Die Entstehung erster Zellen – von der Nährstoffaufnahme hin zur Verlängerung eingeschlossener Nucleotide

Abstract

Ein neues Verständnis des Ursprungs des Lebens auf der Erde gründet sich auf jüngsten, bedeutenden Entdeckungen zur Biophysik von Membranen. Es wurde gezeigt, dass Vesikel aus Membran‐Doppelschichten eine facettenreiche Mikroumgebung zur Verfügung stellen, in der sich erste Stoffwechselreaktionen entwickelt haben können. Zellmembran‐ähnliche Aggregate amphiphiler Moleküle, die Oligonucleotide einschließen können, wurden erfolgreich im Labor hergestellt. Im Rahmen von Laborstudien zur Entstehung des Lebens gelang die Verlängerung eines DNA‐Primers im Inneren von Fettsäurevesikeln, sobald das extravesikuläre Medium mit aktivierten Nucleotiden versetzt wurde. Diese Studien zeigten, dass zellähnliche Vesikel durchlässig genug sein können, um geladene Moleküle wie aktivierte Nucleotide aufzunehmen, die sich wiederum im Protozellinneren am Kopieren von DNA‐Matrizen beteiligen. Wir fassen in diesem Aufsatz jüngste Experimente in diesem Bereich zusammen und beschreiben ein mögliches Szenario zum Ursprung erster primitiver Zellen, wobei wir der Verlängerung eingeschlossener Nucleotide besondere Aufmerksamkeit widmen.

Responsive Vesicles from Dynamic Covalent Surfactants

“…Synthetic vesicles have drawn much attention because of their close similarity to biological cells, of which the membranes are generally composed of double‐tailed phospholipid surfactants. In living systems, bilayer membranes are highly dynamic,1 amongst others as a result of embedded proteins and carotenoids, which is essential for endo‐ and exocytosis, cell signaling, and cell division. In contrast, synthetic vesicles tend to be very static, especially when composed of double‐chain surfactants 2.…”

Chirality, photochemistry and the detection of amino acids in interstellar ice analogues and comets

“…The origin of the first cellular life on Earth, 1,2 and the ongoing evolution of living organisms that populate the Earth today have resulted in a fascinating biochemical interplay between proteins and genes. A genetic sequence as expressed in a nucleotide base code is precisely translated into a series of amino acid chains, the building blocks for proteins, which are the fundamental structural and functional elements of life.…”

Electrostatic Localization of RNA to Protocell Membranes by Cationic Hydrophobic Peptides

“…The emergence of a protocell capable of Darwinian evolution is expected to require two key components: a self‐replicating membrane and a self‐replicating nucleic acid 1. RNA, due to its ability to store genetic information and fold into catalytic structures, is hypothesized to be the ancestral nucleic acid in primitive cells 2.…”