முன்னுரு கலத்தின் தோற்றம்
ஏன் இது முக்கியம்? முதல் "கலம்" ஒரு கண்ணாடி கூட்டில் உருவான சோதனை அல்ல — அது தன்னிச்சையாக உருவான இலிப்பிட் குமிழி. ஒரு சாதாரண சவ்வு உயிரையே சாத்தியமாக்கியது.
பிரோட்டோசெல் (protocell) என்பது கலத்தின் மூதாதையர் — சவ்வு, RNA, வளர்சிதை மாற்றம் என மூன்று பண்புகளை முதலில் ஒன்றாக கொண்டது.
- உயிரிரசாயனக் கூர்ப்பின் (biochemical evolution) நான்கு பிரதான படிமுறைகளை வரிசையாக விளக்குதல்.
- மூலமுதற்கலம் (protocell) எவ்வாறு உயிரிலி (abiotic) மூலக்கூறுகளிலிருந்து தோன்றியது என்பதை விபரித்தல்.
- சுNயு (RNA) — மரபணுவாகவும் நொதியாகவும் — முதல் கலங்களில் ஆற்றிய இரட்டைப் பங்கை விளக்குதல்.
1. மூலமுதற்கலம் (Protocell) என்றால் என்ன?
Stages in the origin of life
Wikipedia → · CC
மூலமுதற்கலம் (protocell) என்பது முழுமையான உயிர்க்கலத்திற்கு முந்தைய, மென்சவ்வால் (membrane) சூழப்பட்ட சேதன மூலக்கூறுகளின் (organic molecules) ஒரு திரட்சியாகும். இது உயிரிலி (abiotic) வேதியியலுக்கும் உயிரி (biotic) அமைப்புக்கும் இடையிலான முக்கிய பாலமாகும். NIE வளநூலின்படி, இயற்கைத் தேர்வின் (natural selection) வெளிப்பாடு நான்கு பிரதான படிமுறைகளின் தொடரினூடாக முதல் கலங்களைத் தோற்றுவித்திருக்கும்.
2. உயிரிரசாயனக் கூர்ப்பின் நான்கு படிமுறைகள்
Miller–Urey experiment
Wikipedia → · CC
முன்னைய புவியில் (early earth) உயிர் தோன்றியது குறித்து NIE வளநூல் கூறும் நான்கு படிமுறைகள்:
- உயிரிலித் தொகுப்பு (abiotic synthesis): முன்னையகாலப் புவியின் வளிமண்டல நிலைமைகள், அசேதன மூலக்கூறுகளிலிருந்து (inorganic molecules) அமினோ அமிலங்கள், நைதரசன் மூலங்கள் (nitrogenous bases) போன்ற சிறிய சேதன மூலக்கூறுகளை உருவாக்க உகந்தவையாக இருந்தன.
- பல்பகுதியாக்கம் (polymerization): மேற்படி சிறிய சேதன மூலக்கூறுகள் இணைந்து சேதன மாமூலக்கூறுகளை (macromolecules) உருவாக்கின — அமினோ அமிலங்கள் → புரதங்கள்; நைதரசன் மூலம் + வெல்லம் + பொசுப்பேற்று → நியூக்கிளிக் அமிலங்கள் (nucleic acids).
- மென்சவ்வுள் பொதியாக்கம்: சேதன மாமூலக்கூறுகள் மென்சவ்வுகளுள் பொதியாக்கப்பட்டு மூலமுதற்கலங்களை (protocells) உருவாக்கின.
- தற்பகர்ப்புத் திறன் (self-replication): நியூக்கிளிக் அமிலங்கள் தற்பகர்ப்படையும் (self-replicating) திறனைப் பெற்றதால், கலங்களுக்குத் தலைமுறையுரிமை (inheritance) சாத்தியமாயிற்று.
3. ஹல்டேன் — ஆதிக் கூழ் (Primitive soup)
ஹல்டேன் (J. B. S. Haldane), முன்னையகால சமுத்திரங்கள் சேதன மூலக்கூறுகளின் கரைசலான "ஆதிக் கூழ்" (primitive soup / primordial soup) ஆக இருந்ததாகவும், அதிலிருந்தே உயிரிகள் உருவாகியதாகவும் கருதினார். எரிமலைக்குரிய வளிமண்டலம் (volcanic atmosphere), காரப் பிளவுகள் (alkaline vents) தொடர்பான அண்மைக்காலக் கற்கைகள் சேதன மூலக்கூறுகளின் உயிரிலித் தொகுப்பைக் காட்டியுள்ளன. சேதன மூலக்கூறுகளின் இன்னொரு தோற்றுவாய் விண்கற்கள் (meteorites) ஆக இருந்திருக்கலாம்.
4. சுNயு (RNA) மூலமுதற்கலத்தை உருவாக்குதல்
Lipid vesicle (liposome)
Wikipedia → · CC
NIE உரையின்படி, சுNயு (RNA) இலிப்பிட்டினால் சூழப்பட்ட புடகங்களுள் (lipid-bound vesicles) திரட்டப்பட்டு "மூலமுதற்கலங்களை" (protocells) உருவாக்கியது. இந்த மூலமுதற்கலங்கள்:
- நொதிய ஊக்கற் (enzyme-catalyzed) செயற்பாடுகளைக் காண்பித்தன;
- வளர்ச்சியடைய, பகர்ப்படைய (replicate), கூர்ப்படைய (evolve) கூடியனவாக இருந்தன;
- ஆதிக் கூழில் இருந்த ஏனைய மூலக்கூறுகளையும் தம்முள் சேகரித்தன.
5. வளர்ச்சியும் பிளவும் (Growth and division)
RNA vs DNA structure
Wikipedia → · CC
மூலமுதற்கலங்களின் வளர்ச்சி, நுண்துணுக்குகளின் (vesicles) மோதலினால் மென்சவ்வில் இலிப்பிட்டு (lipid) சேர்க்கப்படுவதன் மூலம் ஏற்பட்டது. மூலமுதற்கலம் மிகப் பெரிதாகியபோது, அது சுNயு உள்ளடக்கப்பட்ட இரு மூலமுதற்கலங்களாகப் பிளவுபட்டது. இவ்வாறு வளர்ச்சி + பிளவு என்பது இனப்பெருக்கத்தின் (reproduction) மிக ஆதி வடிவமாகும்.
6. மூலமுதற்கலத்திலிருந்து உண்மைக் கலம் வரை
| படிமுறை | நிகழ்வு |
|---|---|
| உயிரிலித் தொகுப்பு | அமினோ அமிலம், நைதரசன் மூலம் — அசேதனத்திலிருந்து |
| பல்பகுதியாக்கம் | புரதம், நியூக்கிளிக் அமிலம் — மாமூலக்கூறுகள் |
| பொதியாக்கம் | சுNயு + இலிப்பிட் புடகம் = மூலமுதற்கலம் |
| தற்பகர்ப்பு | சுNயு தன்னை நகலெடுத்தல் → தலைமுறையுரிமை |
இதைத் தொடர்ந்து, ~2.7 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன் ஒளிச்சேர்க்கை உயிரிகள் (cyanobacteria) தோன்றின; ~1.8 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன் முதல் ஈயூக்கரியோட்டுக் கலம் (eukaryote) தோன்றியது.
What Was The Miller-Urey Experiment?
Stated Clearly
- உட்கரு கொண்ட முழுமையான கலம் / A complete cell with a nucleus
- மென்சவ்வால் சூழப்பட்ட சேதன மூலக்கூறுகளின் திரட்சி / A membrane-bound aggregate of organic molecules
- ஒரு அசேதன படிகம் / An inorganic crystal
- ஒரு வைரசு / A virus
- ஒரு நொதியம் மட்டும் / A single enzyme
பதில் / Answer
- இரண்டு / Two
- மூன்று / Three
- நான்கு / Four
- ஐந்து / Five
- ஆறு / Six
பதில் / Answer
- புரதங்கள் + நியூக்கிளிக் அமிலங்கள் / Proteins and nucleic acids
- அமினோ அமிலம், நைதரசன் மூலம் போன்ற சிறிய சேதன மூலக்கூறுகள் / Small organic molecules like amino acids and N-bases
- மூலமுதற்கலங்கள் / Protocells
- தற்பகர்ப்பு DNA / Self-replicating DNA
- ஒளிச்சேர்க்கை உயிரிகள் / Photosynthetic organisms
பதில் / Answer
- சேதன மூலக்கூறுகள் / Organic molecules
- அசேதன மூலக்கூறுகள் / Inorganic molecules
- மூலமுதற்கலங்கள் / Protocells
- DNA / DNA
- புரதங்கள் / Proteins
பதில் / Answer
- நியூக்கிளிக் அமிலங்கள் / Nucleic acids
- புரதங்கள் / Proteins
- இலிப்பிட்டுகள் / Lipids
- வெல்லங்கள் / Sugars
- ஸ்ரிறோயிட் / Steroids
பதில் / Answer
- புரதங்கள் / Proteins
- நியூக்கிளிக் அமிலங்கள் / Nucleic acids
- இலிப்பிட்டுகள் / Lipids
- மென்சவ்வு / Membrane
- அமினோ அமிலம் / Amino acids
பதில் / Answer
- DNA / DNA
- மென்சவ்வுகள் / Membranes
- படிகங்கள் / Crystals
- விண்கற்கள் / Meteorites
- நொதியங்கள் / Enzymes
பதில் / Answer
- ஒளிச்சேர்க்கை / Photosynthesis
- தற்பகர்ப்பு (self-replication) / Self-replication
- நச்சு நீக்கம் / Detoxification
- சுவாசம் / Respiration
- பிளவுபடல் மட்டும் / Only fission
பதில் / Answer
- டார்வின் / Darwin
- ஹல்டேன் (Haldane) / Haldane
- மென்டல் / Mendel
- பாஸ்டர் / Pasteur
- லமார்க் / Lamarck
பதில் / Answer
- தூய நீர் / Pure water
- சேதன மூலக்கூறுகளின் கரைசல் / A solution of organic molecules
- உருகிய பாறை / Molten rock
- அசேதன உப்புக் கரைசல் / A solution of inorganic salts
- வாயு மண்டலம் / A gas mixture
பதில் / Answer
- முன்னையகால சமுத்திரங்களில் / In the early oceans
- வளிமண்டலத்தில் / In the atmosphere
- எரிமலையினுள் / Inside volcanoes
- விண்கற்களில் / In meteorites
- நிலத்தடியில் / Underground
பதில் / Answer
- எரிமலை வளிமண்டலம், காரப் பிளவுகள் / Volcanic atmosphere, alkaline vents
- ஒளிச்சேர்க்கை / Photosynthesis
- மைட்டோகாண்ட்ரியா / Mitochondria
- DNA பகர்ப்பு / DNA replication
- ரைபோசோம் / Ribosomes
பதில் / Answer
- விண்கற்கள் (meteorites) / Meteorites
- சந்திரன் / The moon
- எரிமலை சாம்பல் / Volcanic ash
- கதிரவன் காற்று / Solar wind
- மழை / Rain
பதில் / Answer
- DNA / DNA
- சுNயு (RNA) / RNA
- புரதம் / Protein
- மாப்பொருள் / Starch
- கொலஸ்ட்ரோல் / Cholesterol
பதில் / Answer
- ஒளிச்சேர்க்கை / Photosynthesis
- நொதிய ஊக்கற் செயற்பாடுகள் / Enzyme-catalysed activities
- காற்றுச் சுவாசம் மட்டும் / Only aerobic respiration
- நரம்புத் தூண்டல் / Nerve impulses
- -
பதில் / Answer
- வளர, பகர்ப்பு செய்ய, கூர்ப்படைய / Grow, replicate and evolve
- ஒளிச்சேர்க்கை செய்ய / Photosynthesise
- நகர மட்டும் / Only move
- ATP தொகுக்க மட்டும் / Only make ATP
- -
பதில் / Answer
- DNA
- புரதம் / Protein
- சுNயு (RNA) / RNA
- இலிப்பிட் / Lipid
- மாப்பொருள் / Starch
பதில் / Answer
- புரதச் செரிமானம் / Protein digestion
- சுNயுவின் தற்பகர்ப்பு / Self-replication of RNA
- ஒளிச்சேர்க்கை / Photosynthesis
- கல மரணம் / Cell death
- -
பதில் / Answer
- மரபணு மட்டும் / Only gene
- நொதியம் மட்டும் / Only enzyme
- மரபணுவாகவும் நொதியாகவும் (இரட்டை) / Both gene and enzyme
- சவ்வு மட்டும் / Only membrane
- -
பதில் / Answer
- அவை அழிந்தன / They were destroyed
- மூலமுதற்கலத்தினுள் சேகரிக்கப்பட்டன / They were collected inside the protocell
- வளிமண்டலத்தில் கலந்தன / They escaped to the atmosphere
- படிகமாயின / They crystallised
- -
பதில் / Answer
- DNA பகர்ப்பினால் / By DNA replication
- நுண்துணுக்குகளின் மோதலினால் மென்சவ்வில் இலிப்பிட் சேர்க்கப்பட்டு / By addition of lipids via collision of vesicles
- ஒளிச்சேர்க்கையால் / By photosynthesis
- புரதத் தொகுப்பால் / By protein synthesis
- -
பதில் / Answer
- அது வெடித்தது / It burst
- அது இரு மூலமுதற்கலங்களாகப் பிளவுபட்டது / It divided into two protocells
- அது சுருங்கியது / It shrank
- அது படிகமாயிற்று / It crystallised
- -
பதில் / Answer
- DNA
- சுNயு (RNA) / RNA
- புரதம் மட்டும் / Only protein
- இலிப்பிட் மட்டும் / Only lipid
- -
பதில் / Answer
- ஒளிச்சேர்க்கை / Photosynthesis
- இனப்பெருக்கம் (reproduction) / Reproduction
- சுவாசம் / Respiration
- கடத்தல் / Transport
- -
பதில் / Answer
- 1.2
- 1.8
- 2.7
- 3.5
- 4.5
பதில் / Answer
- உயிரி → இறந்தது / Living → dead
- உயிரிலி (abiotic) → உயிரி (biotic) / Abiotic → biotic
- தாவரம் → விலங்கு / Plant → animal
- புரோக்கரியோட் → ஈயூக்கரியோட் / Prokaryote → eukaryote
- -
பதில் / Answer
- கலச்சுவர் / Cell wall
- இலிப்பிட் மென்சவ்வு (புடகம்) / Lipid membrane (vesicle)
- நிறமூர்த்தம் / Chromosome
- கருவுறை / Nuclear envelope
- -
பதில் / Answer
- உயிரிலித் தொகுப்பு / Abiotic synthesis
- பல்பகுதியாக்கம் (polymerisation) / Polymerisation
- மென்சவ்வுள் பொதியாக்கம் / Membrane packaging
- தற்பகர்ப்பு / Self-replication
- ஒளிச்சேர்க்கை / Photosynthesis
பதில் / Answer
- ஒளிச்சேர்க்கை தொடங்கியது / Photosynthesis began
- கலங்களுக்குத் தலைமுறையுரிமை சாத்தியமாயிற்று / Inheritance became possible for cells
- மென்சவ்வு உருவாயிற்று / The membrane formed
- ஈயூக்கரியோட் தோன்றியது / Eukaryotes appeared
- -
பதில் / Answer
- முன்னைய புவியில் இடம்பெற்ற பௌதிக + இரசாயனச் செயன்முறைகள் / Physical and chemical processes on early earth
- இறைவன் படைப்பு / Special creation
- தற்செயலான இடப்பெயர்வு / Random migration
- தொல்லுயிர் இல்லாமை / Absence of fossils
- -
பதில் / Answer
- பொதியாக்கம் → தற்பகர்ப்பு → உயிரிலித் தொகுப்பு → பல்பகுதியாக்கம்
- உயிரிலித் தொகுப்பு → பல்பகுதியாக்கம் → பொதியாக்கம் → தற்பகர்ப்பு
- தற்பகர்ப்பு → பல்பகுதியாக்கம் → பொதியாக்கம் → உயிரிலித் தொகுப்பு
- பல்பகுதியாக்கம் → உயிரிலித் தொகுப்பு → தற்பகர்ப்பு → பொதியாக்கம்
- -
பதில் / Answer
- உயிரிரசாயனக் கூர்ப்பின் நான்கு பிரதான படிமுறைகளை வரிசையாகக் கூறுக. / State, in order, the four main stages of biochemical evolution. (4)
- ஹல்டேனின் "ஆதிக் கூழ்" (primitive soup) கருத்தை விளக்குக. / Explain Haldane's "primitive soup" concept. (2)
- சுNயு (RNA) எவ்வாறு மூலமுதற்கலத்தை உருவாக்கியது? / How did RNA form the protocell? (2)
- மூலமுதற்கலத்தின் வளர்ச்சியும் பிளவும் எவ்வாறு நிகழ்ந்தன? / How did the protocell grow and divide? (2)
மாதிரி விடை / Model answer
(ஆ) முன்னையகால சமுத்திரங்கள் சேதன மூலக்கூறுகளின் கரைசலாக (ஆதிக் கூழ்) இருந்து அதிலிருந்து உயிர் தோன்றியது. (2)
(இ) சுNயு இலிப்பிட் புடகங்களுள் திரட்டப்பட்டு மூலமுதற்கலம் உருவாயிற்று; சுNயுவே மரபணுவாகவும் நொதியாகவும் இருந்து தற்பகர்ப்பைச் செய்தது. (2)
(ஈ) நுண்துணுக்குகளின் மோதலினால் மென்சவ்வில் இலிப்பிட் சேர்ந்து வளர்ச்சி; பெரிதானபோது சுNயு உள்ளடக்கப்பட்ட இரு மூலமுதற்கலங்களாகப் பிளவு. (2)
உயிரிரசாயனக் கூர்ப்புக் கொள்கையின் அடிப்படையில் முன்னைய புவியில் முதல் கலம் (மூலமுதற்கலம்) எவ்வாறு தோன்றியிருக்கும் என்பதை விபரிக்க. / Describe how the first cell (protocell) could have arisen on early earth according to the theory of biochemical evolution.
விடைக் குறிப்புகள் / Answer outline
• படி 1 — வளிமண்டல நிலைமைகள், எரிமலை வளிமண்டலம், காரப் பிளவுகள், விண்கற்கள் வழியாக அமினோ அமிலம் + நைதரசன் மூலம் உயிரிலித் தொகுப்பு.
• படி 2 — பல்பகுதியாக்கம்: அமினோ அமிலம் → புரதம்; நைதரசன் மூலம் + வெல்லம் + பொசுப்பேற்று → நியூக்கிளிக் அமிலம்.
• படி 3 — ஹல்டேனின் ஆதிக் கூழில் சுNயு இலிப்பிட் புடகங்களுள் திரட்டப்பட்டு மூலமுதற்கலம்; நொதிய ஊக்கற் செயற்பாடு; ஏனைய மூலக்கூறுகள் சேகரிப்பு.
• படி 4 — சுNயு மரபணு + நொதியாகத் தற்பகர்ப்பு → தலைமுறையுரிமை. வளர்ச்சி (இலிப்பிட் சேர்க்கை) + பிளவு (இரு மூலமுதற்கலம்).
பதில் / Show answer
- coacervate / microsphere — தெரிவுட்புகுபடி எல்லையுடைய திரள்.
- முதல் கலம் = காற்றின்றி வாழும், பிறபோசணை புரோக்கரியோட்டு.
- எல்லை → அகம்/புறம் வேறுபாடு → அனுசேபம் சாத்தியம்.