การแช่แข็งบนโลกในยุคแรกเริ่มอาจเป็นสาเหตุให้กำเนิดสิ่งมีชีวิต

นักวิจัยจากสถาบันโลกและวิทยาศาสตร์ชีวภาพแห่งโตเกียวได้ค้นพบว่าการแช่แข็งและการละลายบนโลกโบราณซ้ำแล้วซ้ำอีกอาจมีความสำคัญต่อการเกิดขึ้นของโครงสร้างเซลล์แรกๆ การศึกษาซึ่งอิงจากการทดลองกับถุงไขมัน แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของเมมเบรนส่งผลโดยตรงต่อการเจริญเติบโตและการหลอมรวมของโปรโตเซลล์ดั้งเดิม ทำให้เกิดมุมมองใหม่ว่าชีวิตอาจเริ่มต้นขึ้นได้อย่างไร

การจำลองเผยให้เห็นว่าอุณหภูมิที่ผันผวนทำให้เกิดพฤติกรรมที่แตกต่างกันในโครงสร้างโมเลกุลที่ทดสอบ ถุงที่มีไขมันที่มีความไม่อิ่มตัวมากกว่ามักจะรวมเข้าในช่องที่ใหญ่ขึ้นหลังจากผ่านรอบการให้ความร้อนติดต่อกัน ในขณะที่พวกที่มีองค์ประกอบที่เข้มงวดกว่ายังคงถูกจัดกลุ่มโดยไม่มีการรวมตัวกันอย่างสมบูรณ์

เมมเบรนดั้งเดิมตอบสนองต่อความเครียดจากความร้อนแตกต่างกัน

นักวิทยาศาสตร์สร้างช่องทรงกลมขนาดเล็กที่เรียกว่าถุงที่มีเซลล์เดียวขนาดใหญ่โดยใช้ฟอสโฟลิปิดสามประเภทที่มีคุณสมบัติทางโครงสร้างที่แตกต่างกัน POPC สร้างเมมเบรนที่แข็งมากขึ้น ในขณะที่ PLPC และ DOPC ผลิตเมมเบรนของเหลวมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากมีพันธะเคมีเพิ่มเติมอยู่ในโมเลกุลของพวกมัน

ทีมงานได้กำหนดให้โครงสร้างเหล่านี้ถูกแช่แข็งและละลายติดต่อกันสามรอบ ทำให้เกิดสภาพแวดล้อมที่น่าจะมีอยู่บนโลกยุคแรกเริ่ม ผลลัพธ์แสดงให้เห็นความแตกต่างอย่างมากในพฤติกรรมของถุงน้ำ

• ถุงที่อุดมด้วย POPC: การจัดกลุ่มโดยไม่มีการหลอมรวมโดยสมบูรณ์
• ถุงที่มี PLPC หรือ DOPC: หลอมรวมลงในช่องที่ใหญ่ขึ้น
• ความสัมพันธ์ที่สังเกตได้: ปริมาณ PLPC ที่มากขึ้นส่งผลให้เกิดการหลอมรวมและการเติบโตที่รุนแรงยิ่งขึ้น
• กลไกที่ระบุ: ไขมันไม่อิ่มตัวช่วยลดความแน่นของเมมเบรน

บทบาทของความไม่เสถียรทางเคมีในการวิวัฒนาการของโปรโตเซลล์

เมื่อผลึกน้ำแข็งก่อตัวขึ้นในระหว่างการแช่แข็ง เมมเบรนจะเกิดการแตกตัวและการจัดโครงสร้างใหม่เมื่อละลาย ไขมันที่มีความไม่อิ่มตัวมากขึ้นจะเผยให้เห็นบริเวณที่ไม่ชอบน้ำมากขึ้นในระหว่างกระบวนการสร้างใหม่นี้ ซึ่งอำนวยความสะดวกในการมีปฏิสัมพันธ์กับถุงน้ำที่อยู่ติดกัน และทำให้ฟิวชั่นมีพลังที่ดี

กลไกนี้อาจเป็นพื้นฐานของกระบวนการที่ซับซ้อน การรวมช่องดั้งเดิมเข้าด้วยกันทำให้สามารถจับและกักเก็บโมเลกุลสำคัญๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น รวมถึง DNA ซึ่งจำเป็นต่อระบบทางชีววิทยาขั้นสูงยิ่งขึ้น เหตุการณ์ฟิวชั่นที่ต่อเนื่องกันจะทำให้โมเลกุลต่างๆ ผสมกัน ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของชีวิตสมัยใหม่

ทัตสึยะ ชิโนดะ นักศึกษาปริญญาเอกที่เป็นผู้นำงานนี้ เน้นย้ำถึงความสำคัญของการเลือกไขมันสำหรับการทดลอง ทีมงานเลือกฟอสฟาทิดิลโคลีนเนื่องจากรักษาความต่อเนื่องของโครงสร้างกับเซลล์สมัยใหม่ อาจมีอยู่ภายใต้สภาวะพรีไบโอติก และแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการรักษาเนื้อหาที่จำเป็นในระหว่างการหมุนเวียนด้วยความร้อน

Leia Também

Bosch ออกอัพเดตเพิ่มแรงบิดเครื่องยนต์ CX เป็น 120 นิวตันเมตร ตั้งแต่วันที่ 4 พฤษภาคม

Nioh 3 มีคะแนนถึง 86 คะแนนบน Metacritic และรับส่วนลดสูงสุดถึง €33 บน PS5

Xiaomi เตรียมเปิดตัว Smart Band 10 Pro พร้อมหน้าจอขยายใหญ่ขึ้นและตัวเครื่องเซรามิก

ความแตกต่างทางโมเลกุลเป็นตัวกำหนดชะตากรรมของโครงสร้างดั้งเดิม

โมเลกุลทั้งสามที่ทดสอบมีโครงสร้างพื้นฐานร่วมกัน แต่แตกต่างกันในแง่มุมที่สำคัญ POPC ประกอบด้วยสายอะซิลไม่อิ่มตัวที่มีพันธะคู่เดี่ยว PLPC ยังมีสายโซ่อะซิลไม่อิ่มตัว แต่มีพันธะคู่ 2 พันธะ ส่งผลให้ความลื่นไหลเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก DOPC ประกอบด้วยสายอะซิลที่ไม่อิ่มตัวสองสาย ซึ่งแต่ละสายมีพันธะคู่ ทำให้เกิดไขมันของเหลวมากที่สุดในสายโซ่ทั้งสามสาย

ความแตกต่างเล็กๆ น้อยๆ เหล่านี้กำหนดว่าโมเลกุลจัดระเบียบตัวเองในพื้นที่สามมิติอย่างไร เมมเบรนที่แข็งกว่า เช่น ที่สร้างโดย POPC ต้านทานการเสียรูปและการรวมตัวกับโครงสร้างอื่นๆ เยื่อเมมเบรนของไหลมีจำนวนมากขึ้นมีความยืดหยุ่นของโมเลกุลมากขึ้น ทำให้สามารถจัดโครงสร้างใหม่ได้เมื่ออยู่ภายใต้ความเครียดจากความร้อน ลักษณะการจัดวางด้านข้างที่มีขนาดกะทัดรัดน้อยกว่าของไขมันที่มีความอิ่มตัวสูงจะเผยให้เห็นพื้นผิวที่ส่งเสริมการหลอมรวมได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ความหมายในการทำความเข้าใจต้นกำเนิดของชีวิต

การค้นพบนี้ท้าทายความเข้าใจก่อนหน้านี้เกี่ยวกับสภาพแวดล้อมเพื่อการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิต จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ นักวิจัยได้เน้นย้ำถึงสภาพแวดล้อมความร้อนใต้พิภพใต้น้ำหรือทะเลสาบเขตร้อนอันอบอุ่น งานนี้ชี้ให้เห็นว่าสภาพแวดล้อมที่เย็นยะเยือกซึ่งดูเป็นมิตรทำให้เกิดสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการพัฒนาโครงสร้างดึกดำบรรพ์ที่สุด

ความซับซ้อนของเซลล์สมัยใหม่ประกอบด้วยโครงสร้างรองรับภายใน กระบวนการทางเคมีที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวด และคำสั่งทางพันธุกรรมที่เป็นแนวทางแทบทุกการทำงาน ในทางตรงกันข้าม โปรโตเซลล์ดึกดำบรรพ์โดยพื้นฐานแล้วจะมีฟองอากาศขนาดเล็กซึ่งมีเยื่อหุ้มไขมันล้อมรอบโมเลกุลอินทรีย์พื้นฐาน การทำความเข้าใจว่าโครงสร้างที่เรียบง่ายอย่างยิ่งเหล่านี้พัฒนาไปสู่ระบบที่ซับซ้อนดังกล่าวได้อย่างไรยังคงเป็นศูนย์กลางของการวิจัยเกี่ยวกับการสร้างสิ่งมีชีวิต

การทดลองของ ELSI ระบุว่าความแปรผันขององค์ประกอบของเมมเบรนมีอิทธิพลต่อความสามารถในการเติบโต หลอมรวม และรักษาโมเลกุลที่สำคัญในระหว่างเหตุการณ์สภาพอากาศสุดขั้ว การค้นพบนี้เปิดแนวทางใหม่ในการสืบสวนว่าไขมันชนิดใดที่จะมีความสำคัญบนโลกยุคแรก และวิธีการที่พวกมันมีอยู่ในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันอาจเป็นแนวทางในการวิวัฒนาการทางเคมีของสิ่งมีชีวิตในยุคแรกๆ