9 月 3 日發(fā)表在《生物物理雜志》上的一項(xiàng)研究表明，一種簡(jiǎn)單的機(jī)制可能是原始細(xì)胞(現(xiàn)代活細(xì)胞的假定祖先)生長(zhǎng)和自我復(fù)制的基礎(chǔ)。原始細(xì)胞是由膜雙層包圍的囊泡，可能與第一個(gè)單細(xì)胞共同祖先 (FUCA) 相似。所提出的模型基于相對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)原理，表明驅(qū)動(dòng)原始細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖的主要力量是由于內(nèi)部化學(xué)活動(dòng)而導(dǎo)致圓柱形原始細(xì)胞內(nèi)外之間的溫差。
“我們研究的最初動(dòng)機(jī)是確定驅(qū)動(dòng)細(xì)胞分裂的主要力量，”Universcience 的研究作者 Romain Attal 說(shuō)。“這很重要，因?yàn)榘┌Y的特點(diǎn)是細(xì)胞分裂不受控制。這對(duì)于了解生命的起源也很重要。”
一個(gè)細(xì)胞分裂成兩個(gè)子細(xì)胞需要同步許多涉及細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)的生化和機(jī)械過(guò)程。但在生命史上，如此復(fù)雜的結(jié)構(gòu)是一種高科技奢侈品，一定比分裂能力出現(xiàn)的時(shí)間要晚得多。在基因、RNA、酶和今天存在的所有復(fù)雜細(xì)胞器出現(xiàn)之前，即使在最原始的自主生命形式中，原始細(xì)胞也必須使用一種簡(jiǎn)單的分裂機(jī)制來(lái)確保它們的繁殖。
在這項(xiàng)新研究中，阿塔爾提出了一個(gè)模型，該模型基于生命的早期形式是包含特定化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單囊泡——現(xiàn)代細(xì)胞代謝的前身。主要假設(shè)是構(gòu)成膜雙層的分子在原始細(xì)胞內(nèi)通過(guò)整體放熱或釋放能量的化學(xué)反應(yīng)合成。
內(nèi)部溫度的緩慢升高迫使最熱的分子從雙層的內(nèi)部小葉移動(dòng)到外部小葉。這種不對(duì)稱運(yùn)動(dòng)使外小葉比內(nèi)小葉生長(zhǎng)得更快。這種差異增長(zhǎng)增加了平均曲率并放大了原始細(xì)胞的任何局部收縮，直到它分裂成兩半。切割發(fā)生在最熱區(qū)域附近，中間附近。
“所描述的場(chǎng)景可以被視為有絲分裂的祖先，”阿塔爾說(shuō)。“由于沒(méi)有長(zhǎng)達(dá) 40 億年的生物檔案，我們不確切知道 FUCA 包含什么，但它可能是一個(gè)由脂質(zhì)雙層包圍的囊泡，其中包含一些放熱化學(xué)反應(yīng)。”
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