Hipótese do mundo de HAP

Ensamblaxe dun conxunto de HAPs.

A hipótese do mundo de HAPs (hidrocarburos aromáticos policíclicos) é unha hipótese especulativa sobre a orixe da vida, que propón que os hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs ou, en inglés, PAHs) eran abundantes na sopa primitiva de materia orgánica que se supón presente nos mares da Terra primitiva, e xogaron un papel principal na orixe da vida ao mediaren na síntese de moléculas de ARN, orixinando un mundo de ARN. A hipótese é discutida na comunidade científica e polo momento é unha hipótese non probada.

Introdución

O Experimento de Miller e Urey mostrou que era posible que os compostos orgánicos poden orixinarse rapidamente nas condicións que se supón había na Terra primitiva.

O experimento de Miller e Urey de 1952 e outros posteriores, demostraron a síntese de compostos orgánicos, como bases nitroxenadas dos ácidos nucleicos (nucleobases), aminoácidos, formaldehido e azucres, a partir de precursores moi sinxelos inorgánicos e metano, que se supón estaban presentes na sopa primordial. A hipótese do mundo de ARN propón que o ARN pode realizar a súa propia catálise (como un ribozima), e ser a base da orixe da vida. Entre estas dúas fases (formación de moléculas organicas e de ARN) hai algúns pasos descoñecidos, como a forma en que se orixinaron as primeiras moléculas de ARN. A hipótese do mundo de HAPs foi proposta para intentar encher este baleiro por Simon Nicholas Platts en 2004. Unha idea máis elaborada foi publicada por Ehrenfreund et al. .

Hidrocarburos aromáticos policíclicos

Os hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) son as moléculas máis comúns e abundantes entre as moléculas poliatómicas no Universo visible, e considéranse un dos compoñentes probables do mar primordial das primeiras fases do noso planeta. Os HAPs, xunto cos fullerenos foron detectados tamén nas nebulosas interestelares. (Os fullerenos están tamén implicados na orixe da vida; e segundo a astrónoma Letizia Stanghellini, "É posible que os fullerenos do espazo proporcionasen as sementes para a vida na Terra.”)

Os HAPs non son normalmente moi solubles en auga mariña, pero cando están sometidos a radiacións ionizantes como os raios ultravioleta solares, os átomos de hidróxeno externos poden ser arrancados da molécula e substituídos por grupos hidroxilo, orixinando HAPs máis solubles en auga.

Estes HAPs modificados son anfipáticos, o que significa que teñen partes hidrófilas e partes hidrófobas. Cando están en disolución, ensámblanse en grupos columnares discóticos mesoxénicos, como lípidos, e tenden a organizarse situando as súas partes hidrófobas protexidas.

Unión de nucleobases ao armazón de HAPs

Nun grupo columnar autoordenado de HAPs, a separación entre os aneis adxacentes é de 0,34 nm. Esta é a mesma separación que se observa entre os nucleótidos adxacentes do ARN e ADN. Outras moléculas máis pequenas poden unirse de forma natural aos aneis de HAPs. Porén, cando se forman os aneis de HAPs, tenden a xirar uns arredor doutros, o que tende a desaloxar os compostos unidos que chocarían cos que están unidos nos aneis de enriba ou debaixo. Por tanto, está favorecida a unión preferencial de moléculas planas como as nucleobases pirimidina e purina, os constituíndes chave (e portadores de información) do ARN e ADN. Estas bases son anfipáticas e tamén tenden a aliñarse en grupos columnares similares.

Unión ao esqueleto oligomérico

De acordo coa hipótese, unha vez que as nucleobases están unidas (por medio de pontes de hidróxeno) ao armazón de HAPs, a distancia entre bases seleccionaría moléculas de "unión" dun tamaño específico, como poden ser pequenos oligómeros de formaldehido (metanal), tamén presentes na "sopa" prebiótica, os cales se unirán (por enlace covalente) ás nucleobases e consigo mesmos para formaren un esqueleto estrutural flexible.

Separación de filamentos similares ao ARN

Un descenso posterior de pH no ambiente (incremento da acidez), por exemplo como resultado da descarga volcánica de gases como o dióxido de xofre ou dióxido de carbono, permitiría que as bases se separasen das súas armazóns de HAPs, formando moléculas similares ao ARN (pero co esqueleto de formaldehido en vez do esqueleto ribosa-fosfato utilizado no ARN "moderno", aínda que coa mesma separación de 0,34 nm).

Formación de estruturas similares a ribozimas

A hipótese especula tamén que unha vez que as fibras monocatenarias longas similares ao ARN se separan das columnas de HAPs, e despois de que o pH ambiental se faga menos ácido, tenderían a pregarse sobre si mesmas, e os pares de bases complementarias buscaríanse preferencialmente unhas a outras, formando pontes de hidróxeno, creando estruturas similares ao ARN, que serían estables e, polo menos parcialmente, de dobre cadea, semellantes a ribozimas. Os oligómeros de formaldehido finalmente serían substituídos por moléculas de ribosa-fosfato, máis estables, como material do esqueleto da molécula, o que sería o primeiro paso para o establecemento dun mundo de ARN proposto na hipótese do mundo de ARN, que se especula evolucionaría a estados máis complexos a partir deste punto.

Véxase tamén

Outros artigos

• Historia da Terra
• Orixe da vida
• Teoría do mundo de ferro-xofre
• Hipótese do mundo de ARN
• Evolución das células
• Outros posibles precursores do ARN:
  • Ácido treonucleico
  • Ácido glicolnucleico
  • Ácido peptonucleico

Ligazóns externas

• The 'PAH World'
• Astrobiology magazine Arquivado 29 de setembro de 2007 en Wayback Machine. Aromatic World An interview with Pascale Ehrenfreund on PAH origin of life. - Consultado en xuño de 2006.
• Life's ingredients found in early universe New Scientist Magazine 14:49, 29 de xullo de 2005.
• RNA-directed amino acid homochirality