Înghețarea de pe Pământul timpuriu ar fi putut determina originea vieții

Pesquisadores al Instituto al Ciências al Terra și Vida al Tóquio au descoperit că ciclurile repetate de înghețare și dezghețare în Terra antic ar fi putut fi cruciale pentru apariția primelor structuri celulare. Studiul, bazat pe experimente cu vezicule lipidice, demonstrează că variațiile în compoziția membranei afectează direct creșterea și fuziunea protocelulelor primitive, oferind o nouă perspectivă asupra modului în care ar fi putut începe viața.

Simulările au arătat că temperaturile fluctuante au determinat comportamente distincte în structurile moleculare testate. Vesículas care conține lipide cu nesaturație mai mare au avut tendința de a se contopi în compartimente mai mari după cicluri termice succesive, în timp ce cele cu compoziție mai rigidă au rămas grupate fără a se integra complet.

Primitivele Membranas răspund diferit la stresul termic

Oamenii de știință au construit mici compartimente sferice numite vezicule mari unilamelare folosind trei tipuri de fosfolipide cu proprietăți structurale distincte. POPC formează membrane mai rigide, în timp ce PLPC și DOPC produc membrane mult mai fluide datorită legăturilor chimice suplimentare prezente în moleculele lor.

Echipa a supus aceste structuri la trei cicluri consecutive de îngheț și dezgheț, reproducând condițiile de mediu care ar fi existat în primitivul Terra. Rezultatele au arătat diferențe drastice în comportamentul veziculelor.

• Vesículas bogat în POPC: clustering fără fuziune completă
• Vesículas cu PLPC sau DOPC: fuziune în compartimente mai mari
• Correlação a observat: o cantitate mai mare de PLPC a dus la fuziune și creștere mai intensă
• Mecanismo identificat: lipidele nesaturate reduc compactitatea membranei

Rolul instabilității chimice în evoluția protocelulară

Quando Cristalele de gheață se formează în timpul înghețului, membranele suferă fragmentare și reorganizare structurală la dezghețare. Lipídios cu nesaturație mai mare expune mai multe regiuni hidrofobe în timpul acestui proces de reconstrucție, facilitând interacțiunile cu veziculele adiacente și făcând fuziunea favorabilă energetic.

Mecanismul Esse poate fi fundamental pentru procesele complexe. Fuziunea compartimentelor primitive a permis captarea și reținerea mai eficientă a moleculelor cheie, inclusiv ADN-ul, care ar fi esențiale pentru sistemele biologice mai avansate. Evenimentele de fuziune succesive ar fi amestecat diferite molecule împreună, pregătind scena pentru reacțiile chimice mai sofisticate care caracterizează viața modernă.

Tatsuya Shinoda, doctorand care a condus lucrarea, a subliniat importanța alegerii lipidelor pentru experimente. Echipa a selectat fosfatidilcolina deoarece menține continuitatea structurală cu celulele moderne, ar fi putut fi disponibilă în condiții prebiotice și demonstrează capacitatea de a reține conținutul esențial în timpul ciclului termic.

Leia Também

Magazinul virtual Epic Games garantează răscumpărarea gratuită a douăsprezece titluri majore pentru jucătorii de pe computer

Sony lansează acces gratuit la două jocuri majore pentru utilizatorii PlayStation 5 în magazinul digital

Posesorii de console PlayStation 5 garantează acces definitiv la jocurile Ark și 2XKO din magazinul digital Sony

Diferenças molecular determină soarta structurilor primitive

Cele trei molecule testate au o structură de bază, dar diferă în aspecte cruciale. POPC conține un lanț acil nesaturat cu o singură legătură dublă. PLPC are, de asemenea, un lanț acil nesaturat, dar cu două legături duble, modificându-i semnificativ fluiditatea. DOPC include două lanțuri acil nesaturate, fiecare cu o dublă legătură, producând cea mai fluidă lipide dintre cele trei.

Diferențele subtile Essas determină modul în care moleculele se organizează în spațiul tridimensional. Membranas mai rigid, cum ar fi cele formate din POPC, rezistă la deformare și la integrarea cu alte structuri. Mai mult fluid Membranas prezintă o flexibilitate moleculară mai mare, permițând reorganizarea atunci când este supus la stres termic. Organizarea laterală mai puțin compactă, caracteristică lipidelor cu nesaturație ridicată, expune mai eficient suprafețele care favorizează fuziunea.

Implicações pentru înțelegerea originii vieții

Descoperirile provoacă înțelegerea anterioară a mediilor pentru apariția vieții. Até Recent, cercetătorii au subliniat mediile geotermale subacvatice sau lagunele tropicale calde. Lucrările Este sugerează că mediile frigide, aparent ostile, au oferit condiții ideale pentru dezvoltarea celor mai primitive structuri.

Complexitatea celulelor moderne include structuri interne de susținere, procese chimice strict controlate și instrucțiuni genetice care ghidează practic fiecare funcție. În schimb, protocelulele primitive erau în esență bule mici în care membranele lipidice înconjurau molecule organice de bază. Compreender Modul în care aceste structuri extrem de simple au evoluat în astfel de sisteme sofisticate rămâne esențial pentru cercetarea în abiogeneză.

Experimentele ELSI indică faptul că variațiile în compoziția membranei au o influență determinantă asupra capacității de a crește, fuziona și reține moleculele critice în timpul evenimentelor meteorologice extreme. Descoperirea Essa deschide noi linii de investigație în care lipidele ar fi fost predominante la începutul Terra și modul în care disponibilitatea lor în diferite medii ar fi ghidat evoluția chimică timpurie a vieții.