最終更新日: 2024 年 10 月 16 日

生命誕生への第一歩

生命の出現には保護膜が必要だった

複製、バリエーション、そして選択が保証されるはるか以前から、生命には保護用の泡、つまり耐性があり、作成が容易で、当時の環境に自発的に現れることができる最小限の容器が必要でした。これは、生命の非常に複雑な基本構成要素である細胞が出現するずっと前に起こります。細胞は、35 億年から 40 億年後に出現することになります。

最初の単純な有機気泡は、地球の歴史の比較的早い時期、つまり紀元前と呼ばれる時代に形成されたと考えられます。冥王代(46 億年前から 40 億年前の間)。

の外観細胞原始膜静電気プロセスと自然選択の両方から生じ、最も安定で機能的な構造のみが時間の経過とともに存続します。これら 2 つのメカニズムは自然な方法 (自己組織化) で相互作用し、最初の構造の出現と安定性を促進します。最初の分子集合体の形成と細胞の原始膜などの生物学的構造の構築には、関与するメカニズムのランダムな性質のため、膨大な時間がかかりました。

地球の原始的な状態

ザ原始的な環境約46億年前の地球の特徴は、大気の減少、激しい火山活動、熱水噴出孔の存在でした。これらの環境は、炭素、水素、酸素 (CHO) に基づく単純な構造の形成をもたらす可能性のあるさまざまな元素や化合物を提供しました。

熱水源理論

そこには白人喫煙者説生命の起源に関する多くの仮説のうちの 1 つです。現在も存在する状況下で、深海の深海に生命が出現したと考えられます。生命は水中の熱水噴出孔で出現した可能性があります。そこでは、熱く鉱化された水が金属豊富な岩石と反応します。これら水環境複雑な有機分子の形成に有利な化学反応を選択した可能性があります。

最初の天然の複雑な分子

脂肪酸

最初の容器の形成は、生命の出現に向けた重要なステップを表します。
この製造には、化学的、物理的、地質学的側面が含まれており、それらが相互作用して、脂質分子の温度、サイズ、形状に応じて、環境の乱流に長時間または短期間耐えることができる構造が得られます。

原細胞容器の形成について最も受け入れられている仮説の 1 つは、脂質化学に基づいています。ザ脂肪酸熱水噴出孔の近くで一酸化炭素や二水素などの単純な炭素源から気泡を形成するのに適した候補です。

脂肪酸は、水性環境に置かれると自己集合して組織化された構造になるという独特の特性を持っています。両親媒性の性質(親水性の頭部と疎水性の尾部を持っています)。このプロセスの自己集合は、ミセルや小胞などの原始的な膜や構造の形成の中心にあり、他の分子を捕捉して閉じた区画を形成することができます。

この性質の二重性により、脂肪酸は、その異なる部分が水と異なる相互作用をするため、水性環境での組織化に特に優れています。

プレバイオティクス化学の最初の泡

水溶液中では、低濃度では、原子間の電磁力のおかげで、ボールと呼ばれる脂肪酸が形成されることがあります。ミセル疎水性の尾部は球状構造の中心に集まり、親水性の頭部は水と接触して外側に向いています。

より高い濃度では、脂肪酸は脂質二重層を形成することがあり、そこでは疎水性の尾部が互いに向き合い、親水性の頭部が両側で水と接触します。これらの柔軟な二重層は、入浴する水のランダムな変動によってかき回され、最終的には閉じ始めます。その後、彼らは形成します小胞(プロトセル) 球形で動的であり、時間が経っても比較的安定しており、内部が水性であるため、閉じたコンパートメントを形成します。

生命の起源におけるカプセル化の重要性

ザ自己組織化およびカプセル化プロセス熱水噴出孔の環境条件によって増幅されます。温度と水素ポテンシャル (pH) が変動するこの乱流環境では、水中の脂肪酸濃度が小胞の形成を促進します。小胞は、この動的なサイクル中に有機分子を形成、変形、分裂、再形成してランダムに捕捉します。

脂肪酸がミセルや小胞のような構造を形成するには、脂肪酸が臨界濃度に達する必要があります。この濃度を超えると、自己集合が自発的に行われるようになり、このプロセス中に外部分子が捕捉される可能性があります。

分子をカプセル化する脂肪酸小胞の能力は、制御された環境で将来の生化学プロセスを隔離できるため、生命の起源にとって不可欠です。

これらの構造が形成されると、有機分子 (アミノ酸、糖、その他の小分子など) が形成中の小胞内に閉じ込められる可能性があります。このカプセル化は、膜がこれらの分子の周囲を閉じるときに起こる可能性があります。

小胞の寿命は数時間または数日に制限されている可能性がありますが、これは化学的相互作用や生化学反応を可能にするのに十分です。一方、小胞は、自己再生または自己組織化プロセスにつながる可能性のある重要な生化学反応を閉じ込めるという重要な役割を果たしている可能性があります。これにより、より複雑な生命システムの出現のための基本的な生化学反応への道が開かれるでしょう。