化学进化解析

Bob Williams和Ros Rickaby检验环境与生命相演化

假设查尔斯达尔文和分子生物学家 利用遗传学进化破解 再想一想我们认为,它们忽略了化学变化在环境中的非常重要作用。

人类需要通过植物和动物饮食获取的一组矿物质以保持健康生物中所有元素归根结底都出自环境研究的目的是显示环境早期化学进化驱动生物进化-基于地球化学和生化证据-转而生物通过释放化学物驱动环境进化文章中我们揭示生物化学和环境相依演化

早地球

初始组成地球受化学成分决定 物质压缩组成行星 太阳星云研究最佳方法就是研究弦化物组成物,不因父体融化或分化而修改撞击地球的石流地球生命出现的关键是晚引进水,可能取自挥发性丰富水星水到来后,地球分三大阶段生存:大气、海洋和矿物质

从45亿到35亿年前,地球化学进化为约稳定状态,仍然易风化地表和火山从内向外喷发末期大海成为钠、钾和氯化物的强效解法并稀疏溶镁、钙、二碳酸盐和磷酸盐并再次稀释铁解法²⁺和锰微量元素,如镍、锌和都存在大稀释静态中,水中也含有微量铜和镉^一号

海水蒸发和雨持续溶解出硅酸盐、硅酸盐和一些硫化物这使海岸和海床侵蚀并形成沉积水流遍地清除大片钙并因与大气CO反应而形成并累积多碳酸矿 ₂.转而减少大气中的气体量

厌氧大气一开始可能富含氮和氨并有相当量的甲烷-CO₂和氢²光气H₂和CH₄快速从大气丢失到平流层我们认为大气和海洋无机化学的早期演化 在所有进化命运中 都是一个控制因素^一号

开始有机化学和生命

地球表面阳光作用通过减少CO生成有机化学₂液膜内含氢氢供应优先发自环境H₂后从H入盟₂并归结水C/H/O复合物与空气中的氨并发复杂化工我们不知道第一组缺氧细胞是如何产生复杂化学作用的,但环境对有机化学和无机化学作用都有限。某些阶段蛋白合成归DNARNA控制内部细胞化学细节需要催化剂和更多能量来进一步合成蛋白质、沙英化物、脂类和核素

两种最容易获取的早期细胞催化无机离子是铁和镁,并有锰和镍,全部从海中提供。铁和镍用于还原反应^1,3Macleotide三磷酸ATP解析水²⁺.热磷酸盐由太阳能量合成两种最可用离子-Fe²⁺和Mg²⁺快速交换路径并起协调控件作用

细胞内有机分子的能量捕集和合成本会给细胞内部骨压大于海压维护osmoti稳定 ⁺和CL ^-被拒绝,但为了控制内部电解中立性,K ⁺并取磷酸盐不得不拒绝另外一种语句 ²⁺因为它会聚积细胞中的有机化合物梯度像所有有限元素可用性一样 控制进化不可避免命运

很明显细胞需要大量能量 形式上可以使用 合成分子并创建梯度细胞内所有机器用于催化、光转换、泵合成均基于选择性蛋白完全神秘化如何演化 和后来如何编解码并合作澳门万博公司多特征在编码前是必备的很明显,某些无机化学物的具体使用不可避免,因为这些化学物特殊可用性特性,而某些有机分子合成则可能受它们相当大的运动稳定性控制。

氧气进化

反氧细胞从水中取氢后,使用光能产生不可避免的氧气生产²不可避免拒绝氧快速氧化₂和环境中所有脆弱元素和复合物相近²⁺toFe³⁺H级₂StoSO₄^2-后继并举ZnS转Zn²⁺和SO₄^2-.

不可避免环境氧化序列引出细胞开发的成熟阶段, 因为这些化学物反射 与第一批反氧细胞产生局部氧化有机化学物细胞复杂性和分块性必须紧随其后,因为任何新的氧化性有机化学都无法通过反演合成在细胞内发生细胞称为微有氧,现在可以通过减少SO获取能量和元素₄^2-和NO₃^-和费³⁺离子内部消毒剂和许多其他细胞化学变化 从平行生物化学中推导出

进化新eukaryote单元格

化石证据⁴表示大约25亿年前 出现了新式细胞 单细胞ekuaryote其中一些细胞使用光最终变成植物细胞,而另一些细胞则带入动物细胞细胞完全依赖氧气制造膜胆固醇 使细胞大软状态也可以利用基于信号环境,开机膜梯度钙离子还绑定蛋白质,将部分细胞与泥沙粒子等固态表面连接

小说细胞内水量多,包括机体Mitondria和从捕获的细菌细胞中衍生的叶片eukaryum细胞有一些新的外部氧化铜和酶⁵和一个新的核结构与这个核相关联 有一些锌蛋白质 称为锌指解因子eukaryotes没有基因将氮分解为氨,这是蛋白质和核素合成所必备的,因此完全依赖prokaryote我们认为,同原树同集成细菌的器官并发摧毁了沿树独立分支进化思想

大约20亿年前 自由氧增量缓冲 后升至约当前值的1%氧元3亿至2亿年前将大片铁氧化成沉积石接二连三生成的氧气现在与不可避免缓冲反应相关联,同时氧化大片硫化物和剩余稀释铁今日大海富含硫酸盐同期生物体仅略微开发我们认为,这些数据加之早先使用变化环境并相生性说明环境与生物的紧密协调进化^1,3只有一个生态圈

氧量继续上升和氧化

限制缓冲条件从20亿到10亿年前消除后 氧量第二次不可避免上升²这使得环境增氧化约今日值,由沉积研究确定

海中现在含有高浓度金属离子,特别是硫化物释放的铜、锌和新细胞有机化学变化使用这些金属离子细胞表面氧化分子,后取细胞交叉连接组织产生大型多细胞结构 ⁴多细胞eukaryotes等多交叉细胞嵌入外膜等同皮肤细胞分化后特殊细胞聚集组成器官, 特别是在540亿年前Cambrian爆炸期间锌酶用液解交叉连接组织允许生长协调生长 细胞合成小小分子 称荷尔蒙协调型-缓慢型生物活动受荷尔蒙绑定转录因子控制,其中许多成因大增可交换锌手指数

eukaryotes中的细胞也需要送信器快速动作-denters像adrinaline发报机编译并存储于微博中 由钙触发释放 环境变化刺激荷尔蒙和发射机都用铜和铁氧化酶合成全部新化学都从今日生物的化学中推导出^一号我们再次清楚地看到进化是环境不可避免变化和生物体间合作总体进化大都受氧、铜和锌增量驱动

上小说快速信差产生神经细胞 动物需要协调快速活动消息沿神经流出的原因是纳氏电荷梯度分解⁺/K⁺跨膜神经扩展分极化是由细胞外部事件引发的 计算器入侵梯度从初始单元格不可避免生成演化和生物化学的其他重大变化一样 紧接同时发生 一系列生物⁵神经系统协调约5亿年前生成脑

连接环境基因变换

进化描述的一个关键问题是如何通过脱氧核糖核酸复制不太可能这些大变化需要新式蛋白质, 可能是由于我们认为随机变异, 特别是同一种变化几乎同时发生在多类生物体中因此,我们一直在寻找DNA变化的其他可能原因一种可能性,即局部基因乘法,已知在复制脱氧核糖核酸段局部快速突变前通过分子药动作快速刺激⁶新环境化学物 特别是金属离子 有效有毒并发后快速变异解释基因进化与环境变换

进化复杂性增加 减少新环境在更先进生物中的菌株开始依赖底层生物 并发共生性达尔文进化树应代之以生物开发并发性变化和环境变化⁶

大化学变化结束

环境化学和生物化学进化约4亿年前停止,当时自由氧几乎停止增加环境²我们接受随机选择进化分支上物种大增实属实在此期间 脑力增强最终引生人人使用脑理解所有材料的化学物理通过他基于知识的行动,他发现如何从环境中改变化学元素中产生新复合物这是一种相当新奇 — — 但如今是理性 — — 化学方式改变环境,这将影响所有生物体。问题产生 人性能否控制这些变化

生物对环境无机化学依赖的观察变化 因生物释放氧, 需要非常仔细地重新评估进化中合作驱动力

Bob Williams和Ros Rickaby都是英国牛津大学的学者,并是新RSC书的共同编写者进化命运

引用

J Frausto da Silva和RJP Williams生物化学元素牛津大学出版社,2001

DECandel公司SWPulton公司和GMNARBONE公司科学类2007年31592(DOI:10.1126/science.1135013)

3安巴尔和Hnell科学类2002年297113710.1126/science.1069651)

4. MAFedonkinet al,动物兴起John Hopkins大学出版社,2008

5RJP和REMRKABY进化命运RSC出版社,2012年

6. MF Artet al,程序设计师纳特尔阿卡德科学文献美国2011年1081736010.1073/pnas.1109272108)