALA PROBIÓTICA EN LA EVOLUCIÓN DE LOS ESCENARIOS?
Escenarios para el origen de la vida puede centrarse en la escala mundial, local regions, or microenvironments. las regiones locales, o microambientes. The assumption of a La asunción de una global scale requires that organic concentrations in the entire escala global requiere que las concentraciones de orgánicos en todo el ocean must be taken into account. mar hay que tener en cuenta. If this assumption is made, Si esta suposición se hace, concentraciones plausibles resultantes de las reacciones de síntesis turn out to be very dilute, in the nanomolar to micromolar resultan ser muy diluida, en nanomolares de micromolar rangeárea de distribución. Even under the most favorable conditions of a reducing Incluso bajo las favorables condiciones la mayor parte de una reducción de atmosphere, global concentrations of amino acids might reach atmósfera, las concentraciones globales de aminoácidos podría llegar a only 100
¿Agua dulce o agua de mar como medio de reacción?
El agua de mar es Una Mezcla de sales relativamente alta fuerza iónica-mineral, y este hecho conduce a experde Alta Resistencia ventas Ionica Minerales, Este y conducir un hecho "dificultades experimentales que aún no han sido Dificultades addressedimental Que aun" no abordados Sido han. Por Ejemplo unample ex-Por, el calcio y el magnesio en agua de mar tienden a pre-Amplio, El calcio y El MAGNESIO es agua de mar tienden una pre-precipitar una variedad de aniones, incluyendo itselfprecipitar Una Variedad de aniones fosfato, incluyendo El fosfato de Sí Mismo. En el en el caso particular de los lípidos simples, agua de mar es "agua dura" ancaso particular, de los lípidos simples, agua de mar es "agua dura" y los ácidos grasos presentes rápidamente se agregan en insolubllos Ácidos grasos Presentes rapidamente sí agregan en insolubles curdscuajada . Otra consideración es que la elevada osmolaridad.
La disponibilidad de fosfato Prebiótico
El fosfato de nutrientes es Una primarialimiting en la biosfera actual, y es interesante la limitación de Nutrientes en la biosfera actual, y es Interesante para preguntar si hay disponibilidad de fosfato también podría haber sido limitante párr Preguntar si heno Disponibilidad de fosfato Also Haber Sido podria limitante para la química de síntesis prebiótica que condujo a la phosphorylatepara Síntesis Química prebiótica Que condujo una compuestos fosforilado. Compuestos Debido solubilidad una Limitada la acuosa de sales de fosfato de calcio al pH osolubilidad acuosa de ventas de fosfato de calcio de pH del agua de mar en El de y la inaccesibilidad de la mayor parte de la corteza de aqueouagua de mar y la inaccesibilidad de la Mayor Parte de la corteza una solución acuosa, sólo una pequeña fracción de fosfato está en la corteza facsoluciones, Solo Una Pequeña Fracción de fosfato de la corteza es de hecho "disponibles Reacciones biológicas de Las reactionsdisponible párr Biológicas.
COMPUESTOS ORGANICOS
En la Tierra primitivaEl clásico de los experimentos de Miller y Urey mostraron thaexperimento Clásico de Miller y Urey demostró queimpressive rendimientos de los aminoácidos podrían obtenerse rendimientos impresionantes uno de los Aminoácidos podria obtenerse Una mezcla de gases reducidos fue expuesto a una descarga eléctrica-Mezcla de gases reducidos estuvo expuesto una descarga Eléctrica-Una chargecarga. La mezcla se supone que es una simulación de la La Mezcla sí supone Que es Una simulación de la atmósfera terrestre original, que, por analogía con thatmósfera terrestre original, Que, Por Analogía planetas exteriores en contra, habría contenido de hidrógeno, methaneplanetas Exteriores, habria Contenido de Hidrógeno, metano, amonio, y El Vapor de Agua. En los flujos de energía suficientemente alta, como En Flujos de Alta Energía Suficiente, Como los sistemas de reducción de gases de cianuro de hidrógeno generan ansistemas de reduccion de gases de Cianuro de Hidrógeno formaldehído Generar y, que a su vez reaccionan a través de la sin formaldehído Strecker.
La idea de De Que Una Fracción significativa de los Compuestos de Carbono necesarios para el origen de la vida pudieron haber tenido un extraterrestrianecesarios PARA EL origen de la Vida pudieron Haber tenido origen extraterrestre de la ONU es alarmante, pero no hay duda de que los planetas acfuente Sorprendente es, Pero No Hay Duda De Que Los Planetas de memoria Desde una nebulosa de gas y Polvo alrededor de Principios de los Años Sol, de modo que, en realidad todos los elementos biogénicos primarios en theSol, de Modo Que, en Realidad de Todos los Elementos biogénicos primarios en El Tierra (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, anTierra (Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno, fósforo y azufre) tuvo un origen extraterrestre. Azufre) tuvo origen extraterrestre de la ONU. La única pregunta es cómo
FUENTES DE ENERGÍA PARA formas tempranas de vida
Al planteo de Las Fuentes de Energía available in El entorno Prebiótico ótica, lo primero que cabe preguntarse qué energmedio ambiente a escala mundial, en primer Lugar CABE preguntarse Qué Escala Mundial de la Energía flujos podría haber impulsado la evolución química líder toflujos podria Haber impulsado la Evolución Química Que conduce una vez más complejas moléculas orgánicas complejas molecules.cada Vez Orgánicas. La Figura muestra es-es La Muestra-ciente de regresión estima de las fuentes de energía, y está claro que energycálculos reportados luz de las Fuentes de dicha Energía, y ESTÁ claro Que La Energía luminosa es la más abundante de 2 a 3 órdenes de magnitude.es La Más Abundante Por una magnitud Órdenes de. Sin embargo, el embargo de pecado, la eficiencia con la cual las fuentes de energía son utilizadas para chemicalla Eficiencia La Que Las Fuentes de Energía sí utilizan párr la Indústria Química Síntesis también se debe considerar, de modo que otras formas ofSíntesis Also sí debe planteo, de Modo Que Otras Formas de energía, aunque menos abundante que la luz, se puede Energía significantde, aunque Menos Abundante Que la Luz, El Impulso de las Reacciones de Síntesis. Estos insumos energéticos mundiales han insumos Estós Energéticos Mundiales Han sido incorporados a una variedad de esquemas que conduzcan a Incorporado en Una Variedad de Esquemas Que conduzcan una síntesis de compuestos orgánicos simples, y se estima de ca-la Síntesis de Compuestos Orgánicos simples,
Si asumimos membranas cuentos Que fueron suficientemente impermeable a los iones de desarrollar electroquímica iosuficientemente un impermeable de Los tonalidades de desarrollar Electroquímica de ionesgradients, es posible que las fuentes de energía eran quimiosmótica Rampas y Pendientes, es Posible Que Las Fuentes de Energía quimiosmótica sí al alcance incluso de los primeros las formas de vida. Alcance incluso al de las Formas Más tempranas de la Vida. Si pigmentos Pigmentos Si se dispone de capturar energía de la luz, woulestaban tales sistemas disponibles ¡párr capturar Energía de la Luz, Sistemas cuentos representan un origen autotrófico de origen sin life.representan autotrófico de la Vida. Una tercera posibilidad es que las primeras formas de vida había theUna es Tercera posibilidad Que Las Primeras Formas de Vida tuvo la capacidad de captar la energía redox, por ejemplo, electrones trans-Capacidad de capturar la redox Energía, Por Ejemplo, Temperature Transporte de Hidrógeno o sulfuro de Hidrógeno de un aceptores Temperature como el hierro en solución o presentarse como una superficie de minerales, cuentos de Como el hierro es Solución o presentarse Como una Superficie de Minerales. Esto proporcionaría una fuente de energía para la vida autotrófica ésto proporcionaría Una Fuente de Energía Para la vida autotrófica existente en un entorno a escala local tales como submarinos existentes en hidro-Una Escala local, Como El Medio ambiente submarino termales.Energía Térmica
El Calor seco PUEDE Activar la Deshidratación reacciones en las que se pierde agua y una variedad de bondsreacciones covalente en Las Que Se pierde agua "Una y Variedad de enlaces covalentes se Producen produced.se. El potencial químico es proporcionado por anhidra El potencial Químico es proporcionado Por anhidra condiciones, por lo que las reacciones de condensación se ascondiciones favorables, Por Lo Que Las Reacciones de condensación hijo FAVORABLES Como el agua sale de la venta de Reactivos Los reactants.agua. En los primeros trabajos, Fox y Harada En los Trabajos Primeros, Fox y Harada demostrado que el calentamiento simple de mezclas de aminoácidos simples todemostrado Que El Calentamiento de Mezclas de Aminoácidos párr temperaturas en el rango de 160 ° C han sintetizado y sub-temperaturas en El Rango de 160 ° C produjo posiciones sub-poliméricos que denomina proteinoids.posturas Que Se proteinoides denominador. Bajo ciertas condiciones, ciertas Bajo Condiciones, los polímeros pueden ser inducidos para formar Polímeros structureslos esférica Que podrian inducidos servicios párr Estructuras esféricas Formar denominados protocélulas, y Rohlfing ha demostrado que, denominados protocélulas, y ha demostrado Rohlfing Que, habida cuenta de temporal, o polímeros similares pueden formar a menores temperaturas ASCON El Tiempo, Polímeros pueden formar de una temperaturas similares Bajas así. asi.
Condensación agente.
En una notable serie de estudios, toda la gama de los lípidos was synthesized with the help of condensing agents, includingse sintetizó con la ayuda de condensación agente, incluyendo molecules as complex as phosphatidylcholine (46, 47, 124).moléculas tan complejas como la fosfatidilcolina. Although it is plausible that a variety of condensing agentsAunque es posible que una variedad de agentes de condensación were available on the prebiotic Earth, such agents resembleestuvieran disponibles en la Tierra prebiótica, dichos agentes se asemejan a anhydrous heating in being relatively nonspecific.calefacción anhidra en ser relativamente inespecíficos. Condensing Condensación agents can drive specific reactions in a test tube environmentlos agentes pueden impulsar reacciones específicas en un entorno tubo de ensayo with pure materials, but it is not immediately apparent howcon materiales puros, pero no es inmediatamente evidente qué such agents could achieve specificity in a mixture of organicestos agentes podrían lograr especificidad en una mezcla de orgánicos compounds on the primitive Earth.compuestos en la Tierra primitiva.
Pirofosfato energía de enlace.
En primer lugar, los bonos pirofosfato fácilmente form when inorganic phosphate is dried and heated to tem- se forman cuando el fosfato inorgánico se seca y se calienta a temperaturas en el rango de 200 ° C, similar a lo que uno podría encontrar under volcanic conditions (166). en condiciones volcánicas. Al menos uno de pirofosfato mineral has been described, supporting the possibility that se ha descrito, el apoyo a la posibilidad de que pyrophosphate was available in the early Earth environment pirofosfato estaba disponible en la Tierra primitiva el medio ambiente. Another favorable argument is the ubiquitous use of Otro argumento favorable es el uso universal de lapyrophosphate bond energy in contemporary organisms. energía de enlace de pirofosfato en los organismos contemporáneos. There
The notion of pyrophosphate as a plausible energy source La noción de pirofosfato como fuente de energía plausible for early cells also has significant limitations.de las primeras células también tiene limitaciones significativas. As noted above, Como se señaló anteriormente, phosphate is a trace nutrient in the biosphere, and geologicalfosfato es un rastro de nutrientes en la biosfera, y geológicos conditions that could have provided a concentrated source ofcondiciones que podría haber proporcionado una fuente concentrada de phosphate have not been established.fosfato no han sido establecidas.
Luz de la Energía
Después de la energía química, las dos más comunes fuentes de energía used by contemporary prokaryotes are light energy and ionicutilizada por procariotas contemporáneos son la energía de luz y iónicos potentials, commonly referred to as chemiosmotic energy. potenciales, comúnmente conocida como energía quimiosmótica. However, if either is to be used by a primitive microorganism,Sin embargo, si se va a utilizar por un microorganismo primitivo, it implies that specific chemical and physical structures wereimplica que los productos químicos específicos y estructuras físicas se available in the environment.disponibles en el entorno. That is, light energy transduction Es decir, la transducción de energía de la luz requires a pigment to capture the light energy, while chemios- requiere un pigmento para capturar la energía de la luz, mientras que la energía requiere una membrana con capacidad suficiente to maintain electrochemical gradients for a useful period. para mantener los gradientes electroquímicos para un período útil. I Yo first discuss whether plausible pigment systems might have primero discutir si los sistemas de pigmento plausible podría haber been available. estado disponible.
La energía luminosa fue probablemente la fuente más abundante de energy on the prebiotic Earth, just as it is today.de energía en la Tierra prebiótica, tal como es hoy en día. However, to Sin embargo, para capture the energy, the light must first be absorbed by somecapturar la energía, la primera luz debe ser absorbida por algunas photochemical process and then transduced into other usablefotoquímicas proceso y luego translucen en otros utilizables forms of energy rather than being degraded into heat or fluo-las formas de energía en lugar de ser degradados en calor o fluoresrescence.cencia. It follows that there must have been an original De ello se deduce que debe haber sido un original photosynthetic process having evolutionary continuity withproceso fotosintético tener continuidad con la evolución contemporary photosynthesis.fotosíntesis contemporáneo. The nature of the first pigment La naturaleza de los pigmentos primero systems remains an open question.sistemas sigue siendo una cuestión abierta.
Generación de gradientes de pH.
Consideran que las reacciones could be used by a developing protocellular system to producepodrían ser utilizadas por un sistema de protocélulas en desarrollo para producir proton gradients across membranes.gradientes de protones a través de las membranas. One such reaction would Una de estas reacciones se involve a light-absorbing pigment either captured by a vesicleimplican un pigmento que absorbe la luz sea capturada por una vesícula or present in the lipid environment of an early membrane.o presente en el entorno de los lípidos de la membrana temprana. The El pigment would in some manner undergo a relatively simplepigmento que de alguna manera objeto de una relativamente simple photochemical reaction that releases or takes up protons, re-fotoquímica reacción que libera o se vaya a los protones, en un gradiente de protones que captura una parte de la original light energy.energía de la luz original. At some point in early evolution, the
Captura de la energía libre por las células primitivas
Una fuente ideal de energía es capaz de ser continuamente renovada y para conducir una reacción encapsulada por donating its energy to one or more steps of an early metabolidonar su energía a uno o más pasos de uno de las primeras vías metabólicas. In the absence of these requirements, a given system En ausencia de estos requisitos, un sistema dado of reactants will quickly approach equilibrium, as in thede los reactivos rápidamente enfoque de equilibrio, como en el thought experiment described earlier. experimento descrito anteriormente. Perhaps the least useful forms of energy are those involving Tal vez lo útil formas menos de la energía son los que implican ions that will have difficulty crossing a membrane. iones que tienen dificultad para cruzar una membrana. It follows De ello se deduce that ions such as pyrophosphate, ferrocyanide, thioesters of que los iones como el pirofosfato, ferrocianuro, trioésteres de amino acids, and activated nucleotides would be less plausibleaminoácidos y nucleótidos activados serían menos plausible energy sources. fuentes de energía.
La perspectiva geofísica pregunta cómo se originó gin of life was constrained by the physical envila vida si se vió limitada por el entorno físico en aquel timetiempo.
LA TIERRA ARCAICA
Las explicaciones para el enigma propuestas anteriormente han incluido la destrucción por caída masiva de meteoritos, y la posibilidad de que la Tierra primitiva fuera un mar de magma al rojo vivo en el que no se podían formar rocas.
El presente análisis sugiere otro escenario. Los investigadores utilizaron un nuevo y sofisticado instrumento para analizar proporciones isotópicas del litio en circones de una zona muy antigua de la Tierra, ubicada en Australia occidental. Comparando estas huellas químicas con las composiciones de litio en circones de la corteza continental y rocas primitivas similares al manto terrestre, encontraron evidencias de que, en su juventud, el planeta ya tenía rudimentos de continentes, temperaturas relativamente frescas, y agua líquida. Por aquel entonces, fue cuando los circones australianos se formaron.
Las "firmas" del litio en los circones también contienen señales de exposición de la roca en la superficie de la Tierra, y del deterioro ejercido por el clima y el agua, identificadas por niveles bajos de un isótopo pesado del litio.
Los hallazgos sugieren que la extensa erosión podría haber destruido las rocas más primitivas de la Tierra.
El dióxido de carbono de la atmósfera puede combinarse con agua para formar ácido carbónico, que cae como lluvia ácida. Se cree que la atmósfera de la Tierra temprana tuvo niveles sumamente elevados de dióxido de carbono, quizá 10.000 veces más que ahora.
¿QUÉ ES APROPIADO EN LA ESCALA PROBIÓTICA EN LA EVOLUCIÓN DE LOS ESCENARIOS?
Escenarios para el origen de la vida puede centrarse en la escala mundial, local regions, or microenvironments. las regiones locales, o microambientes. The assumption of a La asunción de una global scale requires that organic concentrations in the entire escala global requiere que las concentraciones de orgánicos en todo el ocean must be taken into account. mar hay que tener en cuenta. If this assumption is made, Si esta suposición se hace, concentraciones plausibles resultantes de las reacciones de síntesis turn out to be very dilute, in the nanomolar to micromolar resultan ser muy diluida, en nanomolares de micromolar rangeárea de distribución. Even under the most favorable conditions of a reducing Incluso bajo las favorables condiciones la mayor parte de una reducción de atmosphere, global concentrations of amino acids might reach atmósfera, las concentraciones globales de aminoácidos podría llegar a only 100
¿Agua dulce o agua de mar como medio de reacción?
El agua de mar es Una Mezcla de sales relativamente alta fuerza iónica-mineral, y este hecho conduce a experde Alta Resistencia ventas Ionica Minerales, Este y conducir un hecho "dificultades experimentales que aún no han sido Dificultades addressedimental Que aun" no abordados Sido han. Por Ejemplo unample ex-Por, el calcio y el magnesio en agua de mar tienden a pre-Amplio, El calcio y El MAGNESIO es agua de mar tienden una pre-precipitar una variedad de aniones, incluyendo itselfprecipitar Una Variedad de aniones fosfato, incluyendo El fosfato de Sí Mismo. En el en el caso particular de los lípidos simples, agua de mar es "agua dura" ancaso particular, de los lípidos simples, agua de mar es "agua dura" y los ácidos grasos presentes rápidamente se agregan en insolubllos Ácidos grasos Presentes rapidamente sí agregan en insolubles curdscuajada . Otra consideración es que la elevada osmolaridad.
La disponibilidad de fosfato Prebiótico
El fosfato de nutrientes es Una primarialimiting en la biosfera actual, y es interesante la limitación de Nutrientes en la biosfera actual, y es Interesante para preguntar si hay disponibilidad de fosfato también podría haber sido limitante párr Preguntar si heno Disponibilidad de fosfato Also Haber Sido podria limitante para la química de síntesis prebiótica que condujo a la phosphorylatepara Síntesis Química prebiótica Que condujo una compuestos fosforilado. Compuestos Debido solubilidad una Limitada la acuosa de sales de fosfato de calcio al pH osolubilidad acuosa de ventas de fosfato de calcio de pH del agua de mar en El de y la inaccesibilidad de la mayor parte de la corteza de aqueouagua de mar y la inaccesibilidad de la Mayor Parte de la corteza una solución acuosa, sólo una pequeña fracción de fosfato está en la corteza facsoluciones, Solo Una Pequeña Fracción de fosfato de la corteza es de hecho "disponibles Reacciones biológicas de Las reactionsdisponible párr Biológicas.
COMPUESTOS ORGANICOS
En la Tierra primitivaEl clásico de los experimentos de Miller y Urey mostraron thaexperimento Clásico de Miller y Urey demostró queimpressive rendimientos de los aminoácidos podrían obtenerse rendimientos impresionantes uno de los Aminoácidos podria obtenerse Una mezcla de gases reducidos fue expuesto a una descarga eléctrica-Mezcla de gases reducidos estuvo expuesto una descarga Eléctrica-Una chargecarga. La mezcla se supone que es una simulación de la La Mezcla sí supone Que es Una simulación de la atmósfera terrestre original, que, por analogía con thatmósfera terrestre original, Que, Por Analogía planetas exteriores en contra, habría contenido de hidrógeno, methaneplanetas Exteriores, habria Contenido de Hidrógeno, metano, amonio, y El Vapor de Agua. En los flujos de energía suficientemente alta, como En Flujos de Alta Energía Suficiente, Como los sistemas de reducción de gases de cianuro de hidrógeno generan ansistemas de reduccion de gases de Cianuro de Hidrógeno formaldehído Generar y, que a su vez reaccionan a través de la sin formaldehído Strecker.
La idea de De Que Una Fracción significativa de los Compuestos de Carbono necesarios para el origen de la vida pudieron haber tenido un extraterrestrianecesarios PARA EL origen de la Vida pudieron Haber tenido origen extraterrestre de la ONU es alarmante, pero no hay duda de que los planetas acfuente Sorprendente es, Pero No Hay Duda De Que Los Planetas de memoria Desde una nebulosa de gas y Polvo alrededor de Principios de los Años Sol, de modo que, en realidad todos los elementos biogénicos primarios en theSol, de Modo Que, en Realidad de Todos los Elementos biogénicos primarios en El Tierra (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, anTierra (Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno, fósforo y azufre) tuvo un origen extraterrestre. Azufre) tuvo origen extraterrestre de la ONU. La única pregunta es cómo
FUENTES DE ENERGÍA PARA formas tempranas de vida
Al planteo de Las Fuentes de Energía available in El entorno Prebiótico ótica, lo primero que cabe preguntarse qué energmedio ambiente a escala mundial, en primer Lugar CABE preguntarse Qué Escala Mundial de la Energía flujos podría haber impulsado la evolución química líder toflujos podria Haber impulsado la Evolución Química Que conduce una vez más complejas moléculas orgánicas complejas molecules.cada Vez Orgánicas. La Figura muestra es-es La Muestra-ciente de regresión estima de las fuentes de energía, y está claro que energycálculos reportados luz de las Fuentes de dicha Energía, y ESTÁ claro Que La Energía luminosa es la más abundante de 2 a 3 órdenes de magnitude.es La Más Abundante Por una magnitud Órdenes de. Sin embargo, el embargo de pecado, la eficiencia con la cual las fuentes de energía son utilizadas para chemicalla Eficiencia La Que Las Fuentes de Energía sí utilizan párr la Indústria Química Síntesis también se debe considerar, de modo que otras formas ofSíntesis Also sí debe planteo, de Modo Que Otras Formas de energía, aunque menos abundante que la luz, se puede Energía significantde, aunque Menos Abundante Que la Luz, El Impulso de las Reacciones de Síntesis. Estos insumos energéticos mundiales han insumos Estós Energéticos Mundiales Han sido incorporados a una variedad de esquemas que conduzcan a Incorporado en Una Variedad de Esquemas Que conduzcan una síntesis de compuestos orgánicos simples, y se estima de ca-la Síntesis de Compuestos Orgánicos simples,
Si asumimos membranas cuentos Que fueron suficientemente impermeable a los iones de desarrollar electroquímica iosuficientemente un impermeable de Los tonalidades de desarrollar Electroquímica de ionesgradients, es posible que las fuentes de energía eran quimiosmótica Rampas y Pendientes, es Posible Que Las Fuentes de Energía quimiosmótica sí al alcance incluso de los primeros las formas de vida. Alcance incluso al de las Formas Más tempranas de la Vida. Si pigmentos Pigmentos Si se dispone de capturar energía de la luz, woulestaban tales sistemas disponibles ¡párr capturar Energía de la Luz, Sistemas cuentos representan un origen autotrófico de origen sin life.representan autotrófico de la Vida. Una tercera posibilidad es que las primeras formas de vida había theUna es Tercera posibilidad Que Las Primeras Formas de Vida tuvo la capacidad de captar la energía redox, por ejemplo, electrones trans-Capacidad de capturar la redox Energía, Por Ejemplo, Temperature Transporte de Hidrógeno o sulfuro de Hidrógeno de un aceptores Temperature como el hierro en solución o presentarse como una superficie de minerales, cuentos de Como el hierro es Solución o presentarse Como una Superficie de Minerales. Esto proporcionaría una fuente de energía para la vida autotrófica ésto proporcionaría Una Fuente de Energía Para la vida autotrófica existente en un entorno a escala local tales como submarinos existentes en hidro-Una Escala local, Como El Medio ambiente submarino termales.Energía Térmica
El Calor seco PUEDE Activar la Deshidratación reacciones en las que se pierde agua y una variedad de bondsreacciones covalente en Las Que Se pierde agua "Una y Variedad de enlaces covalentes se Producen produced.se. El potencial químico es proporcionado por anhidra El potencial Químico es proporcionado Por anhidra condiciones, por lo que las reacciones de condensación se ascondiciones favorables, Por Lo Que Las Reacciones de condensación hijo FAVORABLES Como el agua sale de la venta de Reactivos Los reactants.agua. En los primeros trabajos, Fox y Harada En los Trabajos Primeros, Fox y Harada demostrado que el calentamiento simple de mezclas de aminoácidos simples todemostrado Que El Calentamiento de Mezclas de Aminoácidos párr temperaturas en el rango de 160 ° C han sintetizado y sub-temperaturas en El Rango de 160 ° C produjo posiciones sub-poliméricos que denomina proteinoids.posturas Que Se proteinoides denominador. Bajo ciertas condiciones, ciertas Bajo Condiciones, los polímeros pueden ser inducidos para formar Polímeros structureslos esférica Que podrian inducidos servicios párr Estructuras esféricas Formar denominados protocélulas, y Rohlfing ha demostrado que, denominados protocélulas, y ha demostrado Rohlfing Que, habida cuenta de temporal, o polímeros similares pueden formar a menores temperaturas ASCON El Tiempo, Polímeros pueden formar de una temperaturas similares Bajas así. asi.
Condensación agente.
En una notable serie de estudios, toda la gama de los lípidos was synthesized with the help of condensing agents, includingse sintetizó con la ayuda de condensación agente, incluyendo molecules as complex as phosphatidylcholine (46, 47, 124).moléculas tan complejas como la fosfatidilcolina. Although it is plausible that a variety of condensing agentsAunque es posible que una variedad de agentes de condensación were available on the prebiotic Earth, such agents resembleestuvieran disponibles en la Tierra prebiótica, dichos agentes se asemejan a anhydrous heating in being relatively nonspecific.calefacción anhidra en ser relativamente inespecíficos. Condensing Condensación agents can drive specific reactions in a test tube environmentlos agentes pueden impulsar reacciones específicas en un entorno tubo de ensayo with pure materials, but it is not immediately apparent howcon materiales puros, pero no es inmediatamente evidente qué such agents could achieve specificity in a mixture of organicestos agentes podrían lograr especificidad en una mezcla de orgánicos compounds on the primitive Earth.compuestos en la Tierra primitiva.
Pirofosfato energía de enlace.
En primer lugar, los bonos pirofosfato fácilmente form when inorganic phosphate is dried and heated to tem- se forman cuando el fosfato inorgánico se seca y se calienta a temperaturas en el rango de 200 ° C, similar a lo que uno podría encontrar under volcanic conditions (166). en condiciones volcánicas. Al menos uno de pirofosfato mineral has been described, supporting the possibility that se ha descrito, el apoyo a la posibilidad de que pyrophosphate was available in the early Earth environment pirofosfato estaba disponible en la Tierra primitiva el medio ambiente. Another favorable argument is the ubiquitous use of Otro argumento favorable es el uso universal de lapyrophosphate bond energy in contemporary organisms. energía de enlace de pirofosfato en los organismos contemporáneos. There
The notion of pyrophosphate as a plausible energy source La noción de pirofosfato como fuente de energía plausible for early cells also has significant limitations.de las primeras células también tiene limitaciones significativas. As noted above, Como se señaló anteriormente, phosphate is a trace nutrient in the biosphere, and geologicalfosfato es un rastro de nutrientes en la biosfera, y geológicos conditions that could have provided a concentrated source ofcondiciones que podría haber proporcionado una fuente concentrada de phosphate have not been established.fosfato no han sido establecidas.
Luz de la Energía
Después de la energía química, las dos más comunes fuentes de energía used by contemporary prokaryotes are light energy and ionicutilizada por procariotas contemporáneos son la energía de luz y iónicos potentials, commonly referred to as chemiosmotic energy. potenciales, comúnmente conocida como energía quimiosmótica. However, if either is to be used by a primitive microorganism,Sin embargo, si se va a utilizar por un microorganismo primitivo, it implies that specific chemical and physical structures wereimplica que los productos químicos específicos y estructuras físicas se available in the environment.disponibles en el entorno. That is, light energy transduction Es decir, la transducción de energía de la luz requires a pigment to capture the light energy, while chemios- requiere un pigmento para capturar la energía de la luz, mientras que la energía requiere una membrana con capacidad suficiente to maintain electrochemical gradients for a useful period. para mantener los gradientes electroquímicos para un período útil. I Yo first discuss whether plausible pigment systems might have primero discutir si los sistemas de pigmento plausible podría haber been available. estado disponible.
La energía luminosa fue probablemente la fuente más abundante de energy on the prebiotic Earth, just as it is today.de energía en la Tierra prebiótica, tal como es hoy en día. However, to Sin embargo, para capture the energy, the light must first be absorbed by somecapturar la energía, la primera luz debe ser absorbida por algunas photochemical process and then transduced into other usablefotoquímicas proceso y luego translucen en otros utilizables forms of energy rather than being degraded into heat or fluo-las formas de energía en lugar de ser degradados en calor o fluoresrescence.cencia. It follows that there must have been an original De ello se deduce que debe haber sido un original photosynthetic process having evolutionary continuity withproceso fotosintético tener continuidad con la evolución contemporary photosynthesis.fotosíntesis contemporáneo. The nature of the first pigment La naturaleza de los pigmentos primero systems remains an open question.sistemas sigue siendo una cuestión abierta.
Generación de gradientes de pH.
Consideran que las reacciones could be used by a developing protocellular system to producepodrían ser utilizadas por un sistema de protocélulas en desarrollo para producir proton gradients across membranes.gradientes de protones a través de las membranas. One such reaction would Una de estas reacciones se involve a light-absorbing pigment either captured by a vesicleimplican un pigmento que absorbe la luz sea capturada por una vesícula or present in the lipid environment of an early membrane.o presente en el entorno de los lípidos de la membrana temprana. The El pigment would in some manner undergo a relatively simplepigmento que de alguna manera objeto de una relativamente simple photochemical reaction that releases or takes up protons, re-fotoquímica reacción que libera o se vaya a los protones, en un gradiente de protones que captura una parte de la original light energy.energía de la luz original. At some point in early evolution, the
Captura de la energía libre por las células primitivas
Una fuente ideal de energía es capaz de ser continuamente renovada y para conducir una reacción encapsulada por donating its energy to one or more steps of an early metabolidonar su energía a uno o más pasos de uno de las primeras vías metabólicas. In the absence of these requirements, a given system En ausencia de estos requisitos, un sistema dado of reactants will quickly approach equilibrium, as in thede los reactivos rápidamente enfoque de equilibrio, como en el thought experiment described earlier. experimento descrito anteriormente. Perhaps the least useful forms of energy are those involving Tal vez lo útil formas menos de la energía son los que implican ions that will have difficulty crossing a membrane. iones que tienen dificultad para cruzar una membrana. It follows De ello se deduce that ions such as pyrophosphate, ferrocyanide, thioesters of que los iones como el pirofosfato, ferrocianuro, trioésteres de amino acids, and activated nucleotides would be less plausibleaminoácidos y nucleótidos activados serían menos plausible energy sources. fuentes de energía.
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