Origine del Vita - Ecopoesis

ECOPOESIS

Forum

Dona tu opinion

Altere Linguas

ECOPOESIS.

Le modelo de Ecopoesis (Félix de Sousa, R.A., 2000, 2006) para le origine del vita es basate in le idea que un atmosphera contenente un percentage alte de Oxygenum molecular, generate por le photolysis atmospheric del vapor de aqua, es un characteristica essential del ecosphera primitive del Terra.
Le Ecopoesis differe radicalmente del altere modelos de biopoesis. Traditionalmente, le origine del vita es tenite como equivalente al apparecimento afortunate de organismos cellular multo simple, cuje evolution metabolic vadea a partir de ora conducir le evolution general del ambiente (le atmosphera ric in Oxygenum esserea resultate de iste processo). In le ecopoesis, in contraste, le ambiente physic joca le role principal, no le organismos.
Ultra dotar le ambiente, postea le initio, con le protection continue de un strato de Ozonum, le presentia precoce de Oxygenum libere determina le establecimento de un flux de electrons que, lassante le componentes reductor del lithosphera, crucia le mares archean, bombeate por le production photolytic de Oxygenum in le atmosphera del Terra. Iste flux es mediate e predominantemente canalisate per le transitiones redox del elementos redox-sensibile in le hydrosphera.
Istes interactiones medioambiental de grande amplitude causa le disveloppamento de un metabolismo de base geochimic in un protoplasma planetari (le holoplasma) creante le pre-conditiones para le evolution gradual del vita organismal.

Le ample diferentia de potentiales electrochimic in le ambiente primordial causarea le apparecimento del cyclos geochimic del elementos biogenic. Le vias metabolic primitive origina del interaction de istes cyclos e su productos. Le accrescimento de ordine in le systema supervene del transitiones energeticamente favorabiles, particularmente in le oxydation de materia organic, e del proprietates physico-chimic del compositos participante. Iste protometabolismo planetari es essentialmente congruente con le biochimia de hodie, includente le fixation de Carbon e de Nitrogenum e le degradation aerobic del compositos organic (oxydation total a CO2).
Le evolution biologic, como regula, procederea a traverso del control functional crescente de iste reactiones, e no por su creation. Un metabolismo nude de base geochimic evolutionarea assi congruentemente verso nostres processos enzymatic moderne.

CYCLOS GEOCHIMIC DEL ELEMENTOS BIOGENIC IN LE PERIODO ARCHEAN.

Le spectro de potentiales electrochimic in le Terra protobiologic se calcula como extendente del valores del ferrum bivalente lithospheric ad illes del oxygenum atmospheric.
Le prime cyclos geochimic se compone del species chimic possibile per le elementos biogenic e de su transitiones intra este intervalo.
Le natura oxydante del atmosphera primitive esserea determinate per le production abiotic del oxygenum, originate del photolysis del vapor de aqua atmospheric sequite per le perdita gravitational de hydrogenum.
Le solubilitate basse del oxygenum in le calido oceanos primordial, e le raritate de terras emergite requererea le mantenimento de un alte concentration de oxygenum in le atmosphera, per que le fluxo de electrons del compartimientos hydrospheric e lithospheric poterea compensar le perdita con photolysis.
Le majoritate del gases reductor originate del activitate vulcanic esserea delivrate directamente al hydrosphera o tenerea residentia breve in le atmosphera. Quantitates parve del menos solubile methanum e carbo monoxydum, nonobstante, poterea coexistir in equilibrio con le atmosphera oxydante.
Le areas de stabilitate per le species chimic derivate del elementos biogenic se tracia in le diagrammas de Pourbaix. Le linea blau liga le valores extreme de pH e de potential electrochimic calculates per le medio hypercarbonic. Intende representar, in un vision approximate, le transitiones chimic possibile in le conditiones protobiologic proposite. In le caso de sulphur le cyclos esserea complicate additionalmente per le interactiones con ferrum bivalente. Le diagrama de Pourbaix per le carbon inclue solo le due extremos, le specie plus reducite - methanum, e le plus oxydate, le carbo dioxydum (e su derivates aquose, le acidum carbonicum, e le ions bicarbonicum e carbonicum), inter multiples compositos possibile que exhibe statos intermediari de reduction.

Diagrammes de Pourbaix

Le proprietates carboxylante e condensante prestates al medio aquose (dicto "hypercarbonic") por le presentia de un pesante atmosphera de CO2 es particularmente importante, proque permite le fixation de Carbon in le presentia del poter reductor, e le propagation chiral.

UN MUNDO HYPERCARBONIC.

Le expression medio hypercarbonic describe le proprietates reactive del ambiente oceanic del Terra primitive sub le composition atmospheric postulate in le modelo del ecopoesis. Gratia al grande quantitate de CO2 dissolute, species chimic como le Acidum Carbonicum, le ion bicarbonicum e le ions bivalent (supertuto le alcalino-terrose magnesium) se presenta in concentrationes multo plus alte que in le oceanos de hodie, prestante al medio proprietates carboxylante capabile de affectar le gruppamentos amino e le carbanions. Sub le equilibrio carboxylation-descarboxylation sic determinate, varios compositos organic formarea series de «analogs hypercarbonic» proximamente similate cuje membres solo differe per le quantitate de CO2 additionate a su molecules.

carboxylations

Le medio multo polar, con un basse activitate de aqua (Aw) governa le equilibrio hydratation-deshydratation. De plus, le equilibrio reduction-oxydation face parte del toto del ambiente oceanic, positionate inter un lithosphera que delivra ions reductor (supertuto le ferrum e le sulphur bivalente) e le atmosphera oxygenic. Le factores que determina le equilibrio de carboxylation-descarboxylation e le equilibrio hydratation-deshydratation es nominate factores permanente e es ligate a conditiones que solo fluctua multo legiermente. Le equilibrio reduction-oxydation, a contrario, es guidate per factores eventual que varia fortemente inter le extremitates redox del ambiente protobiologic. Le chimia del medio hypercarbonic es central per le modelo de ecopoesis proque concilia, como suggerite per le principio del congruentia, le relevantia biologic del reactiones de carboxylation e descarboxylation, e le evidentias geologic de un paleoatmosphera pesante de CO2.

Como le Anhydridum Carbonicum es extremamente stabile al reduction in le solutions aquose, le fixation del Carbon dependerea del carboxylation de compositos de Carbon pre-existentes. Le cyclos protobiologic del Carbon currerea in le sensu anabolic intercalante le reactiones de carboxylation del compositos organic con le etapas de reduction. Reciprocamente, le cyclos catabolic alternarea passos de descarboxylation e de oxydation, como in le cyclos metabolic moderne. Se discute le possibilitates de analogos no-enzymatic de tales reactiones in le medio hypercarbonic a alicun de detail in le libro, ben como le mecanismos a transverso de que se vincularea firmemente le equilibrio de reduction-oxydation in le ecosphera protobiologic al processos de carboxylation e descarboxylation.

Le fixation del Carbon requerirea un aporte al menos modeste (aporte primari) de hydrocarbonos formates por le descomposition de carburos procedentes del lithosphera, sobre toto Acetylenum, que poterea se converter directamente a transverso del hydratation e le carboxylation, al acidos Pyruvicum e Oxaloaceticum, constituintes central del vias biochimic actual. Le participation de iste compositos reinfortia le idea que le cyclo de Krebs bidireccional esserea le characteristica principal del circulation de Carbon in le ecosphera primitive.
Le disponibilitate de poter reductor para le processos anabolic (derivante principalmente del Ferrum divalente e del compositos Sulphuratum lithospheric), comparate al del Oxygenum atmospheric a pena solubile, favorecerea le accumulation de compositos organic in le hydrosphera.
Le questionamento super le natura de iste compositos e de su processos de formation pote esse adjuvate per le presumption de un evolution congruente.

LE PRINCIPIO DEL CONGRUENTIA.

Le principio del congruentia es un utensilio heuristic destinate a dirigir le investigation del historia del sistemas vivente. Indica simplemente que le vita moderne es un referentia altamente utile e necessaria in le studio del etapas anterior del vita. Le congruentia se pote considerar como complemento al theoria evolutive proque representa le recerca del evidencias de ancestralitate comun in un nivello biochimic.
Ben que le semilaritates bioquimic inter le organismos existente sia generalmente considerate un prova inequivoc de su evolution comun, le modelos classic per le origine del vita propone un mundo anterior, “prebiotic”, ubi le compositos organic haberea acumulate per processos extraneos al biochimia de hodie.
Le prime propositiones theoric a proposito del investigation del natura evolutive del metabolismo esseva presentate per Granick in le annos 40, e aplicate plus tarde, principalmente per De Duve e per Morowitz, al campo del origine del vita. Le modelo de Ecopoesis amplia le dominio del congruentia, del evolution del organismos al del ecosphera in su totalitate.
Iste concepto implica que le cyclos geochimic del elementos biogenic esseva sempre essencialmente equal, sed etiam que le gradientes scarpate de energia que aprovisiona de combustibile le processos vital no ha essite create per le organismos. In su loco, le propri existentia de processos generator de energía in le ambiente primordial, especialmente le degradation aerobic del materia organic (oxydation total al CO2), esseva essential per le creation del ordine inherente al vita organismal.
Le utilization del termino "protobiologic" implicante le vita primitive in loco de "prebiotic" (ante del vita) emphatiza le typo de continuitate que characteriza le principio del congruentia e es consistentemente sequite in le modelo del ecopoesis.

Le congruentia pressupone le analogia chimic inter istes due phases del evolution biochimic, e le action del factors protobiologic del medio ambiente se monstra esser paralello con le del coenzymas.

PROCESSOS CONGRUENTE DEL MUNDO HYPERCARBONIC.

Factores reactive del ambiente e reactives metabolic correspondente.
1 - Permanente.

Factor del ambiente (e reaction contrari)

Reactives metabolic correspondente

Origine

+ H2O

- H2O

(spontaneo)

ATP, GTP, etc.

Hydroatmosphera

+ CO2

- CO2

Biotinum

(spontaneo)

Hydroatmosphera

2 -Eventual primari.

[H]

[O]

TH - Transportatores Reducite
(NADH, FADH2, etc.)

T - Transportatores Oxydate
(NAD+, FAD, etc.)

Poter Reductor Lithospheric

Oxygenum Atmospheric

+ H2S

- H2S (+H2O)

CoenzymaA-SH

(spontaneo)

Hydroatmosphera (Cyclo del S)

+ NH3 (NH2COOH)

- NH3 (+H2O)

Compositos aminate

(spontaneo)

Hydroatmosphera (Cyclo del N)

+ H2PO4-

- H2PO4- (+H2O)

ATP, GTP, etc.

(spontaneo)

Hydroatmosphera

3 - Eventual secondari.

H2S2	Acidum Lipoicum	H2S / [O]
NH2COOH / [H] (NH2COSH / [H]) Nucleophilo de Nitrogenum (*)	Pyridoxaminum	NH2COOH / [H]
HCSNHCOOH (NCTF) Nucleophilo de Carbon (*)	Thiaminum	'Un carbon' (*)

Le coenzymas representa un primer passo verso le incorporation del metabolismo nudo primordial in unitates portante de activitate catalytic. Le probabilitate que iste transition esserea passate supertuto durante le "mundo del RNA", ubi le functiones metabolic esseva realisate per ribozymas, es documentate per le facto que iste coenzymas es, in major parte, structuralmente relationate con le nucleosides contenente ribose. Le topics con un asterisc (*) demanda un tratamento plus profunde, que es solo trovate in le libre.

Le propagation chiral (polymerisation enantioselective) assecurarea le synthesis de polypeptides homochiral a transverso del formation de centros prochiral in le derivates hypercarbonic del materiales peptidic.

PROPAGATION CHIRAL IN LE MEDIO HYPERCARBONIC.

Le mechanismo de propagation chiral hic presentate per le aminoacidos racemic es un version minimalmente denudate de formas de equilibrio possibiles in le medio hypercarbonic. In conformitate, le N-carboxylation e le protonation del carboxyl del catena principal es essential, sed le real species reactive pote demandar le addition de CO2 o de H2S al material peptidic, con uso de aminodiacidos o thioacidos correspondentes. Excepto le facto que le organismes modernes utiliza aminoacidos opticamente active, iste mechanismo es alteremente in toto congruente con le biochimia actual.
In le medio hypercarbonic, le aminoacidos es privates de caracteristicas zwitterionic. Le atacco nucleofilic del gruppo amino carboxylate super le carboxyl protonate procede facilmente, generante un adducto que contene un carbanion stabilisate por resonantia. Le recombination asymmetric con le proton es orientate per le aminoacido adicionate in le cyclo anterior. Proque le initiation pote ser facte per acylation con un acido carboxylic achiral, le prime aminoacido del catena pote ser qualcunque de le duo enantiomeros, sed va determina le orientation chiral de tote le subsequentes, producente polypeptides homochiral.
Altere aspecto importante es que le acylation del gruppo amino del fragmento de aminoacido provoca le elevation del pka del gruppo carboxyl augmentante le probabilitate de que sea protonate e favorecente sic le alongation de catenas jam in processo de formation, al detrimento del atacco a monomeros.
Le theoria mechanistic del origine del chiralitate in le mundo biologic es parte integrante del modelo del ecopoesis.

Le characteristicas organismal del vita solo se adquire gradualmente, e le advento del cellulas es bastante tardive in iste modelo.

EVOLUTION DEL ORGANISMALITATE: LE HABITOS PROTOBIOLOGIC.

MATERIALES PROTOBIOLOGIC E LE HABITO FLOCCULAR.

Le aggregation initial del materia organic (dicite "habito floccular"), contrariante le tendentia entropic, se atribue a un combination de factors:

1) Le activitate de aqua bassate (Aw) del medio hypercarbonic.

2) Le coalescentia del compositos hydrophobic (minimisante le energia debite al separation de cargas in le medio multo polar).

3) Le cinetica de formation de thioacidos e lor extraction partial in le phase lipidic.

4) Le stabilisation del micella hydrophobic a transverso del formation de compositos amphiphilic in le superficie.

5) Le formation facile de ligamines peptidic debite al destruction del character zwitterionic del aminoacidos a transverso del N-carboxylation.

6) Le adhesion del fraction peptidic al compositos amphiphilic del superficie micellar debite al affinitate de carga, possibilemente involvente cations polyvalente.

7) Le adsorption de compositos organic de peso molecular parve al fraction peptidic.

Tote istes proprietates contribuerea con le stabilisation del aggregates colloidal in solution diluite. Illes se harmonisa etiam con le vision del Terra primitive como un "mundo de aquas", private de superficies evaporative significante.
Le solubilitate preferential de Oxygenum in le phase lipidic favorece le oxydation juncto al superficie del micella. Un processo bastante simple, le phosphorylation homogenee - analogo al phosphorylation al nivello del substrato, requirente le oxydation de Hydrogenum Sulphuratum a Hydrogenum Disulphuratum (analogos del Acidum Lipoicum), causarea le oxydation del a-cetoacidos al thioacidos, permittente le synthesis del compositos de 'alte energia'.
Aminoacidos contenente sulfur (grupamentos SH) in le fraction peptidic poterea se ligar al ferrum divalente de origine lithospheric. Istes clusters ferrum-sulfur primitives, ancestral del moderne ferredoxinas, es le responsabile per le concentration del poter reductor, concentrante le potenciales redox in le aggregates colloidales primitive, que haberea sic tanto polos reductor como oxidante.

Un interaction inicialmente laxe e generic entre los polypeptides e le polymeros phosphodiester (PPDE - o RNA primitive) augmentarea in specificitate donante loco al traduction, e al control structural e functional que characterisa le "habito reticular".

LE HABITO RETICULAR.

Ben que le phosphorylation heterogenee ("respiration") require barrieras physic, como le membranas, poterea se disveloppar ante del advento del "habito cellular", proque le protons que es le resultate del oxydation del transportatores de electron solubiles in lipides esserea segregates in le vacuole protonic (o acid), creante assi un potential inter iste vacuole e le compartimento externe (o metabolic), le que permitirea le disveloppamento de un methodo plus eficace de synthesis de compositos de 'alte energia'.

CELLULARITATE E LE RESPIRATION CELLULAR.

In le modelo del Ecopoesis le celularitate non surge como methodo per le protection del compositos organic del diluition, sed per promover e profitar de lor oxydation. Le proposition de un aurora aerobic per le cellularitate es basate in le proprietates functional energetic del cellulas, plus que in lor apparentia physic.

HABITOS CELLULAR.

Le inclausura gradual del recesso metabolic ducerea al habito cellular (ubi le vacuole protonic jam non es necessari).

LE LIBRO.

Face click hic para cargar ECOPOESE- A criação da ecosfera, 2ª Ed., 2006; (in portugese) - PDF Gratuito (1,7 Mb, 345 paginas).

O lascia un message para comprar le version imprimite.

Iste documento es protegite por copyright. Nonobstante, qualcunque parte del opera se pote reproducer o traducer liberemente para propositos no comercial, a condition que le fonte sia claramente referenciate.

Iste libro debe esser referenciate in le sequente modo:
Félix de Sousa, Raul A., (2006). Ecopoese - A criação da ecosfera, 2ª Ed., Rio de Janeiro.