Entstehung des Lebens auf der Erde war kein Zufall

Autor: Neues   
Veröffentlicht: 28.10.2013 - 03:15 Uhr
 
Das Leben auf der Erde war kein Zufall

Wie das Leben aus unbelebter chemischer Materie entstand, ist immer noch ein Rätsel. Während wir nie sicher sein können, welche Chemikalien auf der präbiotischen Erde existierte, können wir die Biomoleküle die wir heute haben studieren, um Hinweise darüber zu finden, was vermutlich vor drei Milliarden Jahren geschah.


Bildnachweis: University of Utah

Jetzt haben Wissenschaftler eine Reihe dieser Biomoleküle verwendet, um aufzuzeigen wie das Leben begonnen haben könnte. Sie fanden heraus, dass diese molekularen Maschinen, die in lebenden Zellen existieren heute nicht auf eigene Faust handeln. Aber sobald die Wissenschaftler fettige Chemikalien hinzufügten, die eine primitive Version einer Zellmembran bilden, reagierte die Chemikalie.
Diese Form der Selbst-Organisation ist bemerkenswert, und eignet sich um herauszufinden, was der Schlüssel zum Verständnis von Leben auf der Erde ist und wie sie gebildet wurdet.
Der Nobelpreis 1987 für Chemie wurde Chemikern verliehen die zeigten, wie komplex Moleküle reagieren und wie präzise sie funktionieren. Einer der Verhaltensweisen dieser Moleküle ist die Selbstorganisation. Treffen verschiedene Chemikalien zusammen, sind sie fähig auch komplexere Aufgaben zu erfüllen.

Pasquale Stano von der Universität Roma Tre und seine Kollegen nutzten diese Erkenntnis um die Ursprünge des Lebens zu erforschen. Sie wählten eine Baugruppe die Proteine ​​produziert. Diese Anordnung besteht aus 83 verschiedenen Molekülen, einschließlich einer DNA, die darauf programmiert ist, einen speziellen grün fluoreszierende Protein (GFP), die unter einem konfokalen Mikroskop beobachtet werden konnte zu produzieren.

Die Anordnung kann nur Proteine ​​herstellen, wenn seine Moleküle nahe genug zusammen sind, um miteinander zu reagieren. Wenn die Anordnung mit Wasser verdünnt wird, kann sie nicht mehr reagieren. Dies ist ein Grund, dass die Innenseiten der lebenden Zellen voll sind und hochkonzentrierte Orte darstellen. Orte um die Chemie des Lebens zu erarbeiten.

Um diese neue molekulare Wolke, fügte Stano einen chemischen Stoff, genannt POPC, zu der verdünnten Lösung. Fett - Moleküle wie POPC kann nicht mit Wasser vermischt werden und wenn sie in Wasser gelegt werden bilden sie automatisch Liposome. Diese haben eine sehr ähnliche Struktur wie die Membranen von lebenden Zellen und werden häufig verwendet um die Entwicklung von Zellen zu studieren.

Stano berichtet in der Zeitschrift Angewandte Chemie, dass einige dieser Liposome Moleküle zur Montage fangen. Aber bemerkenswert war, fünf von 1.000 solcher Liposomen haben 83 der Moleküle benötigt um ein Protein zu produzieren. Diese Liposome stellten große Mengen an grün fluoreszierendem Protein her und leuchteten grün unter dem Mikroskop.

Computer-Berechnungen zeigen, dass kein Zufall vorliegt, denn fünf Liposome von 1000 konnten nicht zufällig alle 83 Moleküle für die Montage einfangen. Ihre berechnete Wahrscheinlichkeit für nur ein solches Liposom zur Bildung liegt im Wesentlichen bei Null. Die Tatsache, dass solche Liposome gebildet wurden und dass GFP produziert wurde bedeutet, dass etwas ganz Einzigartiges vor sich geht.

Stano und seine Kollegen können noch nicht verstehen, warum dies passiert. Es braucht noch ein statistisches Verfahren, dass ein besseres statistisches Modell erklärt. Es kann sein, dass diese bestimmten Moleküle auf diese Art der Selbst-Organisation geeicht sind, weil sie bereits hoch entwickelt sind. Ein wichtiger nächster Schritt ist zu sehen, ob ähnliche, aber weniger komplexe Moleküle auch in der Lage mit dem Liposom zu reagieren.

Unabhängig von den Einschränkungen hat Stanos Experiment zum ersten Mal aufgezeigt, dass die Selbstorganisation zu einfachen Zellen führen kann und damit einen physikalischen Prozess aufgezeigt. Herauszufinden, wie genau diese Selbstorganisation passiert bedeutet einen nächsten großen Schritt in Richtung unseres Verständnisses, wie das Leben entstand.

Quelle: http://theconversation.edu.au

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