Az Instituto Pesquisadores az Terra Ciências és az Tóquio Vida felfedezte, hogy az ókori Terra ismételt fagyasztási és felengedési ciklusai döntő szerepet játszhattak az első sejtstruktúrák kialakulásában. A lipidvezikulákkal végzett kísérleteken alapuló tanulmány azt bizonyítja, hogy a membrán összetételének változásai közvetlenül befolyásolják a primitív protosejtek növekedését és fúzióját, új perspektívát kínálva az élet kezdetére.
A szimulációk kimutatták, hogy a változó hőmérsékletek eltérő viselkedést váltanak ki a vizsgált molekulaszerkezetekben. Az Vesículas-et tartalmazó, nagyobb telítetlenségű lipidek az egymást követő hőciklusok után hajlamosak voltak nagyobb kompartmentekbe egyesülni, míg a merevebb összetételűek csoportosítva maradtak anélkül, hogy teljesen integrálódtak volna.
Az Membranas primitívek eltérően reagálnak a hőterhelésre
A tudósok kis gömb alakú rekeszeket, úgynevezett nagy egyrétegű vezikulumokat építettek háromféle, eltérő szerkezeti tulajdonságokkal rendelkező foszfolipidek felhasználásával. A POPC merevebb membránokat képez, míg a PLPC és a DOPC lényegesen több folyékony membránt termel a molekuláikban jelenlévő további kémiai kötések miatt.
A csapat ezeket a szerkezeteket három egymást követő fagyasztási és felengedési ciklusnak vetette alá, olyan környezeti feltételeket reprodukálva, amelyek a primitív Terra-ben léteztek volna. Az eredmények drasztikus különbségeket mutattak a hólyagok viselkedésében.
- POPC-ben gazdag Vesículas: klaszterezés teljes fúzió nélkül
- Vesículas PLPC-vel vagy DOPC-vel: nagyobb rekeszekbe olvad
- Az Correlação megfigyelése: nagyobb mennyiségű PLPC intenzívebb fúziót és növekedést eredményezett
- Az Mecanismo azonosított: a telítetlen lipidek csökkentik a membrán tömörségét
A kémiai instabilitás szerepe a protocelluláris evolúcióban
Fagyáskor Quando jégkristályok képződnek, felengedéskor a membránok széttöredeznek és szerkezeti átrendeződésen mennek keresztül. A nagyobb telítetlenséggel rendelkező Lipídios több hidrofób régiót tesz fel a rekonstrukciós folyamat során, megkönnyítve a szomszédos vezikulákkal való kölcsönhatásokat, és energetikailag kedvezővé téve a fúziót.
Az Esse mechanizmus alapvető fontosságú lehetett az összetett folyamatokban. A primitív kompartmentek fúziója lehetővé tette a kulcsmolekulák, köztük a DNS hatékonyabb befogását és megtartását, amelyek elengedhetetlenek lennének a fejlettebb biológiai rendszerek számára. Az egymást követő fúziós események különböző molekulákat kevertek volna össze, megteremtve a terepet a modern életet jellemző kifinomultabb kémiai reakciókhoz.
Tatsuya Shinoda, a munkát vezető doktorandusz hangsúlyozta a lipidek kiválasztásának fontosságát a kísérletekhez. A csapat azért választotta a foszfatidilkolint, mert fenntartja a szerkezeti folytonosságot a modern sejtekkel, elérhető lehetett volna prebiotikus körülmények között, és bizonyítja, hogy képes megtartani az alapvető tartalmat a hőciklus során.
A molekuláris Diferenças meghatározza a primitív struktúrák sorsát
A három vizsgált molekula alapvető szerkezettel rendelkezik, de lényeges szempontok szerint különböznek egymástól. A POPC telítetlen acilláncot tartalmaz egyetlen kettős kötéssel. A PLPC-nek is van egy telítetlen acillánca, de két kettős kötéssel, jelentősen megváltoztatva a folyékonyságát. A DOPC két telítetlen acilláncot tartalmaz, amelyek mindegyike kettős kötéssel rendelkezik, és a három közül a legfolyékonyabb lipidet termeli.
Az Essas finom különbségei határozzák meg, hogy a molekulák hogyan szerveződnek a háromdimenziós térben. A merevebb Membranas, például a POPC által alkotottak, ellenállnak a deformációnak és más szerkezetekkel való integrációnak. A folyékonyabb Membranas nagyobb molekuláris flexibilitást biztosít, lehetővé téve az újraszervezést, ha hőterhelésnek van kitéve. A magas telítetlenségű lipidekre jellemző kevésbé kompakt oldalsó szerveződés hatékonyabban tárja fel a fúziót elősegítő felületeket.
Implicações az élet eredetének megértéséhez
Az eredmények megkérdőjelezik a környezettel kapcsolatos korábbi ismereteket az élet kialakulásához. Até A közelmúltban a kutatók a víz alatti geotermikus környezetre vagy a meleg trópusi lagúnákra helyezték a hangsúlyt. Az Este munka azt sugallja, hogy a rideg, ellenségesnek tűnő környezet ideális feltételeket kínált a legprimitívebb struktúrák kifejlesztéséhez.
A modern sejtek összetettsége magában foglalja a belső tartószerkezeteket, a szigorúan ellenőrzött kémiai folyamatokat és a genetikai utasításokat, amelyek gyakorlatilag minden funkciót irányítanak. Ezzel szemben a primitív protosejtek lényegében kis buborékok voltak, ahol lipidmembránok vették körül az alapvető szerves molekulákat. Compreender Az, hogy ezek a rendkívül egyszerű struktúrák ilyen kifinomult rendszerré fejlődtek, továbbra is központi szerepet játszik az abiogenezis kutatásában.
Az ELSI-kísérletek azt mutatják, hogy a membrán összetételének változásai meghatározó hatással vannak a kritikus molekulák növekedésére, összeolvadására és megtartására a szélsőséges időjárási események során. Az Essa felfedezése új kutatási irányokat nyit meg arra vonatkozóan, hogy mely lipidek voltak túlsúlyban az Terra korai szakaszában, és hogy ezek különböző környezetekben való elérhetősége hogyan irányíthatta az élet korai kémiai evolúcióját.