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Die stabilen Bläschen
Bei der
Koazervatierung (Autostart) entmischen sich kolloidale Lösungen infolge äußerer
Einwirkungen, wobei unterschiedlich konzentrierte und durch
Membranen voneinander
abgegrenzte thermodynamische Phasen entstehen.
Im Urozean konnten sich auch Lipide bilden. Diese können Membranen bilden,
die zumindest für Wasser relativ schwer passierbar sind. Sie sind
gewissermaßen "minipermeabel". Dadurch werden auch die
Konzentrationsverhältnisse im Bläschen relativ konstant, so dass eine
ausreichend lange Zeit für das Autodesign der entstandenen Eiweiße zur
Verfügung steht.
Aber auch die anzunehmende Minipermeabilität der Membranen führt zur
Osmose. Diese verläuft nach den Gesetzen der Thermodynamik in Richtung des Maximums an
Entropie. Deshalb dringt Wasser in das konzentrierte Bläschen ein. Das
Bläschen wird aufgeschwemmt und platzt schließlich Der Urozean
erreicht nach einer gewissen Zeit wieder seinen ursprünglichen Zustand der
gleichen Verteilung seiner Komponenten. Er kehrt zum Gleichgewicht zurück.
Die Existenz der konzentrierten Bläschen im Urozean ist also zeitlich
begrenzt. Diese Limitierung ist thermodynamisch begründet und wird von
der Geschwindigkeit v(O) der Osmose bestimmt. Diese hängt außer von der
Diffusionsgeschwindigkeit
auch vom Grad der
Durchlässigkeit der Membran ab.
Bei gegebener Diffusionsgeschwindigkeit nimmt die Existenzzeit der Bläschen mit
zunehmender Durchlässigkeit zu. Erreicht diese den Wert 0, kommt die Diffusion
zum Stillstand und das
Bläschen existiert ewig. Dann aber wäre es keine Phase des Urozeans mehr, sondern ein
eigenständiges, geschlossenes thermodynamisches System.
Als offenes System kann es dauerhaft nur existieren, wenn es einen
der Osmose entgegen gerichteten Prozess gibt. Das osmotisch eingedrungene
Wasser muss also entgegen dem Diffusionsgradienten aus dem Bläschen
heraus ("bergauf") fließen. Ein solcher Prozess müsste ebenfalls spontan (endergon)
einsetzen. Dazu ist eine weitere strukturelle
Komponente erforderlich.
Ich nenne eine hypothetische Komponente, die Wasser aus dem Bläschen
entfernt, „Aktive
Pore“.
Wenn angenommen werden soll, dass dieser Prozess im Urozean spontan
einsetzen soll, muss die abiogene Entstehung von geeigneten Eiweißen angenommen werden.
Eiweiße können im Bläschen durch Polykondensation und Autodesign gebildet
werden. Infolge der Limitierung der Ressourcen des Bläschens ist das
Erreichen eines geeigneten Autodesigns ()
nur eine Frage der Zeit, nicht des Zufalls.
Eiweiße wie die Aquaporine
können im Bläschen selbst infolge der Fähigkeit des
Autodesigns
entstehen, weil Proteine zu
Konformationsänderungen
fähig sind. Ihre Moleküle verändern im chemischen Gleichgewicht ihre
räumliche Struktur().
Dazu genügt die enzymatische Funktion allen nicht. Die Eiweiße müssen zur
Übertragung von Energie fähig sein. Das ist durch die Herausbildung von
Enzymen möglich, die zur Energiekopplung fähig sind.
Sind solche Moleküle in der Membran eines konzentrierten Bläschens
vorhanden, kann Wasser auch "bergauf", aus dem Bläschen in die Umgebung
fließen.
Für die Geschwindigkeit VR dieses Prozesses
abiotischer Osmoregulation sind in Bezug auf die die Geschindigkeit des
eindringenden Wassers VO drei Fälle denkbar:
·
VR < VO
·
VR = VO
·
VR
> VO
Im Fall 2 nenne ich das Bläschen "stabil". Im Fall 3 steigt die
Konzentration im Bläschen, wodurch sich der Wert der
Gleichgewichtskonstante so ändert, dass längere Aminosäureketten
entstehen, die ebenfalls wieder dem Autodesign unterliegen, wodurch neue
Moleküle mit neuen Funktionen entstehen können. |
Angemerkt: Osmose:
Die hohen Osmosegeschwindigkeiten durch
die
semipermeablen Membranen rezenter Zellen werden durch
Aquaporine ermöglicht,
welche die Membran wasserdurchlässig machen.
Abbildung: Das konzentrierte Bläschen
Abbildung 2: stabiles Bläschen Legende
Abb.1 und 2:
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