Protobiologie

@article{groves1981an,
    author = "Groves, David I. und Dunlop, John S. R. und Buick, Roger",
    title = "An Early Habitat of Life",
    year = "1981",
    journal = "Scientific American",
    url = "https://doi.org/10.1038/scientificamerican1081-64",
    doi = "10.1038/scientificamerican1081-64",
    number = "4",
    pages = "64-73",
    volume = "245"
}

@misc{groves1981an1,
    author = "Groves, D. I. und Dunlop, J. S. R. und Buick, R",
    title = "Ein frühes Lebenshabitat",
    year = "1981",
    howpublished = "Scientific American, v. 245, no. 4, p. 64-73",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Groves, D. I., Dunlop, J. S. R., und Buick, R., 1981, Ein frühes Lebenshabitat: Scientific American, v. 245, no. 4, p. 64-73.}"
}

@book{crossref1984molecular,
    title = "Molekulare Evolution und Protobiologie",
    year = "1984",
    url = "https://doi.org/10.1007/978-1-4684-4640-1",
    doi = "10.1007/978-1-4684-4640-1"
}

@incollection{matsuno1984protobiology,
    author = "Matsuno, Koichiro",
    title = "Protobiologie: Eine theoretische Synthese",
    year = "1984",
    booktitle = "Molekulare Evolution und Protobiologie",
    url = "https://doi.org/10.1007/978-1-4684-4640-1\_32",
    doi = "10.1007/978-1-4684-4640-1\_32",
    pages = "433-464"
}

@article{williams1985molecular,
    author = "WILLIAMS, JOHN",
    title = "Molecular Evolution and Protobiology",
    year = "1985",
    journal = "Biochemical Society Transactions",
    url = "https://doi.org/10.1042/bst0130798",
    doi = "10.1042/bst0130798",
    number = "4",
    pages = "798-798",
    volume = "13"
}

@article{finkel1986molecular,
    author = "Finkel, D. und Finkel, L.",
    title = "Molekulare Evolution und Protobiologie",
    year = "1986",
    journal = "Mathematical Modelling",
    url = "https://doi.org/10.1016/0270-0255(86)90104-1",
    doi = "10.1016/0270-0255(86)90104-1",
    number = "9-12",
    pages = "1659",
    volume = "7"
}

@article{nisbet2001the,
    author = "Nisbet, E. G. und Sleep, N. H.",
    title = "The habitat and nature of early life",
    year = "2001",
    journal = "Nature",
    url = "https://doi.org/10.1038/35059210",
    doi = "10.1038/35059210",
    number = "6823",
    pages = "1083-1091",
    volume = "409"
}

@article{krishnamurthy2017giving,
    author = "Krishnamurthy, Ramanarayanan",
    title = "Giving Rise to Life: Transition from Prebiotic Chemistry to Protobiology",
    year = "2017",
    journal = "Accounts of Chemical Research",
    url = "https://doi.org/10.1021/acs.accounts.6b00470",
    doi = "10.1021/acs.accounts.6b00470",
    number = "3",
    pages = "455-459",
    volume = "50"
}

Leben ist das, was sich repliziert und entwickelt, aber es herrscht keine Einigkeit darüber, wie das Leben entstand. Wir befürworten eine Sichtweise der Systemsprotobiologie, wonach die ersten Replikatoren Ansammlungen spontan akkumulierender, heterogener und größtenteils nicht-konkanonischer Amphiphile waren. Diese Sichtweise wird durch rigorose chemische Kinetik-Simulationen des graduierten Autokatalyse-Replikationsbereichs (GARD)-Modells gestützt, basierend auf der Annahme, dass die Replikation oder Reproduktion von Kompositionsinformation der von Sequenzinformation vorausging. GARD offenbart die Entstehung privilegierter Nicht-Gleichgewichts-Ansammlungen (Composomes), die katalysebasiertes homöostatisches (konzentrationserhaltendes) Wachstum darstellen. Ein solcher Prozess, zusammen mit gelegentlicher Ansammlungsspaltung, verkörpert zellähnliche Reproduktion. Die prä-RNA-Evolution von GARD wird durch die Selektion verschiedener Composomes innerhalb einer dünnen Fitnesslandschaft belegt, als Reaktion auf chemische Umweltveränderungen. Diese Beobachtungen widerlegen Behauptungen, dass GARD-Ansammlungen (oder andere gegenseitig katalytische Netzwerke im „Metabolismus zuerst"-Szenario) sich nicht entwickeln können. Composomes stellen sowohl ein Genotyp als auch ein selektierbares Phänotyp dar, die der gegenwärtigen Biologie vorausgehen, in der beide meist getrennt sind. Detaillierte GARD-Analysen zeigen attraktorähnliche Übergänge von zufälligen Ansammlungen zu selbstorganisierten Composomes mit negativem Entropieänderung, wodurch Composomes als dissipative Systeme etabliert werden – Kennzeichen des Lebens. Wir zeigen eine vorläufige neue Version unseres Modells, metabolisches GARD (M-GARD), in der lipidische kovalente Modifikationen von nicht-enzymatischen lipidischen Katalysatoren orchestriert werden, die selbst kompositionell reproduziert werden. M-GARD füllt die Lücke des Mangels an echtem Metabolismus im grundlegenden GARD und wird belohnend durch eine veröffentlichte experimentelle Instanz eines lipidbasierten gegenseitig katalytischen Netzwerks unterstützt. Antizipierend den weitreichenden Fortschritt der Molekulardynamik in naher Zukunft ist M-GARD dafür vorgesehen, elaborate Protocells quantitativ darzustellen, mit orchestrierter Reproduktion sowohl der Lipid-Doppelschicht als auch des luminalen Inhalts. Schließlich bietet eine GARD-Analyse im Kontext eines ganzen Planetes das Potenzial, die Wahrscheinlichkeit der Entstehung des Lebens zu schätzen. Die in diesem Review präsentierte revitalisierte GARD-Überprüfung erhöht die Gültigkeit autokatalytischer Mengen als eine echte frühe Evolutionsszenario und liefert wesentliche Infrastruktur für einen Paradigmenwechsel hin zu einer Systemsprotobiologie-Sichtweise des Ursprungs des Lebens.

@article{lancet2018systems,
    author = "Lancet, Doron und Zidovetzki, Raphael und Markovitch, Omer",
    title = "Systems protobiology: Ursprung des Lebens in lipidbasierten katalytischen Netzwerken",
    year = "2018",
    journal = "Journal of The Royal Society Interface",
    abstract = "Leben ist das, was sich repliziert und entwickelt, aber es herrscht keine Einigkeit darüber, wie das Leben entstand. Wir befürworten eine Sichtweise der Systemsprotobiologie, wonach die ersten Replikatoren Ansammlungen spontan akkumulierender, heterogener und größtenteils nicht-konkanonischer Amphiphile waren. Diese Sichtweise wird durch rigorose chemische Kinetik-Simulationen des graduierten Autokatalyse-Replikationsbereichs (GARD)-Modells gestützt, basierend auf der Annahme, dass die Replikation oder Reproduktion von Kompositionsinformation der von Sequenzinformation vorausging. GARD offenbart die Entstehung privilegierter Nicht-Gleichgewichts-Ansammlungen (Composomes), die katalysebasiertes homöostatisches (konzentrationserhaltendes) Wachstum darstellen. Ein solcher Prozess, zusammen mit gelegentlicher Ansammlungsspaltung, verkörpert zellähnliche Reproduktion. Die prä-RNA-Evolution von GARD wird durch die Selektion verschiedener Composomes innerhalb einer dünnen Fitnesslandschaft belegt, als Reaktion auf chemische Umweltveränderungen. Diese Beobachtungen widerlegen Behauptungen, dass GARD-Ansammlungen (oder andere gegenseitig katalytische Netzwerke im „Metabolismus zuerst"-Szenario) sich nicht entwickeln können. Composomes stellen sowohl ein Genotyp als auch ein selektierbares Phänotyp dar, die der gegenwärtigen Biologie vorausgehen, in der beide meist getrennt sind. Detaillierte GARD-Analysen zeigen attraktorähnliche Übergänge von zufälligen Ansammlungen zu selbstorganisierten Composomes mit negativem Entropieänderung, wodurch Composomes als dissipative Systeme etabliert werden – Kennzeichen des Lebens. Wir zeigen eine vorläufige neue Version unseres Modells, metabolisches GARD (M-GARD), in der lipidische kovalente Modifikationen von nicht-enzymatischen lipidischen Katalysatoren orchestriert werden, die selbst kompositionell reproduziert werden. M-GARD füllt die Lücke des Mangels an echtem Metabolismus im grundlegenden GARD und wird belohnend durch eine veröffentlichte experimentelle Instanz eines lipidbasierten gegenseitig katalytischen Netzwerks unterstützt. Antizipierend den weitreichenden Fortschritt der Molekulardynamik in naher Zukunft ist M-GARD dafür vorgesehen, elaborate Protocells quantitativ darzustellen, mit orchestrierter Reproduktion sowohl der Lipid-Doppelschicht als auch des luminalen Inhalts. Schließlich bietet eine GARD-Analyse im Kontext eines ganzen Planetes das Potenzial, die Wahrscheinlichkeit der Entstehung des Lebens zu schätzen. Die in diesem Review präsentierte revitalisierte GARD-Überprüfung erhöht die Gültigkeit autokatalytischer Mengen als eine echte frühe Evolutionsszenario und liefert wesentliche Infrastruktur für einen Paradigmenwechsel hin zu einer Systemsprotobiologie-Sichtweise des Ursprungs des Lebens.",
    url = "https://doi.org/10.1098/rsif.2018.0159",
    doi = "10.1098/rsif.2018.0159",
    number = "144",
    volume = "15"
}

@book{matsuno2018protobiology,
    author = "Matsuno, Koichiro",
    title = "Protobiologie",
    year = "2018",
    url = "https://doi.org/10.1201/9781351076098",
    doi = "10.1201/9781351076098"
}

@incollection{matsuno2018what,
    author = "Matsuno, Koichiro",
    title = "Was ist Protobiologie?",
    year = "2018",
    booktitle = "Protobiologie",
    url = "https://doi.org/10.1201/9781351076098-1",
    doi = "10.1201/9781351076098-1",
    pages = "1-29"
}