The first steps of chemical evolution towards the origin of life

Chemistry and Biodiversity

Volumn 4, Issue 12, 2007, Pages 2674-2702

  Rode, Bernd M ^a   Fitz, Daniel ^a   Jakschitz, Thomas ^a  

^a UNIVERSITY OF INNSBRUCK   (Austria)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ALANINE; AMINO ACID; ASPARTIC ACID; DNA; GLUTAMIC ACID; GLYCINE; HISTIDINE; LEUCINE; LYSINE; PEPTIDE; PROLINE; PROTEIN; RNA; SODIUM CHLORIDE; VALINE;

AB INITIO CALCULATION; ATMOSPHERE; BIOGENESIS; CATALYST; CHEMICAL REACTION; CHIRALITY; GEOCHEMISTRY; HIGH PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY; HYDROLYSIS; METEOROLOGICAL PHENOMENA; MOLECULAR EVOLUTION; ORGANIC CHEMISTRY; RESEARCH; REVIEW; RNA SEQUENCE; SIMULATION;

AMINO ACIDS; BIOGENESIS; EVOLUTION, CHEMICAL; PROTEINS; RNA; SALTS;

EID: 38049048820     PISSN: 16121872     EISSN: 16121880     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/cbdv.200790220     Document Type: Review

References (136)

1. S. J. Mojzsis, T. M. Harrison, R. T. Pidgeon, Nature 2001, 409, 178
2. S. A. Wilde, J. W. Valley, W. H. Peck, C. M. Graham, Nature 2001, 409, 175.
3. J. Levine, T. Augustsson, M. Natarajan, Orig. Life Evol. Biosphere 1982, 12, 245
4. J. W. Delano, Orig. Life Evol. Biosph. 2001, 31, 311
5. H. D. Holland, 'The Chemical Evolution of the Atmosphere and Oceans', Princeton University Press, Princeton, N.J., 1984, pp. 29-127.
6. J. W. Schopt, Science 1993, 260, 640
7. H. J. Hofmann, K. Grey, A. H. Hickman, R. Thorpe, Bull. Geol. Soc. Am. 1999, 111, 1256.
8. C. Sagan, C. Chyba, Science 1997, 276, 1217
9. J. F. Kasting, Science 1997, 276, 1213
10. K. Ogura, C. T. Migita, T. Yamada, J. Photochem. Photobiol. A 1989, 49, 53.
11. S. L. Miller, Science 1953, 117, 528
12. S. L. Miller, J. Am. Chem. Soc. 1955, 77, 2351.
13. P. H. Abelson, Carnegie Inst. Wash. Yearbook 1956, 55, 171.
14. A, Bar-Nun, N. Bar-Nun, S. H. Bauer, C. Sagan, Science 1970, 168, 470.
15. K. Harada, S. W. Fox, Nature 1964, 201, 335.
16. J. G. Lawless, C. G. Boynton, Nature 1973, 243, 405.
17. W. Groth, H. V. Weyssenhoff, Naturwissenschaften 1957, 44, 510.
18. C. Sagan, B. N. Khare, Science 1971, 173, 417.
19. D. Yoshino, R. Haratsu, E. Anders, Geochim. Cosmochim. Acta 1971, 35, 927.
20. C. Palm, M. Calvin, J. Am. Chem. Soc. 1962, 84, 2115.
21. S. Miyakawa, K. Kobayashi, A. B. Sawaoka, Adv. Space Res. 1999, 24, 465.
22. B. Nagy, 'Carbonaceous meteorites', Elsevier, New York, 1975
23. J. W. Schopf, 'Earth's earliest biosphere, its origin, and evolution', Princeton University Press, Princeton, 1983.
24. P. E. Cloud, Econ. Geol. 1973, 68, 1135
25. R. W. Hay, 'Bioinorganic Chemistry, Ellis Horwood Series of Chemical Science, Chichester, UK, 1984.
26. E. J. Milner-White, M. J. Russell, Orig. Life Evol. Biosphere 2005, 35, 19.
27. R. Larralde, M. P. Robertson, S. L. Miller, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995, 92, 8158
28. A. Lazcano, S. L. Miller, Cell 1996, 85, 793
29. M. Levy, S. L. Miller, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 7933
30. R. Shapiro, Orig. Life Evol. Biosphere 1995, 25, 83.
31. H. J. Cleaves, S. L. Miller, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 7260.
32. A. Brack, Orig. Life Evol. Biosphere 1987, 17, 367.
33. A. L. Weber, S. L. Miller, Mol. Evol. 1981, 17, 273.
34. B. M. Rode, Peptides 1999, 20, 773.
35. B. M. Rode, H. L. Son, Y. Suwannachot, J. Bujdak, Orig. Life Evol. Biosphere 1999, 29, 273.
36. M. Eigen, P. Schuster, Naturwissenschaften 1977, 64, 541.
37. U. Niesert, D. Harnasch, C. Bresch, J. Mol. Evol. 1981, 17, 348.
38. F. Dyson, 'Origins of Life', Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1999, pp. 48-71.
39. F. Dyson, 'Origins of Life', Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1999, p. 62.
40. A. I. Oparin, 'The Origin of Life on Earth', Oliver & Boyd, Edinburgh, 1957.
41. A. G. Cairns-Smith, 'Genetic Takeover and the Mineral Origins of Life', Cambridge University Press, New York, 1982
42. A. G. Cairns-Smith, 'Seven Clues to the Origin of Life', Cambridge University Press, Cambridge, 1985.
43. D. Segre, D. Lancet, Chemtracts-Biochem. Mol. Biol. 1999, 12, 382
44. D. Segre, D. Ben-Eli, D. Lancet, Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000, 97, 4112.
45. R. Isaac, J. Chmielewski, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 6808
46. D. E. Lee, J. R. Granja, J. A. Martinez, K. Severin, M. R. Ghadiri, Nature 1996, 382, 525
47. S. Yao, I. Ghosh, R. Zutshi, J. Chmielewski, Nature 1998, 396, 447.
48. Y. Suwannachot, B. M. Rode, Orig. Life Evol. Biosphere 1999, 29, 463.
49. L. Margulis, 'Origin of Eucaryotic Cells', Yale University Press, New Haven, 1970
50. L. Margulis, 'Symbiosis in Cell Evolution', Freeman and Co., San Francisco, 1981.
51. R. Shapiro, 'Schöpfung und Zufall', C. Bertelsmann, München, Germany, 1987, p. 143.
52. R. Shapiro, 'Schöpfung und Zufall', C. Bertelsmann, München, Germany, 1987, p. 301.
53. R. Shapiro, 'Schöpfung und Zufall', C. Bertelsmann, München, Germany, 1987, p. 319.
54. S. Miyakawa, H. Yamanashi, K. Kobayashi, H. J. Cleaves, S. L. Miller, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 14628.
55. K. Plankensteiner, H. Reiner, B. Schranz, B. M. Rode, Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 1886
56. K. Plankensteiner, H. Reiner, B. M. Rode, Mol. Divers. 2005, 10, 3.
57. W. Löb, Z. Elektrochem. 1906, 11, 282.
58. W. Löb, Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1913, 46, 684.
59. P. Decker, H. Schweer, R. Pohlmann, J. Chromatogr. 1982, 244, 281
60. R. Shapiro, Orig. Life Evol. Biosphere 1988, 18, 71.
61. S. W. Fox, K. Harada, Science 1958, 128, 1214
62. K. Harada, S. W. Fox, J. Am. Chem. Soc. 1958, 80, 2694.
63. S. W. Fox, K. Harada, J. Am. Chem. Soc. 1960, 82, 3745.
64. J. Rabinowitz, A. Hampai, J. Mol. Evol. 1985, 21, 199.
65. L. A. Weber, J. M. Caroon, J. T. Warden, R. M. Lemmon, M. Calvin, Biosystems 1977, 8, 277
66. H. Sawai, L. E. Orgel, J. Mol. Evol. 1975, 6, 185
67. H. Sawai, R. Lohrmann, L. E. Orgel, J. Mol. Evol. 1975, 6, 165.
68. J. Rabinowitz, J. Flores, R. Krebsbach, G. Rogers, Nature 1969, 224, 795
69. J. Yamanaka, K. Inomata, Y. Yamagata, Orig. Life Evol. Biosphere 1988, 18, 165.
70. S. Yamada, M. Wagatsuma, Y. Takeuchi, S. Terashima, Chem. Pharm. Bull. 1971, 19, 2380.
71. N. Lahav, D. White, S. Chang, Science 1978, 201, 7
72. J. Bujdak, K. Faybikova, A. H. Eder, Y. Yongyai, B. M. Rode, Orig. Life Evol. Biosphere 1995, 25, 431.
73. K. Plankensteiner, H. Reiner, B. M. Rode, Curr. Org. Chem. 2005, 9, 1107.
74. C. Huber, G. Wächtershäuser, Science 1998, 281, 670
75. C. Huber, W. Eisenreich, S. Hecht, G. Wächtershäuser, Science 2003, 301, 938.
76. S. Andini, E. Benedetti, L. Ferrara, L. Paolillo, P. A. Temussi, Orig. Life Evol. Biosphere 1975, 6 147.
77. J. Bujdak, B. M. Rode, J. Mol. Evol. 1996, 43, 326.
78. J. Bujdak, B. M. Rode, J. Mol. Evol. 1997, 45, 457.
79. E. Imai, H. Honda, K. Hatori, A. Brack, K. Matsuno, Science 1999, 283, 831.
80. M. G. Schwendinger, B. M. Rode, Anal. Sci. 1989, 5, 411.
81. J. P. Limtrakul, B. M. Rode, Monatsh. Chem. 1985, 116, 1377.
82. I. P. Limtrakul, S. Fujiwara, B. M. Rode, Anal. Sci. 1985, 1, 29.
83. T. Oie, G. H. Loew, S. K. Burt, R. D. MacElroy, J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 8007.
84. B. M. Rode, M. G. Schwendinger, Orig. Life Evol. Biosphere 1990, 20, 401.
85. A. H. Eder, B. M. Rode, J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1994, 1125.
86. M. G. Schwendinger, B. M. Rode, Inorg. Chim. Acta 1991, 186, 247.
87. S. Saetia, K. R. Liedl, A. H. Eder, B. M. Rode, Orig. Life Evol. Biosphere 1993, 23, 167.
88. B. M. Rode, A. H. Eder, Y. Yongyai, Inorg. Chim. Acta 1997, 254, 309.
89. R. Tauler, B. M. Rode, Inorg. Chim. Acta 1990, 173, 93.
90. K. R. Liedl, B. M. Rode, Chem. Phys. Lett. 1992, 197, 181.
91. M. G. Schwendinger, R. Tauler, S. Saetia, K. R. Liedl, R. T. Kroemer, B. M. Rode, Inorg. Chim. Acta 1995, 228, 207.
92. Y. Suwannachot, B. M. Rode, Orig. Life Evol. Biosphere 1998, 28, 79;
93. K. Plankensteiner, A. Righi, B. M. Rode, Orig. Life Evol. Biosphere 2002, 32, 225;
94. K. Plankensteiner, H. Reiner, B. M. Rode, Peptides 2005, 26, 1109;
95. K. Plankensteiner, H. Reiner, B. M. Rode, Orig. Life Evol. Biosph. 2005, 35, 411.
96. H. Reiner, K. Plankensteiner, D. Fitz, B. M. Rode, Chem. Biodiv. 2006, 3, 611.
97. K. Plankensteiner, A. Righi, B. M. Rode, R. Gargallo, J. Jaumot, R. Tauler, Inorg. Chim. Acta 2004, 357, 649.
98. M. G. Schwendinger, B. M. Rode, Orig. Life Evol. Biosphere 1992, 22, 349;
99. M. G. Schwendinger, B. M. Rode, Inorg. Chim. Acta 1991, 186, 247.
100. J. Levine, T. Auguston, Orig. Life Evol. Biosphere 1982, 12, 245.
101. E. Ochiai, Orig. Life Evol. Biosphere 1978, 9, 81.
102. A. Bairoch, B. Boeckman, The SWISS-PROT Protein Sequence Data Bank, Nucleic Acids Res. 1994, 22, 3578.
103. S. B. Prusiner, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 13363;
104. S. B. Prusiner, M. R. Scott, S. J. DeArmond, F. E. Cohen, Cell 1998, 93, 337.
105. B. M. Rode, W. Flader, C. Sotriffer, A. Righi, Peptides 1999, 20, 1513.
106. E. Krause, M. Bienert, P. Schmieder, H. Wenschuh, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4865.
107. C. J. Welch, Chirality 2001, 13, 425.
108. M. Avalos, R. Bibiano, P. Cintas, J. L. Jimenez, J. C. Palacios, Orig. Life Evol. Biosphere 2004, 34, 391;
109. R. G. Kostyanovsky, V. R. Kostyanovsky, G. K. Kadorkina, V. Y. Torbeev, Mendeleev Commun. 2000, 10, 83.
110. J. Bailey, A. Chrysostomou, J. H. Hough, T. M. Gledhill, A. McCall, S. Clark, F. Menard, M. Tamura, Science 1998, 281, 672.
111. Y. Inoue, Chem. Rev. 1992, 92, 741;
112. J. J. Flores, W. A. Bonner, G. A. Massey, J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 3622.
113. J. R. Cronin, S. Pizzarello, Science 1997, 275, 951;
114. M. H. Engel, S. A. Macko, Nature 1997, 389, 265.
115. A. Julg, A. Favier, Y. Ozias, Struct. Chem. 1990, 1, 137;
116. R. M. Hazen, T. R. Filley, G. A. Goodfriend, Proc. Natl. Acad. Sci. U S.A. 2001, 98, 5487.
117. L. Vega, J. Breton, C. Girardet, L. Galatry, J. Chem. Phys. 1986, 84, 5171;
118. W. A. Bonner, P. R. Kavasmaneck, J. Org. Chem. 1976, 41, 2225.
119. T. D. Lee, C. N. Yang, Phys. Rev. 1956, 104, 254;
120. C. S. Wu, E. Ambler, R. Hayward, D. Hoppes, R. P. Hudson, Phys. Rev. 1957, 105, 1413.
121. G. E. Tranter, Mol. Phys. 1985, 56, 825;
122. R. Berger, M. Quack, ChemPhysChem 2000, 1, 57;
123. R. Wesendrup, J. K. Laerdahl, R. N. Compton, P. Schwerdtfeger, J. Phys. Chem. A 2003, 107, 6668.
124. J. K. Laerdahl, R. Wesendrup, P. Schwerdtfeger, ChemPhysChem 2000, 1, 60.
125. S. F. Mason, G. E. Tranter, Mol. Phys. 1984, 53, 1091;
126. J. K. Laerdahl, P. Schwerdtfeger, Phys. Rev. A 1999, 60, 4439.
127. C. S. Wood, S. C. Bennett, D. Cho, B. P. Masterson, J. L. Roberts, C. E. Tanner, C. E. Wieman, Science 1997, 275, 1759;
128. J. Guena, D. Chauvat, P. Jacquier, E. Jahier, M. Lintz, S. Sanguinetti, A. Wasan, M. A. Bouchiat, Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 143001.
129. Y. Yamagata, J. Theor. Biol. 1996, 11, 495;
130. W. A. Bonner, Orig. Life Evol. Biosphere 1999, 29, 615.
131. K. Plankensteiner, H. Reiner, B. M. Rode, Peptides 2005, 26, 535.
132. D. Fitz, H. Reiner, K. Plankensteiner, B. M. Rode, Curr. Chem. Biol. 2007, 1, 41.
133. U. Knof, A. von Zelewsky, Angew. Chem. 1999, 111, 312;
134. U. Knof, A. von Zelewsky, Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38, 302;
135. C. Lescop, D. Luneau, V. Ovcharenko, G. Romanenko, Y. Shvedenkov, P. Rey, C. R. Acad. Sci., Ser IIc 2001, 4, 215.
136. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery Jr., T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, J. A. Pople, Gaussian 03, Revision C.02, Gaussian, Inc., Wallingford, CT, 2004.