1.5 Milliarde Jahre

11.
Chemische Evolution
Biologische Evolution
1.5 Milliarde Jahre
Frühe Vorstellungen
Primitives Leben
Leben:: Spontan gebildet
Hochentwickeltes Leben
Leben:: Von Gott
geschöpft
2.
Der Versuch von L.
Pasteur
1860-as évek
Microben gelangen aus der Luft in die Fleischsuppe und entstehen nicht in die Suppe!
Luft
Microben in Falle
3.
Oparin und Haldane
Hypothesis
A.I. Oparin
J.B.S. Haldane
Alexander
Oparin
Sie nahmen eine reduzierende Atmosphäre an, und auch, dass das Energie war
verfügbar
Organische Molekülen durchmachen eine Reihe von Reaktionen, die zu immer komplizierteren
Molekülen führen
Bestimmte Makromoleküle bildeten kolloidale Komplexe, oder 'Coacervate'
Coacervates waren im Stande, organische Substanzen von der Umgebung in einem an den
Metabolismus erinnernden Weg zu absorbieren und zu assimilieren.
Sie hätten an Entwicklungsprozessen teilgenommen, schließlich zu den ersten Lebensformen
führend
Koazervaten
Entstehung des Lebens in 4
Schritten
1. Abiotische Synthese von organischem monomers
1. Anorganisches Material
2. Abiotische Synthese von Polymern
3. Ursprung von „self-replicating” Molekülen
2. Organisches Material
4. Trennung von der Außenumgebung:
- Bildung von Pro-Zellen
polimer
Progenoten
Begriff für hypothetische
Urzellen, die alle zellulären
Bausteine besessen haben
sollen, die für zelluläre
Organismen notwendig sind.
3. Komplementer Kette
4. Membran-umschlossen Kompartment
1. Bildung von organischem
Monomere: Miller Experiment (1953)
CH4
Water vapor
Electrode
Stanley Miller
Organische Verbindungen von
anorganischen Materialien:
Aminosäuren, Zucker, und NucleotideBasen
Condenser
Cold
water
Aber kein: Ribose, Fettsäuren mit der
langen Kohlenstoff-Kette und Peptidverbindungen
- Ursuppe
- Urpizza
- Regentropf
H2O
Cooled water containing
organic compounds
Sample for chemical analysis
2. Polymerisierung
120 oC
Fox und Dose: Asp + Glu
Polypeptide
3. Replikation - die RNARNA-Welt
Ribozym
2
Monomere
1
Bildung kurzer RNA-Polymere
Replikation
Ribozyme
Ribozyme (von Ribonucleinsäure (RNA)und
Enzym) sind katalytisch aktive RNA-Moleküle,
die wie Enzyme chemische Reaktionen
katalysieren.
•
Für diese Entdeckung wurden Sidney Altman und Thomas R. Cech
1989 mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet, da man bis zu
diesem Zeitpunkt angenommen hatte, dass in der Zelle ausschließlich
Proteine katalytische Aktivität besitzen. Weitreichende Auswirkungen
haben sich vor allem in der Theorie über den Ursprung des Lebens
ergeben, sodass man heute eine RNA-Welt vor der biotischen
Evolution - wie wir sie heute kennen – annimmt.
die RNARNA-WeltWelt- Replikation
RNA
“Self-replication”
der RNA
Self-replicating RNA
handelt als Schablone, auf
der sich polypeptide
formt.
Polypeptide
Polypeptide handelt als
einfaches Enzym, das RNA
Replikation unterstützt.
Evolution des genetischen
Kodierung
RNA
RNA
Genetische Info Ribozyme
RNA
genetic info
protein
Genetische Info Enzyme
DNA
genetische Info
RNA
messenger
Protein
Enzyme
4. Die Membranen und die
Progenoten
Spontaner Ursprung von „doppellaxer” phospholipid Schichten
Membrane
Hydrophil Kopf
Hydrophob Schwanz
RNA
H 2O
Polypeptide
Frühe Bedingungen für das
Leben
Organische Verbindungen von anorganischen Materialien:
(1)Chemosynthetizierende Bakterien (4 Milliarden Jahre) –
Energie: von H2S Oxydation
(2)Anaerob photosynthesizirende Bakterium (3.8 Milliarden Jahre), Licht nur für
ATP (nicht für Photolyse), H für organische Moleküle: von H2S (Schwefelwasserstoff)
oder von der organischen Materialen.
(3) Cyanobakterien: H2O: H Quelle (3.2 Milliarden Jahre): kein O2 Ablagerung während
2 Milliarden Jahre (nur in den letzten 1.5 Milliarden jahren): Fe2+ gebunden der oxigen
-O2: für aerorespiration
O2 – UV – O3. : schützt Wesen des festen Bodens
Der monophyletische Ursprung des Lebens–
Lebens– die
Chiralität (die Händigkeit)
Händigkeit)
die Händigkeit : Einige Moleküle bestehen in zwei auf die Position des Bandes basierten Versionen:
Ein Molekül ist das Spiegelbild vom anderen.
Zucker: rechtshändig
Aminosäure: linkshändig
Der monophyletische Ursprung des
Lebens– Der genetische Kode ist
Universal
Fremdes Leben
- Exobiologie
UFO-s?
Leben aufgrund der
Silicium?
Leben in Metan-Meer?
15.