Protocellen

@article{snyder1975a,
    author = "Snyder, W.D. und Fox, Sidney W.",
    title = "Ein Modell für den Ursprung stabiler Protocellen in einem primitiven alkalischen Ozean",
    year = "1975",
    journal = "Biosystems",
    url = "https://doi.org/10.1016/0303-2647(75)90029-5",
    doi = "10.1016/0303-2647(75)90029-5",
    number = "2",
    pages = "222-229",
    volume = "7"
}

@misc{snyder1975a2,
    author = "Snyder, W. D. und Fox, S",
    title = "Ein Modell für den Ursprung stabiler Protocellen in einem primitiven alkalischen Ozean",
    year = "1975",
    howpublished = "BioSystems, v. 7, p. 222-229",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Snyder, W. D., und Fox, S., 1975, Ein Modell für den Ursprung stabiler Protocellen in einem primitiven alkalischen Ozean: BioSystems, v. 7, p. 222-229.}"
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@article{fox1980the,
    author = "Fox, Sidney W.",
    title = "The origins of behavior in macromolecules and protocells",
    year = "1980",
    journal = "Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Comparative Biochemistry",
    url = "https://doi.org/10.1016/0305-0491(80)90330-2",
    doi = "10.1016/0305-0491(80)90330-2",
    number = "3",
    pages = "423-436",
    volume = "67"
}

@misc{fox1980the1,
    author = "Fox, S. W",
    title = "The origins of behavior in macromolecules and protocells",
    year = "1980",
    howpublished = "Comparative Biochemistry and Physiology, v. 67B, p. 423-436",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Fox, S. W., 1980, The origins of behavior in macromolecules and protocells: Comparative Biochemistry and Physiology, v. 67B, p. 423-436.}"
}

Das Marianen‐Vulkan‐Izu‐Bogensystem erstreckt sich 2400 km von Nord nach Süd und ist ein hervorragendes Beispiel für einen intraozeanischen magmatischen Bogen. Trotz dessen ist das System schlecht erforscht, da der Großteil davon unterseeisch liegt. Der Vulkanismus ist im nördlichsten Teil des Marianer Bogens, zwischen 20°40′ und 24°N, vollständig unterseeisch. Dies ist die Northern Seamount Province (NSP) und war der Fokus einer detaillierten marinen geologischen und geochemischen Studie, wobei zusätzliche Daten aus angrenzenden Bogensegmenten im Norden (Volcano arc) und Süden (Central Island Province (CIP) des Marianer Bogens) herangezogen wurden. Proben von 24 unterseeischen Vulkanen und drei Inseln wurden auf Konzentrationen von K, Rb, Sr, Ba und den seltenen Erden (REE) analysiert. Diese Daten zeigen starke Variationen entlang des Bogens, wobei sie in den reiferen, tholeiitischen und low‐K calc‐alkalischen Vulkanen des Volcano arc und der Mariana CIP relativ verarmt sind und im Durchschnitt 6100 ppm K, 300 ppm Sr, 200 ppm Ba und 6 ppm La enthalten. Die gesamte NSP ist in großen ionenlithophilen (LIL) und leichten seltenen Erden (REE) angereichert, insbesondere die nördliche Hälfte (26.000 ppm K, 700 ppm Sr, 900 ppm Ba, 47 ppm La); diese Laven weisen starke shoshonitische Affinitäten auf. Diese Anreicherungen resultieren nicht aus fraktionierter Kristallisation von CIP‐typischen Schmelzen. Die Quelle, die für diese Anreicherungen verantwortlich ist, teilt einige Merkmale mit den Quellen des Mariana CIP und des Volcano arc: K/Rb und K/Ba sind insbesondere ähnlich (∼500 und ∼30, respectively). Allerdings ändern sich Ba/La, Sr/Nd und (Ce/Yb)n drastisch, wobei Ba/La und Sr/Nd mit zunehmender LIL- und LREE-Anreicherung auf Mantelwerte abnehmen. Der Ursprung der LIL- und LREE-Anreicherungen in den NSP-shoshoniten resultiert nicht aus Variationen im Verhalten oder der Zusammensetzung der subduzierten Lithosphäre. Das Schmelzen erfolgt ausschließlich innerhalb des Mantelwedges, und die Vorwärtsmodellierung der REE-Muster für alle Marianer- und Volcano-arc-Laven deutet darauf hin, dass die Schmelzbildung innerhalb des Stabilitätsfeldes von Spinel-Lherzolith stattfindet, wahrscheinlich innerhalb der oberen 40–50 km der subarcen Asthenosphäre. Laven von den großen Vulkanen der Mariana CIP und des Volcano arc resultieren aus einer 10–20%igen Schmelzung von Spinel-Lherzolith, gefolgt von variierenden Mengen an low‐P fraktionierter Kristallisation. Schlussfolgerungen, die auf REE-Vorwärtsmodellen basieren, dass die NSP-shoshoniten sehr niedrige (1%) Grade partieller Schmelzung von LIL- und LREE-angereichertem Spinel-Lherzolith manifestieren, stehen in Widerspruch zu beobachteten ähnlichen Konzentrationen in tholeiitischen und shoshonitischen Gesteinen mit hohen Feldstärke-Kationen wie TiO2 und Yb. Ein Teil dieser Inkonsistenz kann als resultierend aus Quellen- oder Schmelzmischung erklärt werden, wobei die NSP-shoshoniten von einer LIL- und LREE-angereichten Quelle oder Schmelze abgeleitet sind, wobei Ba/La und La/Yb nicht von denen von Ocean Island Basalten (OIB) unterscheidbar sind, während Mariana CIP- und Volcano-arc-Schmelzen von einem verarmten milden ozeanischen Rücken Basalt-ähnlichen Mantel abgeleitet sind, der mit K, Rb, Sr und Ba durch hydratisierte Fluide nachgeladen wurde. Diese Variationen werden als Abbildung der Evolution der subarcen Asthenosphäre interpretiert, wobei eine zeitliche Verarmung durch die kontinuierliche Extraktion basaltischer Schmelzen resultiert.

@article{doi101029jb094ib04p04497,
    author = "Lin, P. and Stern, R. and Bloomer, S.",
    title = "Shoshonitischer Vulkanismus im nördlichen Marianengürtel: 2. Gehalte an großen lithophilen Ionen und seltenen Erden: Hinweise auf die Quelle der Anreicherungen inkompatibler Elemente in intraozeanischen Gesteinsbögen",
    year = "1989",
    journal = "Journal of Geophysical Research",
    abstract = "Das Marianen-Vulkan-Izu-Bogensystem erstreckt sich über 2400 km von Nord nach Süd und ist ein hervorragendes Beispiel für einen intraozeanischen magmatischen Bogen. Trotz dessen ist das System schlecht erforscht, da der Großteil davon unterseeisch liegt. Der Vulkanismus ist im nördlichsten Teil des Marianenbogens, zwischen 20°40′ und 24°N, vollständig unterseeisch. Dies ist die Nördliche Seamount-Provinz (NSP) und war der Fokus einer detaillierten marinen geologischen und geochemischen Studie, wobei zusätzliche Daten aus angrenzenden Bogensegmenten im Norden (Vulkanbogen) und Süden (Zentralinsel-Provinz (CIP) des Marianenbogens) entnommen wurden. Proben von 24 unterseeischen Vulkanen und drei Inseln wurden auf Konzentrationen von K, Rb, Sr, Ba und den seltenen Erden (REE) analysiert. Diese Daten zeigen starke Variationen entlang des Bogens, wobei sie in den reiferen, tholeiitischen und low-K calc-alkalischen Vulkanen des Vulkanbogens und der Marianen-CIP relativ verarmt sind, mit durchschnittlich 6100 ppm K, 300 ppm Sr, 200 ppm Ba und 6 ppm La. Die gesamte NSP ist angereichert an großen lithophilen Ionen (LIL) und leichten seltenen Erden (REE), insbesondere im nördlichen Halbbereich (26.000 ppm K, 700 ppm Sr, 900 ppm Ba, 47 ppm La); diese Laven weisen starke shoshonitische Affinitäten auf. Diese Anreicherungen resultieren nicht aus fraktionierter Kristallisation von CIP-Typ-Schmelzen. Die Quelle, die für diese Anreicherungen verantwortlich ist, teilt einige Merkmale mit den Quellen des Marianen-CIP und des Vulkanbogens: K/Rb und K/Ba sind insbesondere ähnlich (∼500 und ∼30, respectively). Allerdings ändern sich Ba/La, Sr/Nd und (Ce/Yb)n drastisch, wobei Ba/La und Sr/Nd mit zunehmender Anreicherung an LIL und LREE auf Mantelwerte abnehmen. Der Ursprung der LIL- und LREE-Anreicherungen in den NSP-shoshoniten resultiert nicht aus Variationen im Verhalten oder der Zusammensetzung der subduzierten Lithosphäre. Das Schmelzen erfolgt ausschließlich innerhalb des Mantelwedges, und die Vorwärtsmodellierung der REE-Muster für alle Marianen- und Vulkanbogen-Laven deutet darauf hin, dass die Schmelzengeneration innerhalb des Stabilitätsfeldes von Spinel-Lherzolit stattfindet, wahrscheinlich innerhalb der oberen 40–50 km der subarc-Asthenosphäre. Laven von den großen Vulkanen des Marianen-CIP und des Vulkanbogens resultieren aus einer 10–20%igen Schmelzung von Spinel-Lherzolit, gefolgt von variierenden Mengen an low-P fraktionierter Kristallisation. Schlussfolgerungen, die auf REE-Vorwärtsmodellen basieren, dass die NSP-shoshoniten sehr niedrige (1%) Grade partieller Schmelzung von LIL- und LREE-angereichertem Spinel-Lherzolit manifestieren, sind inkonsistent mit beobachteten ähnlichen Konzentrationen von Hochfeldstärke-Kationen wie TiO2 und Yb in tholeiitischen und shoshonitischen Gesteinen. Ein Teil dieser Inkonsistenz kann als resultierend aus Quellen- oder Schmelzmischung erklärt werden, wobei die NSP-shoshoniten von einer LIL- und LREE-angereichten Quelle oder Schmelze abgeleitet sind, wobei Ba/La und La/Yb nicht unterscheidbar von denen von Ozeaninselbasalten (OIB) sind, während Marianen-CIP- und Vulkanbogen-Schmelzen von einem verarmten, milden ozeanischen Rücken-Basalt-ähnlichen Mantel abgeleitet sind, der mit K, Rb, Sr und Ba durch hydratisierte Fluide nachgeladen wurde. Diese Variationen werden als Abbildung der Evolution der subarc-Asthenosphäre interpretiert, wobei eine zeitliche Verarmung durch die kontinuierliche Extraktion basaltischer Schmelzen resultiert.",
    url = "https://www.semanticscholar.org/paper/7ace39a2af75be3149a2e9c0baa0ae4dfec1b230",
    doi = "10.1029/JB094IB04P04497",
    is_oa = "true",
    number = "B4",
    pages = "4497-4514",
    semanticscholar_citation_count = "137",
    semanticscholar_id = "7ace39a2af75be3149a2e9c0baa0ae4dfec1b230",
    volume = "94"
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@article{altstein1996the,
    author = "Altstein, Anatoly D.",
    title = "The origin of protocells",
    year = "1996",
    journal = "Origins of life and evolution of the biosphere",
    url = "https://doi.org/10.1007/bf02459879",
    doi = "10.1007/bf02459879",
    number = "3-5",
    pages = "477-478",
    volume = "26"
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Die Zellbildung weist folgende Hauptaspekte auf, die wir erklären müssen: • Die Notwendigkeit aktiver (selbstgenerierter) Kompartimentierung, wenn der Stoffwechsel von der Oberfläche befreit wird. • Der Ursprung membranbildender Moleküle und Membranen. • Der Ursprung und Mechanismus der spontanen Protocell-Fission. • Das Transportproblem. Einfache Membranen sind nicht „undicht" genug, um wichtige Nährstoffe durchzulassen. • Waren die ersten Protocellen Autotrophe oder Heterotrophe? Die Evolution des ersten autokatalytischen Stoffwechselzyklus. • Die Eisen-Schwefel-Welt und die RNA-Welt: sind sie sich gegenseitig ausschließend oder ergänzend? • Das Problem des Ursprungs der zwei Membranen von Negibakterien, der ältesten existierenden Gruppe von Organismen. • Der Ursprung von Chromosomen und DNA-Synthese. Wir werden diese Probleme nacheinander besprechen. Wie wir zuvor diskutiert haben, hat die präbiotische Pizza die Fähigkeit, Metaboliten und Gene zu lokalisieren. Dies ist aus zwei Gründen vorteilhaft: Reaktanten werden in der Nähe voneinander gehalten, was sicherstellt, dass die Reaktionsraten hoch genug sind und wichtige Verbindungen nicht wegdriften. Gene werden nur mit ihren Nachbarn interagieren, direkt (z. B. durch Beeinflussung der Replikation voneinander) oder indirekt (durch Katalyse von Stoffwechselschritten); die Selektion kann somit die Zusammenarbeit zwischen Genen sicherstellen, die ansonsten gegeneinander konkurrieren. Das Leben hat sich vor langer Zeit von Oberflächen befreit. Auf irgendeine Weise muss die passive Lokalisierung durch einen aktiven Prozess der Membrangenerierung, -erhaltung und -fission ersetzt worden sein. Die Grundstruktur zeitgenössischer Biomembranen ist wie folgt. Es gibt eine molekulare Doppelschicht aus Lipiden, an die Proteine auf verschiedene Weise angehängt sind. Die Doppelschicht bildet sich, weil die Membranbestandteile sogenannte amphipathische Moleküle sind: sie haben einen hydrophilen Kopf und einen hydrophoben Schwanz. Da die Bindungswechselwirkung von Wasser mit sich selbst viel stärker ist als die zwischen Wasser und hydrophoben Verbindungen, werden letztere von Wasser so weit wie möglich verdrängt; dies führt dazu, dass sich die Schwänze zusammenfinden. Eine einfache Doppelschicht wäre immer noch nicht im Energieminimum, da ihre Ränder dem Wasser ausgesetzt wären. Eine energetisch günstige Lösung ist die Bildung einer Lipidvesikel.

@incollection{maynardsmith1997the,
    author = "Maynard Smith, John und Szathmary, Eors",
    title = "The origin of protocells",
    year = "1997",
    booktitle = "The Major Transitions in Evolution",
    abstract = "Die Zellbildung weist folgende Hauptaspekte auf, die wir erklären müssen: • Die Notwendigkeit aktiver (selbstgenerierter) Kompartimentierung, wenn der Stoffwechsel von der Oberfläche befreit wird. • Der Ursprung membranbildender Moleküle und Membranen. • Der Ursprung und Mechanismus der spontanen Protocell-Fission. • Das Transportproblem. Einfache Membranen sind nicht „undicht" genug, um wichtige Nährstoffe durchzulassen. • Waren die ersten Protocellen Autotrophe oder Heterotrophe? Die Evolution des ersten autokatalytischen Stoffwechselzyklus. • Die Eisen-Schwefel-Welt und die RNA-Welt: sind sie sich gegenseitig ausschließend oder ergänzend? • Das Problem des Ursprungs der zwei Membranen von Negibakterien, der ältesten existierenden Gruppe von Organismen. • Der Ursprung von Chromosomen und DNA-Synthese. Wir werden diese Probleme nacheinander besprechen. Wie wir zuvor diskutiert haben, hat die präbiotische Pizza die Fähigkeit, Metaboliten und Gene zu lokalisieren. Dies ist aus zwei Gründen vorteilhaft: Reaktanten werden in der Nähe voneinander gehalten, was sicherstellt, dass die Reaktionsraten hoch genug sind und wichtige Verbindungen nicht wegdriften. Gene werden nur mit ihren Nachbarn interagieren, direkt (z. B. durch Beeinflussung der Replikation voneinander) oder indirekt (durch Katalyse von Stoffwechselschritten); die Selektion kann somit die Zusammenarbeit zwischen Genen sicherstellen, die ansonsten gegeneinander konkurrieren. Das Leben hat sich vor langer Zeit von Oberflächen befreit. Auf irgendeine Weise muss die passive Lokalisierung durch einen aktiven Prozess der Membrangenerierung, -erhaltung und -fission ersetzt worden sein. Die Grundstruktur zeitgenössischer Biomembranen ist wie folgt. Es gibt eine molekulare Doppelschicht aus Lipiden, an die Proteine auf verschiedene Weise angehängt sind. Die Doppelschicht bildet sich, weil die Membranbestandteile sogenannte amphipathische Moleküle sind: sie haben einen hydrophilen Kopf und einen hydrophoben Schwanz. Da die Bindungswechselwirkung von Wasser mit sich selbst viel stärker ist als die zwischen Wasser und hydrophoben Verbindungen, werden letztere von Wasser so weit wie möglich verdrängt; dies führt dazu, dass sich die Schwänze zusammenfinden. Eine einfache Doppelschicht wäre immer noch nicht im Energieminimum, da ihre Ränder dem Wasser ausgesetzt wären. Eine energetisch günstige Lösung ist die Bildung einer Lipidvesikel.",
    url = "https://doi.org/10.1093/oso/9780198502944.003.0011",
    doi = "10.1093/oso/9780198502944.003.0011"
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@article{doi105860choice275511,
    author = "Bowes, D.",
    title = "The Encyclopedia of Igneous and Metamorphic Petrology",
    year = "2006",
    journal = "Choice Reviews Online",
    url = "https://www.semanticscholar.org/paper/1d1b21d0c37566c2fb61f369b6c6bc413f5c156b",
    doi = "10.5860/choice.27-5511",
    is_oa = "true",
    number = "10",
    pages = "27-5511-27-5511",
    semanticscholar_citation_count = "10",
    semanticscholar_id = "1d1b21d0c37566c2fb61f369b6c6bc413f5c156b",
    volume = "27"
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@incollection{delbianco2012heterotrophic,
    author = "Del Bianco, Cristina und Mansy, Sheref S.",
    title = "Heterotrophe Modell-Protocellen",
    year = "2012",
    booktitle = "Cellular Origin, Life in Extreme Habitats and Astrobiology",
    url = "https://doi.org/10.1007/978-94-007-2941-4\_35",
    doi = "10.1007/978-94-007-2941-4\_35",
    pages = "709-722"
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@article{s253699c8c30baf6051e11157c43f6a3ee59a04703,
    author = "Ravasio, A. und Denound, Adrien und Brambrink, E. und Koenig, M. und Riley, D. und Kondo, Yoshihiko und David, R.",
    title = "Geochemische Merkmale von Tiefseesediment im östlichen Indischen Ozean: der erste Bericht über REY-reichen Schlamm im Indischen Ozean.",
    year = "2013",
    url = "https://www.semanticscholar.org/paper/53699c8c30baf6051e11157c43f6a3ee59a04703",
    is_oa = "true",
    semanticscholar_id = "53699c8c30baf6051e11157c43f6a3ee59a04703"
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@article{s2c179e69cd5f2facfcca94062737d2eaa6875de67,
    author = "Shimoda, G. und Kogiso, T.",
    title = "Geochemische Verbindung zwischen HIMU-FOZO-PREMA: zweistufige Entwässerung der ozeanischen Kruste mit geschichteter Struktur",
    year = "2015",
    journal = "Japan Geoscience Union",
    url = "https://www.semanticscholar.org/paper/c179e69cd5f2facfcca94062737d2eaa6875de67",
    is_oa = "true",
    semanticscholar_id = "c179e69cd5f2facfcca94062737d2eaa6875de67"
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Hier entwickeln wir ein computergestütztes Modell, das eine der ersten großen biologischen Innovationen untersucht – den Ursprung der Vererbung in einfachen Protocells. Das Modell geht davon aus, dass die frühesten Protocells autotroph waren und organische Substanz aus CO2 und H2 produzierten. Die Kohlenstofffixierung wurde durch geologisch aufrechterhaltene Protonengradienten über Fettsäuremembranen ermöglicht, vermittelt durch Eisen-Schwefel-Nanokristalle, die in den Membranen eingebettet waren. Thermodynamische Modelle deuten darauf hin, dass so gebildete Organika Aminosäuren und Fettsäuren umfassen sollten. Wir gehen davon aus, dass Fettsäuren in die Membran partitionieren. Einige hydrophobe Aminosäuren chelatieren FeS-Nanokristalle, was drei positive Rückkopplungen hervorruft: (i) eine Zunahme der katalytischen Oberfläche; (ii) die Partitionierung von FeS-Nanokristallen in die Membran; und (iii) eine protonenmotorische aktive Stelle für die Kohlenstofffixierung, die das Enzym Ech imitiert. Diese positiven Rückkopplungen ermöglichen es den am schnellsten wachsenden Protocellen, das frühe Ökosystem durch eine einfache Form der Vererbung zu dominieren. Wir schlagen vor, dass, wenn neue Organika innerhalb der Protocells produziert werden, die lokalisierte Hochenergieumgebung eher Ribonukleotide bildet, wodurch RNA-Replikation mit ihrer Fähigkeit verknüpft wird, das Wachstum von Protocellen von Anfang an anzutreiben. Unsere neuartige Konzeption legt Bedingungen fest, unter denen Protocell-Vererbung und Konkurrenz entstehen könnten, und weist darauf hin, wo entscheidende experimentelle Arbeit erforderlich ist. Dieser Artikel ist Teil des thematischen Hefts „Prozess und Muster in Innovationen von Zellen zu Gesellschaften“.

@article{west2017the,
    author = "West, Timothy und Sojo, Victor und Pomiankowski, Andrew und Lane, Nick",
    title = "Der Ursprung der Vererbung in Protocells",
    year = "2017",
    journal = "Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences",
    abstract = "Hier entwickeln wir ein computergestütztes Modell, das eine der ersten großen biologischen Innovationen untersucht – den Ursprung der Vererbung in einfachen Protocells. Das Modell geht davon aus, dass die frühesten Protocells autotroph waren und organische Substanz aus CO2 und H2 produzierten. Die Kohlenstofffixierung wurde durch geologisch aufrechterhaltene Protonengradienten über Fettsäuremembranen ermöglicht, vermittelt durch Eisen-Schwefel-Nanokristalle, die in den Membranen eingebettet waren. Thermodynamische Modelle deuten darauf hin, dass so gebildete Organika Aminosäuren und Fettsäuren umfassen sollten. Wir gehen davon aus, dass Fettsäuren in die Membran partitionieren. Einige hydrophobe Aminosäuren chelatieren FeS-Nanokristalle, was drei positive Rückkopplungen hervorruft: (i) eine Zunahme der katalytischen Oberfläche; (ii) die Partitionierung von FeS-Nanokristallen in die Membran; und (iii) eine protonenmotorische aktive Stelle für die Kohlenstofffixierung, die das Enzym Ech imitiert. Diese positiven Rückkopplungen ermöglichen es den am schnellsten wachsenden Protocellen, das frühe Ökosystem durch eine einfache Form der Vererbung zu dominieren. Wir schlagen vor, dass, wenn neue Organika innerhalb der Protocells produziert werden, die lokalisierte Hochenergieumgebung eher Ribonukleotide bildet, wodurch RNA-Replikation mit ihrer Fähigkeit verknüpft wird, das Wachstum von Protocellen von Anfang an anzutreiben. Unsere neuartige Konzeption legt Bedingungen fest, unter denen Protocell-Vererbung und Konkurrenz entstehen könnten, und weist darauf hin, wo entscheidende experimentelle Arbeit erforderlich ist. Dieser Artikel ist Teil des thematischen Hefts „Prozess und Muster in Innovationen von Zellen zu Gesellschaften“.",
    url = "https://doi.org/10.1098/rstb.2016.0419",
    doi = "10.1098/rstb.2016.0419",
    number = "1735",
    pages = "20160419",
    volume = "372"
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@article{doi1010079783319391939,
    author = "Marshall, C. und Fairbridge, R.",
    title = "Encyclopedia of Geochemistry",
    year = "2019",
    journal = "Elemente",
    booktitle = "Encyclopedia of Earth Sciences Series",
    url = "https://link.springer.com/content/pdf/bfm:978-1-4020-4496-0/1",
    doi = "10.1007/978-3-319-39193-9",
    is_oa = "true",
    semanticscholar_citation_count = "82",
    semanticscholar_id = "0bb66a022e4fec0e87016d124c1d76c1891cc1cd"
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@article{doi101038s415590191015y,
    author = "Jordan, S. und Rammu, Hanadi und Zheludev, I. und Hartley, Andrew M. und Maréchal, A. und Lane, N.",
    title = "Promotion of protocell self-assembly from mixed amphiphiles at the origin of life",
    year = "2019",
    journal = "Nature Ecology \& Evolution",
    url = "https://eprints.bbk.ac.uk/id/eprint/29841/1/Jordan\%20Lane\%20Nat\%20Ecol\%20Evol\%20accepted\%20MS\%202019.pdf",
    doi = "10.1038/s41559-019-1015-y",
    is_oa = "true",
    number = "12",
    pages = "1705-1714",
    semanticscholar_citation_count = "135",
    semanticscholar_id = "529845b10dfcd984d7f2d1cb6d38c6230a73b884",
    volume = "3"
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@incollection{crossref2020mount,
    title = "Mount St. Helens",
    year = "2020",
    booktitle = "Out of the Crater",
    url = "https://doi.org/10.2307/j.ctv173f0jk.14",
    doi = "10.2307/j.ctv173f0jk.14",
    pages = "89-103"
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Ursprung-des-Lebens-Szenarien gehen allgemein davon aus, dass die Entstehung von Zellen in terrestrischen heißen Quellen oder in den Tiefenmeeren in der Nähe von heißen Quellen begann, wo Energie für nicht-enzymatische Reaktionen verfügbar war. Membranen der Protocellen mussten daher extremen Bedingungen standhalten, die sich von denen unterscheiden, die heute an der Erdoberfläche zu finden sind. Wir präsentieren hier eine umfassende Studie zur Temperaturstabilität bis zu 80 °C von Vesikeln, die aus einer Mischung von kurzkettigen Fettsäuren und Alkoholen gebildet wurden, die plausible Kandidaten für Membranen sind, die die Kompartimentalisierung von Protocellen erlauben. Wir bestätigen, dass die Anwesenheit von Alkohol einen starken strukturbildenden und stabilisierenden Einfluss auf die lamellaren Strukturen hat. Darüber hinaus und vor allem beobachten wir bei hohen Temperaturen (> 60 °C) einen konformationellen Übergang in den Vesikeln, der auf Vesikel-Fusion zurückzuführen ist. Da alle wahrscheinlichsten Umgebungen für den Ursprung des Lebens hohe Temperaturen beinhalten, implizieren unsere Ergebnisse die Notwendigkeit, einen solchen Übergang und seine Wirkung zu berücksichtigen, wenn das Verhalten eines Protomembran-Modells untersucht wird.

@article{doi101021acslangmuir0c02258s001,
    author = "Misuraca, Loreto und Caliò, A. und Grillo, I. und Grélard, A. und Oger, P. und Peters, J. und Demé, B.",
    title = "High-Temperature Behavior of Early Life Membrane Models.",
    year = "2020",
    journal = "Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids",
    abstract = "Ursprung-des-Lebens-Szenarien gehen allgemein davon aus, dass die Entstehung von Zellen in terrestrischen heißen Quellen oder in den Tiefenmeeren in der Nähe von heißen Quellen begann, wo Energie für nicht-enzymatische Reaktionen verfügbar war. Membranen der Protocellen mussten daher extremen Bedingungen standhalten, die sich von denen unterscheiden, die heute an der Erdoberfläche zu finden sind. Wir präsentieren hier eine umfassende Studie zur Temperaturstabilität bis zu 80 °C von Vesikeln, die aus einer Mischung von kurzkettigen Fettsäuren und Alkoholen gebildet wurden, die plausible Kandidaten für Membranen sind, die die Kompartimentalisierung von Protocellen erlauben. Wir bestätigen, dass die Anwesenheit von Alkohol einen starken strukturbildenden und stabilisierenden Einfluss auf die lamellaren Strukturen hat. Darüber hinaus und vor allem beobachten wir bei hohen Temperaturen (> 60 °C) einen konformationellen Übergang in den Vesikeln, der auf Vesikel-Fusion zurückzuführen ist. Da alle wahrscheinlichsten Umgebungen für den Ursprung des Lebens hohe Temperaturen beinhalten, implizieren unsere Ergebnisse die Notwendigkeit, einen solchen Übergang und seine Wirkung zu berücksichtigen, wenn das Verhalten eines Protomembran-Modells untersucht wird.",
    url = "https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02988681/file/2020\%20Misuraca\%20Langmuir.pdf",
    doi = "10.1021/acs.langmuir.0c02258.s001",
    is_oa = "true",
    semanticscholar_citation_count = "13",
    semanticscholar_id = "483718267092c2834984252a0d4cc869ce9cbf4a"
}

@article{spustova2021protocells,
    author = "Spustova, Karolina und Köksal, Elif Senem und Ainla, Alar und Gözen, Irep",
    title = "Protocells: Subkompartimentalisierung und Pseudo‐Division von Modell-Protocells (Small 2/2021)",
    year = "2021",
    journal = "Small",
    url = "https://doi.org/10.1002/smll.202170007",
    doi = "10.1002/smll.202170007",
    number = "2",
    volume = "17"
}

Semipermeable Membranen sind ein Schlüsselelement aller lebenden Organismen. Während spezialisierte Membrantransporter in Zellen ansonsten undurchlässige Nährstoffe importieren können, hätten die frühesten Zellen keinen Mechanismus besessen, um Nährstoffe unter nährstoffreichen Bedingungen schnell aufzunehmen. Durch Experimente und Simulationen finden wir, dass ein Prozess, der der passiven Endozytose ähnelt, in Modell-Primitivzellen nachgebildet werden kann. Moleküle, die zu undurchlässig sind, um absorbiert zu werden, können innerhalb von Sekunden in einem endozytotischen Vesikel aufgenommen werden. Das internalisierte Frachtgut kann dann über Stunden langsam freigesetzt werden, in den Hauptlumen oder das mutmaßliche Zytoplasma. Diese Arbeit demonstriert einen Weg, durch den primitives Leben die Symmetrie der passiven Permeation vor der Evolution von Proteintransportern durchbrochen haben könnte.

@misc{zhang2023passive,
    author = "Zhang, Stephanie J. und Lowe, Lauren A. und Anees, Palapuravan und Krishnan, Yamuna und Fai, Thomas G. und Szostak, Jack W. und Wang, Anna",
    title = "Passive endocytosis in model protocells",
    year = "2023",
    abstract = "Semipermeable membranes are a key feature of all living organisms. While specialized membrane transporters in cells can import otherwise impermeable nutrients, the earliest cells would have lacked a mechanism to import nutrients rapidly under nutrient-rich circumstances. Using both experiments and simulations, we find that a process akin to passive endocytosis can be recreated in model primitive cells. Molecules that are too impermeable to be absorbed can be taken up in a matter of seconds in an endocytic vesicle. The internalized cargo can then be slowly released over hours, into the main lumen or putative cytoplasm. This work demonstrates a way by which primitive life could have broken the symmetry of passive permeation prior to the evolution of protein transporters.",
    url = "https://doi.org/10.1101/2023.01.07.522792",
    doi = "10.1101/2023.01.07.522792"
}

HYPOTHESE Einfache Einfachkettens-Amphiphile (Natriummonododecylphosphat, SDP) und organische kleine Moleküle (Isopentenol, IPN), beide von primitiver Relevanz, haben sich als Bausteine von Protocells auf der frühen Erde erwiesen. Wie kommen SDP-basierte Membranen und koexistierendes IPN auf spezifische Weise zusammen, um komplexere chemische Entitäten zu produzieren? Welche Art zellähnlichen Verhaltens kann diesem Protocell-Modell verliehen werden? Dies sind wichtige Fragen im Szenario des prälebenschemischen Ursprungs, die bis dato nicht beantwortet wurden. EXPERIMENTE Das Phasenverhalten und der Bildungsmechanismus der Aggregate für das SDP/IPN/H2O-Ternärsystem wurden durch verschiedene Elektronenmikroskopie, fluoreszierende Sonde-Technologie, DLS, IR, ESI-MS, SAXS usw. charakterisiert und untersucht. Die Stabilität (Gefrier-Tau- und Nass-Trocken-Behandlungen) und zellähnliches Verhalten (chemische Signal-Kommunikation) wurden durch Simulation bestimmter Szenarien getestet. ERGEBNISSE Vesikel, Mikrotubuli und Aste-Phasen, die der Morphologie und Struktur moderner Zellen/Organelle ähneln, wurden erhalten. Die intermolekulare Wasserstoffbrückenbindung ist die Haupttreibkraft für das Entstehen der Aggregate. Die Protocell-Modelle zeigen nicht nur bemerkenswerte Stabilität durch Simulation der täglichen Temperaturunterschiede der urtümlichen Erde und der Meeresgezeiten, sondern sind auch in der Lage, zellähnliches Verhalten der chemischen Signal-Übergänge zu zeigen.

@article{doi101016jjcis202407045,
    author = "Guo, Dong und Zhang, Ziyue und Sun, Jichao und Hou, Wanguo und Du, N.",
    title = "Ein primitives Zellmodell involvierend Vesikel, Mikrotubuli und Aste.",
    year = "2024",
    journal = "Journal of colloid and interface science",
    abstract = "HYPOTHESE Einfache Einfachkettens-Amphiphile (Natriummonododecylphosphat, SDP) und organische kleine Moleküle (Isopentenol, IPN), beide von primitiver Relevanz, haben sich als Bausteine von Protocells auf der frühen Erde erwiesen. Wie kommen SDP-basierte Membranen und koexistierendes IPN auf spezifische Weise zusammen, um komplexere chemische Entitäten zu produzieren? Welche Art zellähnlichen Verhaltens kann diesem Protocell-Modell verliehen werden? Dies sind wichtige Fragen im Szenario des prälebenschemischen Ursprungs, die bis dato nicht beantwortet wurden. EXPERIMENTE Das Phasenverhalten und der Bildungsmechanismus der Aggregate für das SDP/IPN/H2O-Ternärsystem wurden durch verschiedene Elektronenmikroskopie, fluoreszierende Sonde-Technologie, DLS, IR, ESI-MS, SAXS usw. charakterisiert und untersucht. Die Stabilität (Gefrier-Tau- und Nass-Trocken-Behandlungen) und zellähnliches Verhalten (chemische Signal-Kommunikation) wurden durch Simulation bestimmter Szenarien getestet. ERGEBNISSE Vesikel, Mikrotubuli und Aste-Phasen, die der Morphologie und Struktur moderner Zellen/Organelle ähneln, wurden erhalten. Die intermolekulare Wasserstoffbrückenbindung ist die Haupttreibkraft für das Entstehen der Aggregate. Die Protocell-Modelle zeigen nicht nur bemerkenswerte Stabilität durch Simulation der täglichen Temperaturunterschiede der urtümlichen Erde und der Meeresgezeiten, sondern sind auch in der Lage, zellähnliches Verhalten der chemischen Signal-Übergänge zu zeigen.",
    url = "https://www.semanticscholar.org/paper/3192f174f8e032578c951ffb4f89c41eff0be07f",
    doi = "10.1016/j.jcis.2024.07.045",
    is_oa = "true",
    pages = "700-711",
    semanticscholar_citation_count = "1",
    semanticscholar_id = "3192f174f8e032578c951ffb4f89c41eff0be07f",
    volume = "675"
}

@book{serra2025protocells,
    author = "Serra, Roberto und Villani, Marco",
    title = "Protocells and the Origin of Life",
    year = "2025",
    booktitle = "The Frontiers Collection",
    url = "https://doi.org/10.1007/978-3-031-91763-9",
    doi = "10.1007/978-3-031-91763-9"
}