Cientistas daripada Instituto daripada Ciências daripada Terra dan Vida daripada Tóquio mengenal pasti mekanisme yang belum pernah berlaku sebelum ini untuk pembentukan biologi awal di planet ini. Experimentos baru-baru ini menunjukkan bahawa kitaran pembekuan dan pencairan berulang dalam Terra purba bertindak sebagai faktor penentu untuk kemunculan struktur selular pertama. Penyelidikan menggunakan vesikel lipid untuk mensimulasikan keadaan prebiotik. Keputusan menunjukkan bahawa variasi dalam komposisi membran mempengaruhi pertumbuhan protosel primitif. Dinamik Essa menawarkan pemahaman baharu tentang proses kimia yang menimbulkan kehidupan.
Simulasi makmal mendedahkan bahawa turun naik suhu menyebabkan tingkah laku yang berbeza dalam struktur molekul. Vesículas yang dibentuk oleh lipid dengan tahap ketidaktepuan yang lebih tinggi menunjukkan kecenderungan semula jadi untuk bergabung ke dalam petak yang lebih besar selepas kejutan haba. Proses ini berlaku secara berterusan semasa ujian. Sebaliknya, unit dengan komposisi kimia yang lebih tegar kekal berkumpulan, tetapi tidak dapat disepadukan sepenuhnya. Kajian itu membuktikan bahawa tekanan alam sekitar yang melampau bertindak sebagai pemangkin kepada kerumitan biologi.
Comportamento membran lipid di bawah tekanan haba
Pasukan penyelidik membina petak sfera kecil, secara teknikal dikenali sebagai vesikel unilamellar besar, untuk menjalankan pemerhatian. Para saintis menggunakan tiga jenis fosfolipid tertentu, masing-masing dengan sifat struktur yang berbeza untuk membentuk halangan pelindung. Bahan yang dipanggil POPC menghasilkan membran yang jauh lebih tegar dan tahan terhadap ubah bentuk. Sebatian Já PLPC dan DOPC menghasilkan permukaan bendalir yang ketara. Perbezaan Essa dalam kebolehtempaan berlaku disebabkan oleh ikatan kimia tambahan yang terdapat dalam struktur dalaman molekul khusus ini.
Pakar meletakkan struktur buatan ini kepada tiga kitaran pembekuan dan pencairan berturut-turut dalam persekitaran terkawal. Objektif utama adalah untuk menghasilkan semula keadaan cuaca buruk yang wujud pada Terra primitif semasa peringkat awal pembentukannya. Perubahan drastik dalam suhu memaksa molekul untuk bertindak balas dalam pelbagai cara. Peralatan merekodkan perbezaan asas dalam kelakuan fizikal vesikel semasa peralihan keadaan air. Analisis terperinci mengenai tindak balas ini menyediakan data pusat untuk kesimpulan kajian Jepun.
Resultados simulasi makmal praktikal
Memantau sampel selepas kejutan haba menyerlahkan corak pembangunan struktur yang jelas. Komposisi kimia setiap vesikel menentukan nasibnya selepas ais cair. Para saintis mengkatalogkan tindak balas utama berikut semasa eksperimen:
- Vesículas yang kaya dengan POPC menghasilkan pengelompokan mudah tanpa gabungan dinding sepenuhnya.
- Estruturas yang mengandungi PLPC atau DOPC mencapai gabungan berkesan dalam petak volum yang lebih besar.
- Kehadiran jumlah PLPC yang lebih besar menjana pertumbuhan struktur yang lebih pantas dan lebih sengit.
- Lipídios tak tepu bertindak secara langsung untuk mengurangkan kekompakan membran sel.
Pembentukan hablur ais semasa peringkat pembekuan menyebabkan kesan fizikal yang teruk pada struktur mikroskopik. Membran mengalami proses pemecahan serta-merta apabila air di sekelilingnya menjadi pejal. Posteriormente, fasa pencairan memerlukan penyusunan semula struktur yang cepat untuk mengekalkan integriti petak. Lipídios dengan tahap ketidaktepuan yang lebih tinggi mampu mendedahkan lebih banyak kawasan hidrofobik semasa pembinaan semula mandatori ini. Pendedahan Essa memudahkan interaksi langsung dengan vesikel bersebelahan, menjadikan proses gabungan bertenaga dan semula jadi.
Fusão petak dan penangkapan bahan genetik
Mekanisme integrasi selular telah memainkan peranan yang tidak boleh ditukar ganti dalam evolusi proses biologi yang kompleks. Percantuman berterusan petak primitif membolehkan penangkapan dan pengekalan molekul asas yang cekap dalam struktur. Bahan genetik awal, termasuk serpihan prekursor DNA, bergantung pada cengkerang ini untuk bertahan dalam keadaan persekitaran luaran yang tidak mesra. Peristiwa ikatan berturut-turut mencampurkan sebatian kimia yang berbeza dalam ruang terkurung. Campuran Essa menyediakan tanah yang ideal untuk tindak balas canggih yang mencirikan kehidupan moden.
Tatsuya Shinoda, penyelidik yang mengetuai kerja di institut Jepun, menekankan perkaitan pilihan bahan untuk ketepatan ujian. Pasukan memilih fosfatidilkolin kerana bahan itu mengekalkan kesinambungan struktur langsung dengan sel-sel yang terdapat dalam organisma hari ini. Kompaun itu mungkin terdapat dengan banyak dalam keadaan prebiotik planet ini. Além Tambahan pula, molekul menunjukkan kapasiti yang tinggi untuk mengekalkan kandungan dalaman yang penting sambil menahan pencerobohan yang disebabkan oleh kitaran terma berulang. Ketepatan dalam pilihan mengesahkan keputusan yang diperolehi.