Michael Russell, da NASA, um supervisor do grupo no Laboratório de Propulsão a Jato em CalTech , especializada no surgimento da vida e fotossíntese aeróbica no contexto de sistemas hidrotérmicos em planetas rochosos, molhados, iluminadas pelo sol. Especificamente, ele sugeriu que um grande processo geológico, a refrigeração por água do mar de rochas sob o piso do oceano, desempenhou um importante papel na origem da vida. Um processo que pode parecer distante de nosso conhecimento cotidiano da vida, mas agora é conhecida há mais de vinte anos que os micro-organismos geneticamente primitivos são encontrados vivendo em águas termais no fundo do oceano.
O desafio de sua pesquisa era explicar como um organismo relativamente simples "viva" semelhante a uma única célula bacteriana pode se formar, função e se reproduzir.
Uma célula "viva" assimila nutrientes, utiliza energia e gera resíduos. Ela consiste principalmente de (ou seja, 'orgânicos') moléculas à base de carbono, que também contêm hidrogênio e outros elementos. A característica estrutural definindo é um recipiente principalmente à prova d'água, a membrana celular. Dentro de uma solução aquosa com uma concentração elevada de moléculas orgânicas, bem como alguns sais inorgânicos.
Uma célula viva simples não precisam de ter um núcleo de material genético concentrado, o ADN, mas exige a presença desta grande molecule.DNA consiste de duas cadeias moleculares longas sequências de moléculas mais simples, que podem separar uns dos outros, como uma acção de descompactação , cada cadeia, em seguida, tornar-se um modelo para a montagem de uma nova cadeia.
O DNA pode, por conseguinte, reproduzir-se. A sequência de ADN molecular controla a construção sistemático de todos os componentes orgânicos da célula mais do que são "renovável", isto é, eles degradam e os blocos de construção moleculares são reciclados.
Portanto, uma célula viva recicla moléculas orgânicas, bem como produzir e acumular-los. É, por conseguinte, de rejuvenescimento, uma propriedade notável que dá células individuais longevidade.As células podem crescer em tamanho e reproduzir, por exemplo, dividindo ao meio, cada célula filha transportar uma cópia de ADN da célula original
Tem havido muitas alterações na estrutura das células ao longo do tempo como a vida evoluiu dentro das limitações de controlo do ADN, mas as alterações são provavelmente pequenos em comparação com o primeiro passo de produtos químicos produzidos naturalmente à primeira célula viva. Sugerimos que as primeiras células funcionavam de forma semelhante para apresentar células dias para que todos os principais componentes e mecanismos tinha que vir juntos ao mesmo tempo no mesmo lugar.
Isso leva à questão do que a vida "faz" em vez do que a vida "é", e para fazer face a esta questão precisamos entender as fontes naturais de energia e quais as formas de energia estão envolvidas em processos de vida. Consideração de outros fenômenos naturais em relação à energia pode nos ajudar a entender a vida e seus requisitos iniciais:
O que faz uma cachoeira fazer? Ela drena a água de um superior para uma altura mais baixa, dando a água uma energia gravitacional mais baixo. O que faz uma primavera quente fazer? É um sistema de canalização que drena o calor (energia térmica) do subsolo e dissipa-o sobre a superfície. O que a vida faz? É um sistema químico que drena e dissipa a energia química. Por exemplo, os animais podem ganhar energia química do açúcar em alimentos e oxigênio inalado, um processo conhecido como respiração.
Vida de hoje em dia depende, em grande medida, a energia solar que dirige os sistemas químicos de vegetação verde. As plantas usam a água e dióxido de carbono do ar para produzir moléculas orgânicas com o oxigênio como um desperdício.
Russell considera que as primeiras células vivas formada no chão de um oceano na Terra milhares de milhões de anos atrás. Life 'surgiu' nos locais de nascentes submarinas quentes onde a energia química foi focada ea mistura de água de nascente com água do mar podem levar à precipitação de produtos químicos. Ele está agora bem estabelecido que esse processo pode levar a depósitos minerais ricos em metais, muitas vezes contendo sulfetos de ferro, mas com produtos químicos muito variável.
Como poderia a primeira célula ter se reunido em tal situação na Terra primitiva ou em qualquer pedregoso semelhante, planeta úmido e ensolarado? A precipitação dos produtos químicos na mistura de soluções pode formar uma barreira que impede ainda mais a mistura e precipitação.
Na primavera quente que prevê a formação de um precipitado especial que não só formou um limite que inibiu a mistura, mas também forneceu um modelo para a montagem de cadeias de moléculas orgânicas, e agiu como um catalisador para reações eletroquímicas.
O precipitado membranoso inicial consistiu principalmente de pequenos grupos de átomos de ferro e enxofre. Grupos ferro-enxofre continuam a desempenhar um papel catalisador eletroquímica essencial em todas as células vivas. A nossa investigação tem-se centrado em grande medida, da origem, natureza e função de sulfuretos de ferro.
Como um limite, o precipitado concentrado moléculas orgânicas, como aminoácidos. Estes formaram em profundidade abaixo da primavera, onde a água e seus produtos químicos dissolvidos reagiu com rochas contendo minerais de ferro e rico em ferro.
O limite também concentrou outros produtos químicos que poderiam participar em reações químicas. Mas eventualmente o limite evoluído por um processo de "take-over orgânico" em uma membrana celular que consiste de moléculas orgânicas.
Como um modelo, o sulfureto de ferro precipitado que consistia de pequenos cristais de apenas cem átomos ou menos, pode ligar-se quimicamente ao, e montar uma sequência de, os componentes moleculares de ARN , de uma molécula de cadeia que é muito similar ao DNA e que desempenha um papel de apoio na evolução genética.
Uma vez organizado no sulfeto de ferro, o RNA poderia influenciar a montagem dos aminoácidos nas proteínas, o conjunto de novas cadeias de RNA, ea montagem de DNA. Eventualmente, estes novos grandes moléculas orgânicas poderiam reproduzir-se através da interação de DNA, RNA e proteínas, sem a exigência de um modelo de sulfeto de ferro.
Como um catalisador de os grupos de ferro (de níquel) e sulfetos podia activar de hidrogénio molecular (e, provavelmente, o metano, que é constituído por carbono e hidrogénio), que também formada em profundidade na primavera. O hidrogénio é essencial para a síntese de moléculas orgânicas.
Os electrões produzidos como um subproduto (e que representam a capacidade de dissipação de energia) foram transferidos para um tipo de ferro, conhecido como ferro férrico, dissolvido em água do mar a ferro férrico foi produzida a partir de ferro ferroso dissolvido (ricos em electrões) na superfície do mar através luz solar (energia solar).
Os mesmos processos com que a vermelhidão da superfície de Marte como minerais de ferro de sustentação de ter 'enferrujado'. Esta é uma das razões para se acreditar que a vida teria surgido em Marte também.
Em resumo, Rusell e seus colegas ver a vida como tendo resultado da interação de fontes sulfurosas quentes no fundo do oceano de uma jovem Terra. O springwater continha hidrogênio e moléculas orgânicas fundamentais produzidos em profundidade pela reação de água, gases contendo carbono, tais como monóxido de carbono e minerais ricos em ferro.
Para confirmar a geração de moléculas orgânicas neste ambiente é talvez o aspecto mais difícil de pesquisa. Demonstração experimental de síntese orgânica, em tais condições especiais, é extremamente difícil.
A água do mar era ácida devido a uma elevada concentração de dióxido de carbono e que contém ferro ferroso e férrico, o ex principalmente a partir de fontes de água quente e a última devido à oxidação do ferro ferroso pela luz solar.
Um precipitado químico importante que se formou na mistura da água de nascente e água do mar foi sulfeto de ferro que, desde o ponto focal para o desenvolvimento das moléculas orgânicas complexas que interagiram de forma independente para gerar as células existentes e reprodução.
As primeiras células vivas poderão funcionar e crescer utilizando carbono de monóxido de carbono, metano e / ou dióxido de carbono dissolvido em água do mar. Eles ganharam a energia química do hidrogênio molecular que liga a ser emitida pela primavera quente e ferro férrico dissolvido na água do mar. Outros nutrientes, tais como o fosfato, o azoto na forma de amónia, e oligoelementos estavam disponíveis no mesmo ambiente.
Evolução genética eventualmente permitiu a vida a fugir de uma dependência do oceano energia química chão e um grande passo mais tarde foi o uso de energia solar, um processo conhecido como fotossíntese.
A superfície da Terra primitiva era muito diferente da de hoje. O piso atmosfera, oceano e oceano eram diferentes quimicamente, como eram poucas massas de terra. Estes mudaram quimicamente ao longo do tempo, principalmente como resultado de oxigênio na atmosfera, que só foi produzido uma vez que o mecanismo de fotossíntese produtora de oxigênio tinha evoluído. Por isso, é improvável que a vida ainda pode estar surgindo em molas no fundo do oceano.
The Daily Galaxy via http://science.jpl.nasa.gov/ e www.gla.ac.uk / projects / originoflife
Crédito de imagem: http://www.123rf.com/photo_2492232_nebula-reflecting-on-the-ocean-of-an-alien-water-world.html
http://youtu.be/qKZ9NOAgkt0
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