化學家製造聚酯“細胞” 或能有助於填補對生命起源認知的空白


prebiotic-cells-2.jpg

細胞是地球上生命的基本單位。從心臟到皮膚再到細菌細胞,它們都有著截然不同的作用,但它們具有相似的基本結構 – 即保護內部組分免受外界環境影響同時仍允許重要分子進出的膜。但是這些相對複雜的結構是如何形成的仍然未知。

目前的主要假設始於富含礦物質的混合物,通常稱為“原始湯”。這種物質由一種化學物質混合物組成,它們相互隨機反應,產生RNA和氨基酸等分子。然後,在火山活動或雷擊等高能量“觸發器”的幫助下,這些最終可能會開始堆積生命的基石。

對於這項新研究,研究小組提出了另一種觀點- 不是使用我們現在與生命相關的生物分子,而是通過使用不同的、非常簡單的化學方法開始早期生命,並從那裡進化為細胞樣結構。該團隊以前的工作重點是簡單的有機化合物,稱為α-羥基酸。發現當它們在溫暖的溫度下乾燥時,它們會自發排列成長鏈的聚酯。

對於這項新研究,研究人員在顯微鏡下觀察了這些反應。他們發現這些聚酯微滴正在形成凝膠相,當它們再次濕潤時,它們開始形成類似細胞的簡單結構。其重要性在於,這些結構可以將核酸和蛋白質等生物分子區分開來,這意味著它們可能是生命的第一步。

prebiotic-cells-1.jpg

該團隊發現這些結構可以在適當的條件下長時間停留。至關重要的是,它們也可以融合在一起,這是現代細胞無法做到的。這意味著它們可以收集並共享分子,這些分子反應形成最早的遺傳和代謝系統。

進一步的測試表明,微滴作為替代品具有多樣性。通過將它們暴露於染料中,研究小組發現液滴很好地吸收了分子。像RNA和蛋白質這些生命關鍵的東西被發現仍然在結構內部作為催化劑發揮作用。此外還發現構成細胞膜的脂質層在液滴表面形成。

研究人員不能確定這些特定的結構是否活細胞的直接祖先,但他們認為機製本身是可能的,這可能意味著一些類似的組合產生了原始細胞。 “這使我們能夠想像早期地球上的非生物系統,它們仍然可以幫助生命起源,”該研究的首席研究員Tony Jia說道。 “這表明可能還有許多其他非生物系統應成為未來此類調查的目標。”

該研究發表在《PNAS》期刊上。

.

Leave a Comment