origine della vita

1
origine della vita
2
La storia

• Aristotele, (384-322 a.C.). generazione spontanea
• Francesco Redi (1668),pro non nascevano larve
  sopra la carne, se questa era sigillata in un
  recipiente in modo che gli insetti non potessero
  depositarvi le uova
• Un secolo dopo, Lazzaro Spallanzani, dimostrò che
  liquidi isolati e bolliti rimanevano sterili. Ma
  si continuò a credere che vermi e insetti
  potessero nascere spontaneamente da materia
  organica in decomposizione
• Louis Pasteur, nel1862, ripeté gli esperimenti di
  Spallanzani, ma con accorgimenti tecnici che li
  resero inconfutabili

3
Oparin e Haldane brodo primordiale

• dalla metà degli anni 20 la ricerca in questo
  campo diventa una vera e propria scienza
• 1924 viene pubblicato Lorigine della vita di
  Alexander. I. Oparin atmosfera primordiale senza
  ossigeno libero come oggi, bensì una miscela di
  gas che entrano in soluzione negli oceani brodo
  primordiale
• nellatmosfera erano contenuti H2O, Fe, CO2, H2S,
  in presenza di H2 si formano CH4 e NH3

4
La conferma di Miller

• reagiscono tra loro sotto grazie a UV, calore da
  attività vulcanica e fulmini
• prove Stanley Miller agli inizi degli anni
  Cinquanta conferma liotesi di Oparin e dimostra
  la sintesi degli amminoacidi

5
la pizza primordiale

• i limiti dal "brodo primordiale" non è possibile
  ottenere catene di acidi grassi lunghe le
  reazioni di condensazione sono sfavorite in
  acqua
• le molecole complesse sono in grado di aggregarsi
  in presenza di catalizzatori come fanghi ed
  argille.
• acidi grassi e lipidi possono aver formato uno
  strato sulla pirite (roccia eruttiva), formando
  la "pizza primordiale
• ciò avrebbe facilitato le reazioni di
  condensazione e quindi la formazione di polimeri
  implicati nel metabolismo e di molecole in grado
  di autoriprodursi,
• prove tali molecole abbondanti presso le bocche
  vulcaniche nella profondità degli oceani,
  (archeobatteri che utilizzano come nutrimento la
  pirite FeS2).

6
Microsfere

• gli strati di lipidi e proteine possono avere
  formato delle microsfere
• allinterno avrebbero potuto concentrarsi i
  polipeptidi, gli enzimi e molecole
  autoreplicanti,

7
RNA WORLD

• i ribozimi corte catene di RNA, formatesi
  spontaneamente in grado di autoriprodursi (RNA
  World,)
•  prove i ribonucleotidi) hanno funzioni
  importanti come ATP (accumulo dellenergia)
  coenzimi (NADH  FADH , NADPH , Coenzima A) mRNA e
  tRNA (assemblaggio dei polipeptidi) attività
  enzimatica, ribosomi, la duplicazione del DNA
  dipende dalla presenza di iniziatori a RNA.

8
quando è nata la vita?

• Archeobatteri 3, 8 miliardi di anni
• stromatoliti fossili 3.55 miliardi di anni, 
• fossilizzazione di grandi colonie di cianobatteri
  e si formano per sovrapposizione di "tappeti" di
  cellule. associate a fossili di cellule
  somiglianti ai cianobatteri attuali
• carbonio-12, indizio di attività biologica
• età della terra 4,5 miliardi poco tempo a
  disposizione

9

• i primi organismi si siano formati nello spazio e
  poi giunti nel nostro pianeta?
• prove su molti corpi celesti sono stati trovati
  composti organici. aminoacidi, acidi grassi,
  basi azotate sono anche presenti nella polvere
  cosmica che arriva sulla terra

Forme simili a Batteri presenti sulla meteorite
di Nakhla (foto NASA)
10
(No Transcript)
11
Archeobatteri

• diversi dagli altri batteri (Eubatteri)
• hanno una parete cellulare chimicamente diversa
  priva di peptidoglicani,
• possono sopportare la disidratazione, tanto da
  vivere in acque satura di sale (Halobacterium)
• sono stati trovati sui fondali oceanici vicino a
  bocche eruttive a temperature di 120 ed oltre e
  a pressioni elevatissime che impediscono
  l'ebollizione dell'acqua
• le loro membrane cellulari non sono costituite da
  catene fosfolipidi
• il pigmento fotosintetico è simile a una molecola
  eucariota.

12
(No Transcript)
13
(No Transcript)
14
Comparsa dellossigeno

• Lossigeno comparve solo grazie all'attività
  fotosintetica del primi organismi fotoautotrofi.
• reazioni di ossidazione più efficaci,
• formazione di uno strato di ozono (O3)

15
fonti energetiche stabili e fonti di carbonio

• organismi  eterotrofi attuali ottengono C e
  energia dagli alimenti, necessitano di ossigeno
  o, solfati, nitrati o ioni ferro (batteri
  anaerobi)
• chemioautotrofi si procurano lenergia da
  composti inorganici, come idrogeno o acido
  solfidrico e il C dalla CO2
• i fotoautotrofi ricavano energia dalla luce e il
  C dalla CO2
• i fotoeterotrofi ricavano energia dalla luce e il
  C dalle molecole organiche

16
dai procarioti agli eucarioti ipotesi
endosimbionte

• mitocondri e cloroplasti derivano evolutivamente
  da procarioti che vivevano in simbiosi
  allinterno della cellula più grande
• un miliardo di anni fa colonizzarono le cellule
  eucariotiche primordiali, prive della capacità di
  metabolizzare lossigeno
• i mitocondri dai proteobatteri (batteri aerobi)
  e i cloroplasti dai cianobatteri
•  La membrana interna batterica mentre la
  membrana esterna prodotta dalla cellula ospite

• Dati a favore dellipotesi 
• 1. la dimensione di entrambi è simile a quella di
  un batterio
• 2. contengono un loro DNA (anche se non sono
  autosufficienti)
• 3. possono dividersi formando copie simili a se
  stessi

17
verso i pluricellulari

• il metabolismo aerobico sviluppa maggiori
  quantita' di energia rispetto a quello
  anaerobico
• passaggio evolutivo da cellule primitive ad
  organismi piu' evoluti, pluricellulari
• ipotesi 1. alcuni protisti si siano
  raggruppati a formare delle colonie e oi degli
  organismi autonomi2. una singola cellula di un
  protista sviluppi molti nuclei (fenomeno
  abbastanza frequente in questo gruppo) che
  possono in seguito formare cellule diverse e,
  quindi, tessuti, organi,