Conceptual challenges for the emergence of the biological system: Cell theory and self-replication
- 1. Universidade Federal do Rio de Janeiro
- 2. Universidade Federal da Paraíba
Description
We re-evaluate research relating to the current theories of the emergence of biological systems. The challenge being that research programmes concerning the emergence of these systems are viewed as the same as those relating to the origin of cells. Cells are strikingly important biological entities, hard wired into the entire field of biology. The development of biological systems took place much earlier than the origin of cells and even before the existence of the Last Universal Common Ancestor (LUCA); a period which could be construed as being preLUCA and which would have taken place during in a ribonucleoprotein world. This latter entity was named FUCA (First Universal Common Ancestor) and could be viewed as a "great-grandmother" to LUCA, from which the three domains of life, namely Archaea, Bacteria, and Eukarya (emerging as a chimera of the two) evolved. RNA-world theories are the focus of mainstream research programmes for the origin of life stricto sensu. In the RNA-world view, self-replication of nucleic acids is seen as one of the most relevant events in the pre-biotic world. Without denying the relevance of self-replication, we argue here that the most germane event which occurred in the pre-biotic world was the crosstalk between nucleic acids and peptides. When these two macromolecules started to interact, the singularity that aggregated the complexity required to produce life began to emerge. Thus, comprehension of the early origins of the translation machinery and the assembly of the genetic code is key. Therefore, the relevance of cell theory and self-replication should be re-evaluated as well as the concept of life itself.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
نعيد تقييم الأبحاث المتعلقة بالنظريات الحالية لظهور النظم البيولوجية. ويكمن التحدي في أن برامج البحث المتعلقة بظهور هذه الأنظمة يُنظر إليها على أنها نفس البرامج المتعلقة بأصل الخلايا. الخلايا هي كيانات بيولوجية مهمة بشكل لافت للنظر، موصولة بأسلاك في مجال البيولوجيا بأكمله. حدث تطور النظم البيولوجية في وقت أبكر بكثير من أصل الخلايا وحتى قبل وجود السلف المشترك العالمي الأخير (LUCA) ؛ وهي فترة يمكن تفسيرها على أنها ما قبل LUCA والتي كانت ستحدث خلال عالم البروتين النووي الريبوزي. أطلق على هذا الكيان الأخير اسم فوكا (السلف المشترك العالمي الأول) ويمكن اعتباره "جدة كبيرة" للوكا، والتي تطورت منها مجالات الحياة الثلاثة، وهي العتائق والبكتيريا وحقيقيات النوى (الناشئة كخيال من الاثنين). نظريات عالم الحمض النووي الريبي هي محور برامج البحث السائدة لأصل الحياة بالمعنى الضيق للكلمة. في وجهة نظر عالم الحمض النووي الريبي، يُنظر إلى التكاثر الذاتي للأحماض النووية على أنه أحد أكثر الأحداث ذات الصلة في عالم ما قبل الحيوية. دون إنكار أهمية التكاثر الذاتي، نجادل هنا بأن الحدث الأكثر صلة الذي حدث في عالم ما قبل الحيوية كان التشابك بين الأحماض النووية والببتيدات. عندما بدأ هذان الجزيئان الكبيران في التفاعل، بدأ التفرد الذي جمع التعقيد المطلوب لإنتاج الحياة في الظهور. وبالتالي، فإن فهم الأصول المبكرة لآلية الترجمة وتجميع الشفرة الوراثية هو المفتاح. لذلك، يجب إعادة تقييم أهمية نظرية الخلية والتكرار الذاتي وكذلك مفهوم الحياة نفسها.Translated Description (French)
Nous réévaluons les recherches relatives aux théories actuelles de l'émergence des systèmes biologiques. Le défi étant que les programmes de recherche concernant l'émergence de ces systèmes sont considérés comme les mêmes que ceux relatifs à l'origine des cellules. Les cellules sont des entités biologiques d'une importance frappante, câblées dans l'ensemble du domaine de la biologie. Le développement des systèmes biologiques a eu lieu beaucoup plus tôt que l'origine des cellules et même avant l'existence du Dernier Ancêtre Commun Universel (LUCA) ; une période qui pourrait être interprétée comme étant pré-LUCA et qui aurait eu lieu dans un monde de ribonucléoprotéines. Cette dernière entité s'appelait FUCA (First Universal Common Ancestor) et pouvait être considérée comme une « arrière-grand-mère » de LUCA, à partir de laquelle les trois domaines de la vie, à savoir Archaea, Bacteria et Eukarya (émergeant comme une chimère des deux) ont évolué. Les théories du monde de l'ARN sont au centre des programmes de recherche traditionnels sur l'origine de la vie stricto sensu. Dans la vision ARN-monde, l'auto-réplication des acides nucléiques est considérée comme l'un des événements les plus pertinents dans le monde pré-biotique. Sans nier la pertinence de l'auto-réplication, nous soutenons ici que l'événement le plus pertinent qui s'est produit dans le monde pré-biotique était la diaphonie entre les acides nucléiques et les peptides. Lorsque ces deux macromolécules ont commencé à interagir, la singularité qui agrégait la complexité nécessaire pour produire la vie a commencé à émerger. Ainsi, la compréhension des origines précoces du mécanisme de traduction et de l'assemblage du code génétique est essentielle. Par conséquent, la pertinence de la théorie cellulaire et de l'auto-réplication doit être réévaluée ainsi que le concept de vie lui-même.Translated Description (Spanish)
Reevaluamos la investigación relacionada con las teorías actuales de la aparición de sistemas biológicos. El desafío es que los programas de investigación sobre la aparición de estos sistemas se consideran los mismos que los relacionados con el origen de las células. Las células son entidades biológicas sorprendentemente importantes, conectadas a todo el campo de la biología. El desarrollo de los sistemas biológicos tuvo lugar mucho antes del origen de las células e incluso antes de la existencia del Último Ancestro Común Universal (LUCA); un período que podría interpretarse como preLUCA y que habría tenido lugar durante en un mundo de ribonucleoproteínas. Esta última entidad fue nombrada FUCA (Primer Ancestro Común Universal) y podría verse como una "bisabuela" de LUCA, a partir de la cual evolucionaron los tres dominios de la vida, a saber, Archaea, Bacteria y Eukarya (emergiendo como una quimera de los dos). Las teorías del mundo de ARN son el foco de los principales programas de investigación sobre el origen de la vida stricto sensu. En la visión del mundo del ARN, la autorreplicación de los ácidos nucleicos se considera uno de los eventos más relevantes en el mundo prebiótico. Sin negar la relevancia de la autorreplicación, argumentamos aquí que el evento más relevante que ocurrió en el mundo prebiótico fue la diafonía entre ácidos nucleicos y péptidos. Cuando estas dos macromoléculas comenzaron a interactuar, comenzó a surgir la singularidad que agregaba la complejidad necesaria para producir vida. Por lo tanto, la comprensión de los orígenes tempranos de la maquinaria de traducción y el ensamblaje del código genético es clave. Por lo tanto, se debe reevaluar la relevancia de la teoría celular y la autorreplicación, así como el concepto de vida en sí.Files
download.pdf
Files
(319.5 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:3c036f4996d13c8539a72fe9d44e12d9
|
319.5 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحديات المفاهيمية لظهور النظام البيولوجي: نظرية الخلية والتكرار الذاتي
- Translated title (French)
- Défis conceptuels pour l'émergence du système biologique : théorie cellulaire et auto-réplication
- Translated title (Spanish)
- Retos conceptuales para el surgimiento del sistema biológico: Teoría celular y autorreplicación
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2885973533
- DOI
- 10.1016/j.mehy.2018.07.029
References
- https://openalex.org/W1548987048
- https://openalex.org/W1917805541
- https://openalex.org/W1963854145
- https://openalex.org/W1968282235
- https://openalex.org/W1980043803
- https://openalex.org/W1994261531
- https://openalex.org/W1998327737
- https://openalex.org/W1998894699
- https://openalex.org/W2009345053
- https://openalex.org/W2018024025
- https://openalex.org/W2021333801
- https://openalex.org/W2022520297
- https://openalex.org/W2038625499
- https://openalex.org/W2040461302
- https://openalex.org/W2050110866
- https://openalex.org/W2054249920
- https://openalex.org/W2057645920
- https://openalex.org/W2062155282
- https://openalex.org/W2062758560
- https://openalex.org/W2063118470
- https://openalex.org/W2069182996
- https://openalex.org/W2074688724
- https://openalex.org/W2074850512
- https://openalex.org/W2075793275
- https://openalex.org/W2093966039
- https://openalex.org/W2097971843
- https://openalex.org/W2103311526
- https://openalex.org/W2117761748
- https://openalex.org/W2120142390
- https://openalex.org/W2123541473
- https://openalex.org/W2126466006
- https://openalex.org/W2126577900
- https://openalex.org/W2128762442
- https://openalex.org/W2150698842
- https://openalex.org/W2157178058
- https://openalex.org/W2166865790
- https://openalex.org/W2167435540
- https://openalex.org/W2207367044
- https://openalex.org/W2256933318
- https://openalex.org/W2259938310
- https://openalex.org/W2289551874
- https://openalex.org/W2388910079
- https://openalex.org/W2399195289
- https://openalex.org/W2465746813
- https://openalex.org/W2477632239
- https://openalex.org/W2506780551
- https://openalex.org/W2592218621
- https://openalex.org/W2785801748
- https://openalex.org/W2807040891
- https://openalex.org/W4214761721