Informatie

Ideale omstandigheden voor het leven creëren

Ideale omstandigheden voor het leven creëren


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Stel dat sommige wetenschappers een groot vat bouwen, het steriliseren en vullen met gedestilleerd water. Dan beginnen ze verbindingen in het water op te lossen, zoals aminozuren of wat ze ook maar bevorderlijk achten voor het leven. Ze kunnen ook temperatuur, straling en andere omgevingsfactoren regelen.

Ze nemen periodiek een monster van het water en bekijken de resultaten.

Zouden ze onbedoeld zelfreplicerende moleculen en de voorlopers van het leven kunnen creëren?

Zou zo'n experiment het proberen waard zijn?


Stel dat sommige wetenschappers een groot vat bouwen, het steriliseren en vullen met gedestilleerd water. Dan beginnen ze verbindingen in het water op te lossen, zoals aminozuren of wat ze ook maar bevorderlijk achten voor het leven. Ze kunnen ook temperatuur, straling en andere omgevingsfactoren regelen.

Uw directe vraag is of dit experiment het proberen waard is, en zoals andere antwoorden hebben gezegd, is het al vele malen geprobeerd.

Ik zal ingaan op de vraag die geïmpliceerd wordt in de titel "Het creëren van ideale omstandigheden voor het leven".

U spreekt over het oplossen van verbindingen in water en het beheersen van temperatuur, straling "en andere omgevingsfactoren"; Ik neem aan dat je hiermee bedoelt dat alle mogelijke variabelen worden gemanipuleerd, maar dat is niet het geval. "In een groot vat zitten" is ook een omgevingsfactor, en er is een goede reden om aan te nemen dat grote vaten helemaal geen ideale omstandigheden bieden om leven te ontwikkelen.

Als dat gek klinkt, overweeg dan alle chemische reacties die in uw vat kunnen plaatsvinden. Chemische reacties zijn meestal omkeerbaar: moleculen A en B kunnen elkaar ontmoeten en een interactie aangaan en moleculen C en D vormen, en moleculen C en D kunnen op hun beurt elkaar ontmoeten en interactie aangaan en moleculen A en B vormen. In een groot vat verhindert niets al die moleculen van elkaar ontmoeten en met elkaar omgaan; dit leidt tot een evenwicht, afhankelijk van de snelheid van beide reacties, en je krijgt een stabiele hoeveelheid A, B, C en D.

Stel je nu voor dat je in plaats daarvan twee vaten hebt, met een systeem ertussen dat molecuul C van vat 1 naar vat 2 transporteert. Nu blijven moleculen A en B elkaar ontmoeten en moleculen C en D vormen, maar als dat gebeurt, wordt C overgebracht van vat 1 naar vat 2. , dus je krijgt een ophoping van molecuul D in vat 1, terwijl A en B geleidelijk opraken omdat ze C en D blijven vormen maar niet om beurten worden hervormd, terwijl je in vat 2 een overschot hebt aan molecuul C, dus elk molecuul D dat wordt gevormd door de interactie van A en B, zal waarschijnlijk een C ontmoeten om A en B opnieuw te vormen, wat betekent dat je meer moleculen A, B en C krijgt en heel weinig D.

Met andere woorden, je kreeg heel andere resultaten dan wanneer alles in één vat zat. De macroscopische en microscopische omgeving waarin uw moleculen reageren, is een variabele die u niet kunt negeren.

Wat betreft grote vaten die niet bevorderlijk zijn voor de ontwikkeling van het leven, vat dit artikel uit 2010 van Nick Lane, John Allen en William Martin deze problemen samen met de experimenten met "grote vaten" en de hypothese van de "oersoep" in het algemeen:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/bies.200900131

(volledig artikel kan hier worden gedownload: http://nick-lane.net/publications/luca-make-living-chemiosmosis-origin-life/)

Afgezien van de afwezigheid van geochemisch bewijs dat er ooit een oersoep heeft bestaan, zijn er ernstige problemen met de soeptheorie. Om een ​​enkel voorbeeld te geven, polymerisatie tot RNA vereist zowel energie als hoge concentraties ribonucleotiden. Er is geen duidelijke energiebron in een oersoep. Ioniserende UV-straling vernietigt inherent zoveel als het creëert. Als UV de oerbron van energie was, waarom synthetiseert dan geen leven tegenwoordig ATP uit UV-straling? Slechter, elke keer dat een RNA-molecuul zichzelf repliceert, daalt de nucleotideconcentratie, tenzij nucleotiden met een gelijke snelheid worden aangevuld. UV-straling is een onwaarschijnlijke energiebron voor snelle polymerisatie en replicatie, en een weinig belovende initiator van natuurlijke selectie.

De reden dat nucleotiden en andere organische moleculen terughoudend zijn om verder te reageren in een soep, is dat ze in thermodynamisch evenwicht zijn. Ze hebben al gereageerd en de homogene soep heeft geen interne vrije energie waardoor ze verder kunnen reageren. Het leven gaat niet alleen over replicatie; het is ook een koppeling van chemische reacties - exergonische die energie vrijgeven en endergonische die het gebruiken, waardoor de dissipatie van energie als warmte wordt voorkomen.

Dat artikel was in 2010 en die mensen hebben sindsdien de hypothese onderzocht dat het leven begon in hydrothermale bronnen onder specifieke thermodynamische omstandigheden; Nick Lane heeft onlangs het boek gepubliceerd De vitale vraag over dit onderwerp, dat ik ten zeerste aanraad aan iedereen die geïnteresseerd is in hoe het leven zou kunnen zijn begonnen.

Hun hypothese over hoe het leven is gevormd, impliceert ook heel verschillende soorten experimenten om te proberen het te reproduceren. Chemicaliën in een groot vat doen is één ding, proberen de omstandigheden van een hydrothermale ontluchting na te bootsen is iets anders.

Hier is een video waarin Nick Lane hun onderzoek presenteert; om 30:15 vertelt hij kort waar ze experimenteel zijn, met een foto van hun opstelling.

https://www.youtube.com/watch?v=PhPrirmk8F4

ETA: John's commentaar stelen hier: Ideale omstandigheden voor het leven creëren

De experimenten die in het artikel worden beschreven en die RNA opleverden, zijn ook complexer dan alleen moleculen in een vat dumpen, en de beschreven cycli van verwarming en verdamping zijn het soort energie-invoer en mechanismen om onevenwichtigheid te forceren die het thermodynamisch mogelijk kunnen maken voor die moleculen om formulier. Dit benadrukt een andere variabele die ertoe kan doen, namelijk variaties in de omgeving in de tijd en in de ruimte.


Die vraag werd in 1953 gesteld door een klassiek experiment van Miller en zijn mentor Urey. Je kunt het op Wikipedia vinden onder "Miller_Urey_experiment". In feite hebben ze basale moleculaire bouwstenen tot leven gebracht met elektriciteit en meer complexe moleculen (aminozuren) gevormd. Het experiment, met updates, wordt hier mooi besproken. Het experiment toonde aan dat de moleculen die nodig zijn voor het leven spontaan op aarde kunnen worden gevormd door bliksem. Je hebt aminozuren nodig, maar ook bipolaire lipiden, die spontaan compartimenten kunnen vormen. Het is echter niet de moeite waard om op deze manier leven te creëren om twee redenen, die verband houden met tijd en schaal. Eerst (tijd) is het leven slechts één keer geëvolueerd op aarde gedurende 4 miljard jaar. Ten tweede is de schaal van de hele aarde over miljarden jaren een behoorlijk grote experimentele "reageerbuis". Het gebeurde eens in al die tijd, in al die ruimte. Een kleine bijkomstigheid; het feit dat de codontabel is geoptimaliseerd (en vrij universeel, met slechts kleine verschillen), zodat gewone aminozuren meer manieren hebben om ze te maken (meer codons), en codons die bijna stoppen met codons zijn voor zeldzame aminozuren. Dit geeft aan dat sommige jonge mensen hebben geëxperimenteerd met alternatieve suboptimale codes die het niet hebben gehaald.


Voorwaarden voor het leven op aarde

Water is essentieel voor al het leven op aarde en heeft de volgende functies:

- Vervoer. Water is een oplosmiddel in bloed en sap, zodat voedingsstoffen zoals zuurstof, CO en suikers efficiënt door organismen kunnen worden vervoerd.
- Temperatuurregeling. Water verdampt van de huid en koelt het lichaam af als het te warm is. Warmte kan ook via water door het lichaam worden overgedragen.
- Fysiologisch oplosmiddel. De meeste chemische reacties in het lichaam vinden opgelost in water plaats. Elke stof die betrokken is bij een chemische reactie in een organisme heeft een FYSIOLOGISCHE FUNCTIE.
- Zet uit als het bevroren is. IJs drijft omdat het minder dicht is dan water, dus het houdt de koude lucht boven het ijs gescheiden van het water eronder. Dit houdt het water onder het ijs warmer, waardoor het leven eronder behouden blijft bij kouder weer. Het verklaart ook waarom meren niet helemaal tot op de bodem bevriezen!
- Hoge SPECIFIEKE WARMTECAPACITEIT. Dit betekent dat water langzaam opwarmt en afkoelt, wat de temperatuurhomeostase (interne balans) in organismen bevordert.
- Aquatische habitats. Waar zouden we zijn zonder de oceanen, zeeën, rivieren en meren??

Temperatuur
Het grootste deel van de planeet is boven 0°C, dus water in organismen bevriest niet. De meeste enzymen hebben vloeibaar water nodig als oplosmiddel voor reacties. In de meeste gevallen, als de temperatuur hoger zou zijn, zouden ze denatureren en zou het organisme sterven. Sommige organismen zijn echter bestand tegen veel hogere temperaturen. Ze staan ​​bekend als THERMOFILLISCH.

Gassen
De juiste mix van gassen is nodig, zoals CO voor fotosynthese, zuurstof voor ademhaling en stikstof voor eiwitsynthese.

Licht en zonnestraling
Zonlicht levert energie voor fotosynthese.
Warmte wordt geproduceerd wanneer water wordt geabsorbeerd. Dit is de energiebron in de waterkringloop.
Lage niveaus van schadelijke UV-straling.
Afstand tot de zon regelt lichtniveaus en temperaturen.
Rotatie van de aarde regelt dag en nacht en dus de temperatuur.
Gekantelde as veroorzaakt seizoensgebonden variatie in temperatuur.
Het magnetische veld van de aarde buigt schadelijke zonnestraling af.


Wat maakt de aarde zo perfect voor leven?

Het sterrenstelsel dat het dichtst bij het onze ligt, haalde dinsdag (16 oktober) de krantenkoppen met de aankondiging dat het een planeet herbergt met de massa van de aarde - een verleidelijke ontdekking die astronomisch gezien zo dicht bij ons ligt.

Hoewel de nieuw ontdekte planeet misschien de grootte van de aarde heeft, zeggen onderzoekers dat hij vrijwel zeker onvruchtbaar is.

Astronomen ontdekten de buitenaardse wereld rond de zonachtige ster Alpha Centauri B, die deel uitmaakt van een driesterrenstelsel op slechts 4,3 lichtjaar van ons zonnestelsel. Deze planeet, bekend als Alpha Centauri Bb, is ongeveer net zo massief als de aarde, maar het hete oppervlak kan bedekt zijn met gesmolten gesteente - zijn baan brengt hem ongeveer 25 keer dichter bij zijn ster dan de aarde van de zon.

"We zijn er vrij zeker van dat er geen kans is op leven op deze planeet", zegt MIT-planeetwetenschapper Sara Seager.

Dus wat maakt een wereld als de onze in staat om het leven te huisvesten? Waarom is de aarde zo speciaal?

Er zijn een paar belangrijke ingrediënten waarvan wetenschappers het vaak eens zijn dat ze nodig zijn om leven te laten bestaan ​​- maar er blijft veel discussie over welke grenzen er eigenlijk aan het leven kunnen zijn. Zelfs de aarde herbergt enkele vreemde wezens die in extreme omgevingen leven. [Vreemdste plaatsen waar leven op aarde wordt gevonden]

Dit is wat het leven mogelijk maakt om te gedijen op onze thuisplaneet (en waarschijnlijk dat buitenaards leven op andere werelden zal ontstaan):

"Ten eerste heb je een soort vloeistof nodig, elke plaats waar moleculen kunnen reageren", vertelde Seager aan OurAmazingPlanet. In zo'n soep kunnen de ingrediënten voor het leven zoals we dat kennen, zoals DNA en eiwitten, rondzwemmen en met elkaar interageren om de reacties uit te voeren die nodig zijn om het leven te laten plaatsvinden.

De meest voorkomende kanshebber voor dit oplosmiddel is het enige dat het leven op aarde gebruikt: water. Water is een uitstekend oplosmiddel dat veel stoffen kan oplossen. Het drijft ook wanneer het bevroren is, in tegenstelling tot veel vloeistoffen, wat betekent dat ijs de onderliggende vloeistof kan isoleren om verder te bevriezen. Als water in plaats daarvan zou zinken als het bevroren is, zou dit ervoor zorgen dat een andere laag water kan bevriezen en zinken, en uiteindelijk zou al het water bevroren raken, waardoor de chemische reacties achter het leven onmogelijk worden.

Astronomen die op zoek zijn naar buitenaards leven, richten zich meestal op planeten in de zogenaamde bewoonbare zones van hun sterren - banen die niet te warm of te koud zijn om vloeibaar water op het oppervlak van die werelden te laten blijven. De aarde raakte toevallig het merkteken van Goudlokje en vormde zich in de bewoonbare zone van de zon. Mars en Venus liggen erbuiten als de baan van de aarde net iets verder naar binnen of buiten was geweest, dan zou het leven waarschijnlijk nooit zijn ontstaan ​​en zou de planeet een koude woestijn zijn zoals Mars of een bewolkte oven zoals Venus.

Natuurlijk mag buitenaards leven zich niet houden aan de regels die we op aarde gewend zijn.

Astrobiologen stellen steeds vaker voor om verder te kijken dan conventionele bewoonbare zones. Bijvoorbeeld, hoewel vloeibaar water momenteel misschien niet aanwezig is op het oppervlak van Mars of Venus, kan er een tijd zijn geweest dat dit wel het geval was. Het leven kan zich in die tijd op hun oppervlak hebben ontwikkeld en vervolgens ofwel zijn gevlucht naar veiligere locaties op die planeten, zoals ondergronds, of zich hebben aangepast aan de omgeving toen het hard werd, net zoals zogenaamde extremofiele organismen op aarde hebben gedaan, of beide.

Bovendien kunnen andere oplosmiddelen het leven herbergen. "Saturnusmaan Titan heeft vloeibaar methaan en ethaan." zei Seager.

Ten tweede heeft het leven energie nodig. Zonder energie zou er vrijwel niets gebeuren.

De meest voor de hand liggende energiebron is de gastster van een planeet of maan, zoals het geval is op aarde, waar zonlicht de fotosynthese in planten stimuleert. De voedingsstoffen die door fotosynthese worden gecreëerd, zijn op hun beurt waar het grootste deel van het leven op aarde direct of indirect van afhankelijk is als brandstof. [50 verbazingwekkende feiten over de aarde]

Toch leven talloze organismen op aarde ook van andere energiebronnen, zoals de chemicaliën uit diepwateropeningen. Er is misschien geen tekort aan energiebronnen om van te leven.

Wetenschappers hebben betoogd dat bewoonbare werelden sterren nodig hebben die minstens enkele miljarden jaar kunnen leven, lang genoeg om leven te laten evolueren, zoals het geval was op aarde.

Sommige sterren leven maar een paar miljoen jaar voordat ze sterven. Toch "kan het leven heel snel ontstaan, dus leeftijd is niet zo belangrijk", vertelde astrobioloog Jim Kasting van de Pennsylvania State University aan OurAmazingPlanet.

De aarde is bijvoorbeeld ongeveer 4,6 miljard jaar oud. Het oudste bekende organisme verscheen ongeveer 3,5 miljard jaar geleden voor het eerst op aarde, wat betekent dat het leven mogelijk over 1,1 miljard jaar of minder kan evolueren. Het duurde echter langer om complexere levensvormen te ontwikkelen - de eerste meercellige dieren verschenen pas ongeveer 600 miljoen jaar geleden op aarde. Omdat onze zon zo lang leeft, hadden hogere levensorden, inclusief de mens, de tijd om te evolueren.

Andere onderzoekers hebben gesuggereerd dat platentektoniek van vitaal belang is voor een wereld om leven te herbergen - dat wil zeggen, een planeet waarvan de schaal is opgedeeld in platen die constant bewegen.

"Mensen praten over platentektoniek als essentieel bij het recyclen van moleculen die het leven nodig heeft," zei Seager. Kooldioxide helpt bijvoorbeeld de warmte van de zon vast te houden om de aarde warm te houden. Dit gas wordt normaal gesproken in de loop van de tijd in rotsen gebonden, wat betekent dat de planeet uiteindelijk zou bevriezen. Platentektoniek helpt ervoor te zorgen dat dit gesteente naar beneden wordt gesleept, waar het smelt, en dit gesmolten gesteente laat dit koolstofdioxidegas uiteindelijk via vulkanen terug in de atmosfeer vrijkomen.

"Platentektoniek is nuttig, maar waarschijnlijk niet noodzakelijk," zei Kasting. Seager was het daarmee eens en zei dat "vulkanisme heel goed zou kunnen zorgen voor voldoende verse voorraden van wat het leven ook nodig heeft."

Bonusmateriaal

Andere factoren die onderzoekers hebben bedacht waarom het leven op aarde is gelukt, zijn onder meer hoe weinig variatie er is in de straling van onze zon in vergelijking met meer vluchtige sterren, of hoe onze planeet een magnetisch veld heeft dat ons beschermt tegen eventuele stormen van geladen deeltjes van de zon. Gewelddadige uitbarstingen van straling kunnen het leven van de aarde in zijn vroege, fragiele stadia hebben weggevaagd.

Toch "denken mensen constant aan elk van deze dingen en hoe belangrijk ze zijn", zei Seager. "We proberen minder conservatief en ruimdenkend te zijn. We willen leren welke grijze gebieden er zijn voor mogelijk leven."

De aarde blijft de enige bekende planeet die leven herbergt, dankzij een unieke combinatie van factoren. Het voortdurend in de gaten houden van buitenaardse werelden kan daar op een dag echter verandering in brengen, door andere planeten te vinden die deze eigenschappen delen of door andere manieren te ontdekken waarop leven in het universum tot bloei is gekomen.


Meer rijst, minder methaan

Dit bericht maakt deel uit van de blogserie van WRI, Creating a Sustainable Food Future. De serie onderzoekt strategieën om tegen 2050 meer dan 9 miljard mensen duurzaam te voeden. Alle stukken zijn gebaseerd op onderzoek dat wordt uitgevoerd voor het World Resources Report 2013-2014.

Rijst is het voedzame hoofdgewas voor meer dan de helft van de wereldbevolking, maar het verbouwen van rijst produceert methaan, een broeikasgas dat meer dan 30 keer zo krachtig is als koolstofdioxide. Methaan uit rijst draagt ​​ongeveer 1,5 procent bij aan de totale wereldwijde uitstoot van broeikasgassen en zou aanzienlijk kunnen groeien. Dat klinkt misschien niet als veel, maar de landbouw als geheel draagt ​​bij aan ongeveer een kwart van alle emissies. Om de klimaatverandering effectief aan te pakken, kan het nodig zijn de landbouwemissies met tweederde te verminderen, zelfs als we 70 procent meer voedsel produceren, en rijst zal deel moeten uitmaken van die strategie.

Puur technisch gezien kennen we de basisprincipes van het drastisch verminderen van de uitstoot van rijstteelt, en deze methoden zouden ook moeten helpen om water te besparen en de opbrengst te verhogen. Rijst groeit meestal in overstroomde velden die rijstvelden worden genoemd. Het water voorkomt dat zuurstof de bodem binnendringt, waardoor ideale omstandigheden worden gecreëerd voor bacteriën die methaan uitstoten. Hoe langer de overstroming duurt, hoe meer die bacteriën zich ophopen. Vrijwel elke landbouwmethode die de periode van overstromingen vermindert of onderbreekt, kan methaan verminderen.

Een nieuw WRI-werkdocument bespreekt de mogelijkheden. Ze kunnen een 'afname' van water in het midden van het seizoen omvatten tot een niveau dat net de wortels bereikt, en het kan het zaaien van rijst in gedroogde velden omvatten voordat het overstroomt. Idealiter omvat het beheer een opeenvolging van bevochtiging en drogen van de rijstvelden om te voorkomen dat methaan zich ophoopt. In Sichuan, China, laten veel boeren de rijstplanten helemaal niet overstromen, maar planten ze rijst in een verhoogd bed en laten alleen de voren overstromen. Door een van deze technieken toe te passen, kan de methaanemissie mogelijk worden gehalveerd. De combinatie van droog zaaien en één keer leegzuigen, of een perfecte uitvoering van een reeks bevochtigen en drogen, heeft het potentieel om de uitstoot met 90 procent te verminderen.

Het is zelfs zo dat Chinese en Japanse boeren hun rijstvelden meestal één keer in het midden van het groeiseizoen leegpompen omdat ze hebben ontdekt dat het de opbrengst verhoogt, en wetenschappelijke studies hebben elders in de wereld opbrengstwinsten gevonden. Minder overstromingen bespaart doorgaans ook irrigatiewater, met minder water dat door de grond sijpelt, wegloopt of verdampt. Omdat de rijstteelt 40 procent van al het irrigatiewater verbruikt, met watertekorten in de meeste grote rijstteeltregio's, bieden veranderingen in het management mogelijkheden om water te besparen.

Helaas, en ondanks de belofte van deze technieken, identificeren vier casestudies in het rapport veel praktische uitdagingen, technische onbekenden en beperkte prikkels die de meeste boeren ervan weerhouden ze te gebruiken. Een groot probleem is het vermogen om het water goed genoeg te beheersen om zowel bevochtiging als drogen te verzekeren. In de Filippijnen verbouwen boeren rijst tijdens een hevig regenseizoen dat het hen onmogelijk maakt om hun velden regelmatig droog te leggen. In het droge seizoen weigeren boeren daar en in India vaak hun velden droog te leggen, omdat irrigatienetwerken niet kunnen garanderen dat nieuw water beschikbaar is wanneer dat nodig is. Zelfs in Californië, met zijn geavanceerde irrigatiesysteem, zijn de velden te groot en de irrigatieleveringen te traag om boeren te verzekeren dat ze hun velden op cyclus kunnen bevochtigen en drogen.

Vooruitgang vereist daarom een ​​gedetailleerde beoordeling, plaats voor plaats, van waar boeren voldoende controle over water hebben om ten minste één vorm van waterbeheer te beoefenen. In India zouden boeren die grondwater oppompen deze praktijken moeten kunnen toepassen, en zelfs in het natte seizoen in de Filipijnen kunnen boeren misschien een keer aftappen. Elders kunnen verbeteringen in het waterbeheer nodig zijn. Op het eiland Bohol in de Filippijnen kwam de toegang tot betrouwbaarder water uit een verbeterde irrigatiedam met de vereiste om afwisselend natte en droge rijstvelden te krijgen. Het systeem is enorm succesvol gebleken voor de productie en het milieu.

Het wegnemen van wetenschappelijke onzekerheden is een volgende stap. Bevochtigen en drogen verhoogt niet altijd de rijstopbrengst, en sommige onderzoeken vinden dat het deze vermindert. Hoewel ongunstige resultaten waarschijnlijk het gevolg zijn van een gebrekkige implementatie, is het onwaarschijnlijk dat boeren waterbeheermethoden zullen omarmen zolang de onzekerheid aanhoudt. Vooruitgang vereist lokaal en internationaal gecoördineerde studies om onzekerheden over opbrengsten en mogelijke waterbesparingen op te lossen.

Ten slotte ontvangen boeren geen beloning voor het verminderen van emissies en worden ze niet gestraft voor het verhogen ervan. Hoewel hele landbouwregio's kunnen profiteren van het besparen van water door minder overstromingen, hebben individuele boeren vaak geen prikkel om dit te doen omdat ze gratis water krijgen of omdat gesubsidieerde elektriciteit het oppompen van water zelfs van diep in de grond goedkoop maakt.

Ondanks de potentiële voordelen van verbeterd waterbeheer, zullen deze kansen daarom grotendeels verloren gaan totdat regeringen de prikkels verschuiven en het werk ondersteunen om plaats voor plaats in de technische details te komen. Deze inspanning zou enkele miljoenen – geen miljarden – dollars vergen. Regeringen hebben deze bescheiden middelen niet vastgelegd omdat het terugdringen van broeikasgassen in de landbouw een lage prioriteit heeft gehad.

Rijstbeheer biedt een geweldige kans voor de Global Alliance for Climate Smart Agriculture, nieuw opgericht door 18 landen en 53 andere organisaties. Als een uitstekende start konden haar leden de nodige technische analyses ondersteunen en door middel van projecten ter plaatse op de meest veelbelovende locaties laten zien hoe prikkels kunnen worden aangepast en verbeterd waterbeheer kan worden gerealiseerd.


In tegenstelling tot meercellige organismen zijn toenames in de grootte van prokaryoten (celgroei) en hun reproductie door celdeling nauw met elkaar verbonden. Prokaryoten groeien tot een vaste grootte en planten zich vervolgens voort binaire splitsing.

Binaire splijting

Binaire splitsing is een vorm van ongeslachtelijke voortplanting. Het treedt op wanneer een oudercel zich splitst in twee identieke dochtercellen. Dit kan leiden tot een zeer snelle bevolkingsgroei. Onder ideale omstandigheden kunnen bacteriepopulaties bijvoorbeeld elke 20 minuten verdubbelen. Een dergelijke snelle bevolkingsgroei is een aanpassing aan een onstabiele omgeving. Kan je uitleggen waarom?

Schematisch diagram van cellulaire groei (verlenging) en binaire splitsing van bacillen. Blauwe en rode lijnen geven respectievelijk de oude en de nieuw gesynthetiseerde bacteriële celwand aan. Het DNA in de bacterie wordt gekopieerd en de dochtercellen krijgen een exacte kopie van het ouder-DNA. Bij splijting is een cytoskeleteiwit FtsZ betrokken dat een ring vormt op de plaats van celdeling.

Genetische overdracht

Bij ongeslachtelijke voortplanting zijn alle nakomelingen precies hetzelfde. Dit is het grootste nadeel van dit type reproductie. Waarom? Gebrek aan genetische variatie verhoogt het risico op uitsterven. Zonder variatie zijn er misschien geen organismen die een grote verandering in de omgeving kunnen overleven.

Prokaryoten hebben een andere manier om genetische variatie te vergroten. Het heet genetische overdracht of bacteriële conjugatie. Het kan op twee manieren voorkomen. Eén manier is wanneer cellen stukjes DNA uit hun omgeving 'verdwalen'. De andere manier is wanneer cellen direct DNA (meestal plasmiden) uitwisselen met andere cellen. Bijvoorbeeld, zoals getoond in Figuur hieronder maakt de donorcel een structuur genaamd an F-pilus, of geslachtspilus. De F-pilus hecht de ene cel aan een andere cel. De membranen van de twee cellen versmelten en genetisch materiaal, meestal a plasmide, gaat naar de ontvangende cel. Genetische overdracht maakt bacteriën zeer nuttig in de biotechnologie. Het kan worden gebruikt om bacteriële cellen te maken die nieuwe genen dragen.

Een stroomdiagram met bacteriële conjugatie. De donorcel maakt een structuur die een F-pilus of geslachtspilus wordt genoemd. De F-pilus hecht een cel aan een andere cel. De membranen van de twee cellen versmelten en genetisch materiaal, meestal een plasmide, komt in de ontvangende cel.


Het leven zoals we het kennen, bijna gemaakt in Lab

Een van de grootste mysteries van het leven is hoe het begon. Wetenschappers hebben het ongeveer als volgt vastgepind:

Sommige chemische reacties vonden ongeveer 4 miljard jaar geleden plaats - misschien in een oergetijdensoep of misschien met behulp van vulkanen of mogelijk op de bodem van de zee of tussen de micavellen - om biologie te creëren.

Nu hebben wetenschappers iets in het laboratorium gecreëerd dat verleidelijk dicht in de buurt komt van wat er zou kunnen zijn gebeurd. Het is geen leven, benadrukken ze, maar het geeft de wetenschappelijke gemeenschap zeker een hele nieuwe dataset om op te kauwen.

De onderzoekers van het Scripps Research Institute creëerden moleculen die zichzelf repliceren en zelfs evolueren en strijden om te winnen of te verliezen. Als dat precies als het leven klinkt, lees dan verder om het controversiële en dunne onderscheid te leren.

Ken je RNA

Om de opmerkelijke doorbraak te begrijpen, gedetailleerde 8 januari in de vroege online editie van het tijdschrift Wetenschap, moet je een beetje weten over moleculen die RNA en DNA worden genoemd.

DNA is de software van het leven, de moleculen die alle genetische informatie van een cel bevatten. DNA en de genen erin zijn waar mutaties plaatsvinden, waardoor veranderingen mogelijk worden die nieuwe soorten creëren.

RNA is de naaste neef van DNA. Nauwkeuriger gezegd, RNA wordt beschouwd als een primitieve voorouder van DNA. RNA kan op zichzelf geen levensvorm leiden, maar 4 miljard jaar geleden stond het misschien op het punt om leven te creëren, en had het alleen een chemische oplossing nodig om de sprong te maken. In de wereld van vandaag is RNA afhankelijk van DNA voor het uitvoeren van zijn rollen, waaronder het coderen voor eiwitten.

Als RNA in feite de voorouder van DNA is, hebben wetenschappers bedacht dat ze RNA zichzelf in een laboratorium konden laten repliceren zonder de hulp van eiwitten of andere cellulaire machines. Makkelijk gezegd, moeilijk gedaan.

Maar dat is precies wat de Scripps-onderzoekers deden. Toen ging het verrassend verder.

'Vereeuwigd'

In het bijzonder hebben de onderzoekers RNA-enzymen gesynthetiseerd die zichzelf kunnen repliceren zonder de hulp van eiwitten of andere cellulaire componenten, en het proces gaat oneindig door. "Vereeuwigd" RNA, noemen ze het, tenminste binnen de beperkte omstandigheden van een laboratorium.

Belangrijker nog, de wetenschappers mengden vervolgens verschillende RNA-enzymen die zich hadden gerepliceerd, samen met een deel van het ruwe materiaal waarmee ze werkten, en lieten ze concurreren in wat zeker de volgende grote hit zal worden: "Survivor: Test Tube."

En zo nu en dan zou een van deze overlevenden het verknoeien door zich vast te binden met een ander stuk ruw materiaal dat het niet had gebruikt. Hm. Dat is precies wat levensvormen doen.

Toen deze mutaties optraden, "waren de resulterende recombinante enzymen ook in staat tot aanhoudende replicatie, waarbij de meest geschikte replicators in aantal toenamen om het mengsel te domineren", rapporteren de wetenschappers.

De "wezens" - wacht, zo kunnen we ze niet noemen! - geëvolueerd, waarbij sommige "soorten" het wonnen.

"Het heeft me een beetje weggeblazen", zei teamlid Tracey Lincoln van het Scripps Research Institute, die aan haar Ph.D. "Wat we hebben is niet-levend, maar we hebben kunnen laten zien dat het een aantal levensechte eigenschappen heeft, en dat was buitengewoon interessant."

Kloppen op de deur van het leven

Lincolns adviseur, professor Gerald Joyce, herhaalde dat hoewel de zelfreplicerende RNA-enzymsystemen bepaalde kenmerken van het leven gemeen hebben, ze niet het leven zijn zoals wij het kennen.

"Wat we hebben gevonden, kan relevant zijn voor hoe het leven begint, op dat belangrijke moment waarop de darwinistische evolutie begint", zei Joyce in een verklaring.

Joyce's terughoudendheid, ook duidelijk in een NPR-rapport van de bevinding, moet worden gewaardeerd. Hij geeft toe dat sommige wetenschappers die bekend zijn met het werk hebben beweerd dat dit leven is. Een andere wetenschapper zei dat wat de onderzoekers deden, gelijk staat aan het nabootsen van een scenario dat mogelijk heeft geleid tot het ontstaan ​​van leven.

Joyce houdt vol dat hij en Lincoln geen leven hebben gecreëerd: "We kloppen op die deur", zegt hij, "maar dat hebben we natuurlijk niet bereikt."

Alleen wanneer een systeem in het laboratorium wordt ontwikkeld dat het vermogen heeft om op zichzelf nieuwe functies te ontwikkelen, kan het echt leven worden genoemd, zei Joyce. Kortom, de moleculen in Joyce's lab kunnen geen totaal nieuwe trucs ontwikkelen, zei hij.


De 25 principes van bouwbiologie

Ontwerp van site en community

  1. Controleer of de site vrij is van natuurlijk voorkomende gezondheidsrisico's.
  2. Plaats woningen zo dat bewoners niet worden gestoord door bronnen van kunstmatige lucht, bodem, water, geluid en elektrovervuiling.
  3. Plaats woningen in goed geplande gemeenschappen die voldoende toegang bieden tot frisse lucht, zonneschijn en natuur.
  4. Plan huizen en ontwikkelingen rekening houdend met de behoeften van de gemeenschap, gezinnen en individuen met respect voor de natuurlijke omgeving.

Gezondheid en welzijn van de bewoners

  1. Gebruik natuurlijke en onvervalste bouwmaterialen.
  2. Zorg voor natuurlijke zelfregulering van de luchtvochtigheid binnenshuis met behulp van hygroscopische (vochtbufferende) materialen.
  3. Zorg voor een laag totaal vochtgehalte en snelle uitdroging van natte bouwprocessen in nieuwe gebouwen.
  4. Ontwerp voor een klimatologisch passende balans tussen thermische isolatie en thermische opslagcapaciteit.
  5. Plan voor klimatologisch geschikte oppervlakte- en luchttemperatuur.
  6. Zorg voor voldoende ventilatie.
  7. Gebruik waar mogelijk thermische stralingsstrategieën voor het verwarmen van gebouwen, inclusief passieve zonne-energie.
  8. Zorg voor een overvloed aan goed uitgebalanceerd natuurlijk licht en verlichting terwijl u kleur gebruikt in overeenstemming met de natuur.
  9. Zorg voor voldoende akoestische bescherming tegen schadelijk geluid en trillingen.
  10. Gebruik niet-giftige bouwmaterialen met neutrale of aangename natuurlijke geuren.
  11. Gebruik geschikte water- en vochtuitsluitingstechnieken om interne groei van schimmels, bacteriën, stof en allergenen te voorkomen.
  12. Zorg voor de best mogelijke drinkwaterkwaliteit door indien nodig zuiveringstechnologieën toe te passen.
  13. Gebruik fysiologische en ergonomische kennis in interieur- en meubeldesign.
  14. Overweeg proportie, harmonische maat, orde en goede vorm in ontwerp.

Natuurlijke en kunstmatige elektromagnetische stralingsveiligheid

  1. Minimaliseer interferentie binnenshuis met vitale kosmische en terrestrische straling.
  2. Minimaliseer de blootstelling aan door de mens gemaakt elektriciteitssysteem en radiofrequentiestraling die wordt gegenereerd vanuit het gebouw en door externe bronnen.
  3. Vermijd het gebruik van bouwmaterialen met verhoogde radioactiviteitsniveaus.

Milieubescherming, sociale verantwoordelijkheid en energie-efficiëntie

  1. De productie van bouwmaterialen en bouwprocessen moeten zorgen voor gezondheid en sociaal welzijn in elke fase van de levenscyclus van het gebouw.
  2. Vermijd het gebruik van bouwmaterialen die onvervangbare natuurlijke hulpbronnen uitputten of op een niet-duurzame manier worden geoogst.
  3. Minimaliseer het energieverbruik gedurende de hele levensduur van het gebouw door gebruik te maken van klimaatgebaseerd en energiezuinig ontwerp, energie- en waterbesparende technologieën en hernieuwbare energie.
  4. Houd bij het kiezen van alle materialen die in de bouw worden gebruikt rekening met de belichaamde energie- en milieukosten tijdens de levenscyclus.

Voor meer informatie over Bau Biologie, woon een educatief evenement bij met instructeur Paula Baker-Laporte FAIA van het Institute of Building Biology and Ecology.

&kopie EcoNest Architecture Inc. 2021 | 1131 Paradijs Ln. Ashland, Oregon |


Vetten en oliën

Vetten zijn een veel voorkomende en bekende vorm van lipiden. Ze worden gemaakt door vetzuren te binden aan een alcohol.

Het meest voorkomende vet is triacylglycerol. Triacylglycerol is een vet gemaakt van drie vetzuren gebonden aan een alcohol genaamd '8216glycerol'8217. Glycerol is een alcohol met drie koolstofatomen en elk van de koolstofatomen bindt aan één vetzuur.

De structuur van de vetzuren van een vet bepaalt of een vet verzadigd of onverzadigd is. Dubbele bindingen in een of meer alkylketens van de vetzuren zorgen voor een onverzadigd vet. Een vetmolecuul zonder dubbele bindingen in een van zijn alkylketens staat bekend als een verzadigd vet.

Een dubbele binding creëert een bocht in een alkylketen. Dit vermindert hoe dicht vetmoleculen bij elkaar kunnen worden gepakt. Losjes verpakte vetten hebben een lager smeltpunt. Daarom zijn onverzadigde vetten, zoals plantaardige oliën, gewoonlijk vloeibaar bij kamertemperatuur. Verzadigde vetten daarentegen hebben een hoger smeltpunt en worden bij kamertemperatuur eerder als vaste stof aangetroffen.

De belangrijkste functie van vet is het opslaan van energie. Ze komen het meest voor bij dieren omdat ze een zeer grote hoeveelheid energie bevatten voor hun gewicht.

Een vetmolecuul zal veel meer energie bevatten dan een koolhydraatmolecuul van hetzelfde gewicht. Voor mobiele dieren is het dragen van extra gewicht niet ideaal, dus het opslaan van energie in lichtgewicht moleculen is gunstig. Vetten worden opgeslagen in weefsel dat bekend staat als ‘adipose tissue'8217 en in cellen die bekend staan ​​als ‘adipose cells'8217.


Synthetische biologie en de morele betekenis van kunstmatig leven: een antwoord op Douglas, Powell en Savulescu

Adres voor correspondentie: Andreas Christiansen, Universiteit van Kopenhagen, Afdeling Media, Cognitie en Communicatie, Karen Blixens Vej 4, kamer 16.1.16, Kopenhagen 2300, Denemarken. E-mail: [email protected] Zoek naar meer artikelen van deze auteur

Adres voor correspondentie: Andreas Christiansen, Universiteit van Kopenhagen, Afdeling Media, Cognitie en Communicatie, Karen Blixens Vej 4, kamer 16.1.16, Kopenhagen 2300, Denemarken. E-mail: [email protected] Zoek naar meer artikelen van deze auteur

Abstract

I discuss the moral significance of artificial life within synthetic biology via a discussion of Douglas, Powell and Savulescu's paper 'Is the creation of artificial life morally significant’. I argue that the definitions of 'artificial life’ and of 'moral significance’ are too narrow. Douglas, Powell and Savulescu's definition of artificial life does not capture all core projects of synthetic biology or the ethical concerns that have been voiced, and their definition of moral significance fails to take into account the possibility that creating artificial life is conditionally acceptable. Finally, I show how several important objections to synthetic biology are plausibly understood as arguing that creating artificial life in a wide sense is only conditionally acceptable.


Bekijk de video: 5 Tips je eigen spelregels creëren (Februari 2023).