Termosíntesis

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La termosíntesis es un mecanismo biológico teórico propuesto por Anthonie Muller para el uso de energía libre en un gradiente térmico para alimentar reacciones anabólicas.[1]​[2]​ Hace uso de este gradiente térmico, o de su estructura disipativa de convección, como un motor térmico que realiza reacciones de condensación. Por lo tanto, se genera entropía negativa. Los componentes de la termosíntesis biológica involucran a los progenitores de la ATP sintasa, que funciona según el mecanismo de cambio de unión, dirigido por quimiosmosis. Parecidos a los procesos fisicoquímicos generadores de energía libre primitiva, basados en la absorción dependiente de la temperatura a materiales inorgánicos como arcilla,[3]​ se cree que este mecanismo simple de obtención de energía puede haber sido crucial en el origen de la vida,[4]​[5]​[6]​[7]​ incluyendo la aparición del Mundo de ARN.[8]​ Para este mundo de ARN, proporciona un modelo que describe la adquisición gradual del conjunto de ARN de transferencia que sustenta el código genético. El árbol filogenético de los ARN de transferencia existentes es consistente con la idea.[9]​

Termosíntesis en la Tierra

La termosíntesis todavía puede suceder en algunos organismos terrestres [10]​ y extraterrestres[11]​[12]​[13]​. Sin embargo, no se conocen organismos actuales que usen la termosíntesis como fuente de energía, aunque esto pueda darse en ambientes extraterrestres sin luz disponible, como los océanos subterráneos Europa.[14]​ La termosíntesis también permite un modelo sencillo para el origen de la fotosíntesis.[15]​ Incluso se ha postulado como el origen de la vida animal por simbiogénesis de termosintetizadores bénticos sésiles en fumarolas hidrotermales submarinas durante el período de mundo Bola de Nieve en el Precámbrico.[16]​[17]​[18]​ Se han hecho algunos experimentos para aislar organismos termosintéticos.[19]​

Biotermosíntesis de Muller

El bioquímico y físico danés Anthonie Muller escribió muchos artículos sobre el tema desde 1983. Él definió a la biotermosíntesis como: "Motores térmicos biológicos que funcionan en el ciclo térmico" y como : "Mecanismos biológicos teóricos que sirven para ganar energía libre, postulados tentativamente como el origen de la vida."

El concepto de termosíntesis se combina además con la hipótesis del mundo de ARN. El resultado general da un modelo de abiogénesis que ofrece nuevos modelos para el surgimiento de ribozomas. Se propone que la primera proteína llamada pF(1) obtenía la energía para alimentar el mundo de ARN por la variación térmica del mecanismo de F(1) ATP sintasa. Además se propone que el pF(1) fue el producto de traslación durante la génesis de la maquinaria genética. Durante el ciclo térmico, pF (1) condensó muchos sustratos con amplia especificidad, produciendo NTP y bibliotecas de proteínas y ARN constituidas aleatoriamente que contenían ARN autorreplicante. La pequeñez de pF (1) permitió la aparición de la maquinaria genética mediante la selección de ARN que aumentó la fracción de pF (1) s en la biblioteca de proteínas: (1) un aminoácido que concatena el progenitor de rRNA unido a (2) una cadena de 'ARNts posicionales' unidos por reconocimiento mutuo, y produjeron un pF (1) (o su motivo principal); Este conjunto de ARNt posicional evolucionó gradualmente a un conjunto de ARNt regulares que funcionan de acuerdo con el código genético, con la aparición concomitante de (3) un ARNm que codifica pF (1).

Referencias

  1. ↑ Anthonie W.J. Muller (1983). «Thermoelectric energy conversion could be an energy source of living organisms». Physics Letters A 96 (6): 319-321. Bibcode:1983PhLA...96..319M. doi:10.1016/0375-9601(83)90189-5. 
  2. ↑ Anthonie W.J. Muller (1993). «A mechanism for thermosynthesis based on a thermotropic phase transition in an asymmetric biomembrane». Physiological Chemistry and Physics and Medical NMR 115: 95-111. 
  3. ↑ Anthonie W.J. Muller and Dirk Schulze-Makuch (2006). «Sorption heat engines: simple inanimate negative entropy generators». Physica A 362 (2): 369-381. Bibcode:2006PhyA..362..369M. arXiv:physics/0507173. doi:10.1016/j.physa.2005.12.003. 
  4. ↑ Anthonie W.J. Muller (1995). «Were the first organisms heat engines? A new model for biogenesis and the early evolution of biological energy conversion». Progress in Biophysics and Molecular Biology 63 (2): 193-231. PMID 7542789. doi:10.1016/0079-6107(95)00004-7. 
  5. ↑ Anthonie W.J. Muller (1996). «The thermosynthesis model for the origin of life and the emergence of regulation by Ca2+». Essays in Biochemistry 31: 103-119. PMID 9078461. 
  6. ↑ Anthonie W.J. Muller and Dirk Schulze-Makuch (2006). «Thermal energy and the origin of life». Origins of Life and Evolution of Biospheres 36 (2): 77-189. Bibcode:2006OLEB...36..177M. PMID 16642267. doi:10.1007/s11084-005-9003-4. 
  7. ↑ M. Kaufmann (2009). «On the free energy that drove primordial anabolism». International Journal of Molecular Sciences 10 (4): 1853-1871. PMC 2680651. PMID 19468343. doi:10.3390/ijms10041853. 
  8. ↑ Anthonie W.J. Muller (2005). «Thermosynthesis as energy source for the RNA World: a model for the bioenergetics of the origin of life». Biosystems 82 (1): 93-102. PMID 16024164. doi:10.1016/j.biosystems.2005.06.003. 
  9. ↑ F.J. Sun and G. Caetano-Anolles (2008). «The origin and evolution of tRNA inferred from phylogenetic analysis of structure». Journal of Molecular Evolution 66 (1): 21-35. Bibcode:2008JMolE..66...21S. PMID 18058157. doi:10.1007/s00239-007-9050-8. 
  10. ↑ Anthonie W.J. Muller (1985). «Thermosynthesis by biomembranes: energy gain from cyclic temperature changes». Journal of Theoretical Biology 115: 319-321. PMID 3162066. doi:10.1016/S0022-5193(85)80202-2. 
  11. ↑ Anthonie W.J. Muller (1996). «Life on Mars?». Nature 380 (6570): 100. Bibcode:1996Natur.380..100M. PMID 8600375. doi:10.1038/380100b0. 
  12. ↑ Anthonie W.J. Muller (2001). «The thermosynthesis model for the origin of life: implications for Solar System exploration». Marsbugs 8 (15): 3-6. Archivado desde el original el 4 de septiembre de 2006.  Parámetro desconocido |url-status= ignorado (ayuda)
  13. ↑ Anthonie W.J. Muller (2003). «Finding extraterrestrial organisms living on thermosynthesis». Astrobiology 3 (3): 555-564. Bibcode:2003AsBio...3..555M. PMID 14678664. doi:10.1089/153110703322610645. 
  14. ↑ Louis N. Irwin; Dirk Schulze-Makuch (2008). Life in the Universe: Expectations and Constraints (Advances in Astrobiology and Biogeophysics). Berlin: Springer. pp. 73. ISBN 3-540-76816-5. 
  15. ↑ Anthonie W.J. Muller (2005). «Photosystem 0, a proposed ancestral photosystem without reducing power that uses metastable light-induced dipoles for ATP synthesis». arXiv:physics/0501050. 
  16. ↑ Anthonie W.J. Muller (2009). «Emergence of animals during Snowball Earths from biological heat engines in the thermal gradient above submarine hydrothermal vents». Origins of Life and Evolution of Biospheres 39 (3–4): 321-322. Bibcode:2009OLEB...39..179.. PMC 2691805. PMID 19468860. doi:10.1007/s11084-009-9164-7. 
  17. ↑ Anthonie W.J. Muller (2008). «Emergence of animals from heat engines. Part 1. Before the Snowball Earths». Entropy 11: 463-512. Bibcode:2009Entrp..11..463M. arXiv:0811.1375. doi:10.3390/e11030463. 
  18. ↑ Anthonie W.J. Muller (2009). «Animal emergence during Snowball Earths by thermosynthesis in submarine hydrothermal vents». Nature Precedings. doi:10.1038/npre.2009.3333.2. Consultado el 20 de junio de 2009.  Parámetro desconocido |doi-access= ignorado (ayuda)
  19. ↑ Anthonie W.J. Muller (2006). «A search for thermosynthesis: starvation survival in thermally cycled bacteria». arXiv:physics/0604084. 

Vínculos externos

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