9月3日，發(fā)表在細(xì)胞出版社（Cell Press）旗下期刊Biophysical Journal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)胞既現(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)胞是由膜雙分子層包圍的囊泡，可能與第一個(gè)單細(xì)胞共同祖先（FUCA）相似。該研究基于較簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)原理，提出原始細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖的主要?jiǎng)恿κ菆A柱形原始細(xì)胞內(nèi)部化學(xué)活動(dòng)引起的內(nèi)外溫差。

“該研究的最初動(dòng)機(jī)是確定驅(qū)動(dòng)細(xì)胞分裂的主要力量?！闭撐淖髡摺ⅰ翱茖W(xué)世界”（Universcience）的Romain Attal說(shuō)，“這很重要，因?yàn)榘┌Y的特征是不受控制的細(xì)胞分裂。這對(duì)理解生命的起源也很重要?！?/p>

一個(gè)細(xì)胞分裂成兩個(gè)子細(xì)胞需要大量生化和機(jī)械過(guò)程的同步，包括細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)。但在生命史上，這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)是一種“奢侈品”，它出現(xiàn)的時(shí)間肯定比分裂能力晚得多。

科學(xué)家認(rèn)為，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，甚至在最基本的自主生命形式中，原始細(xì)胞肯定已經(jīng)使用了一種簡(jiǎn)單的分裂機(jī)制確保繁殖。

在這項(xiàng)新研究中，Attal提出了一個(gè)基于以下觀點(diǎn)的模型：生命的早期形式是簡(jiǎn)單的囊泡，其中包含一個(gè)特定的化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)——現(xiàn)代細(xì)胞代謝的前體。主要的假設(shè)是，構(gòu)成膜雙分子層的分子是在原始細(xì)胞內(nèi)部通過(guò)能量釋放化學(xué)反應(yīng)合成的。

內(nèi)部溫度的緩慢升高迫使最熱的分子從雙層的內(nèi)層向外層移動(dòng)。這種不對(duì)稱的運(yùn)動(dòng)使外層比內(nèi)層生長(zhǎng)得更快。不同的生長(zhǎng)速度增加了平均曲率，并放大了原始細(xì)胞的任何局部收縮，直到它一分為二。切口出現(xiàn)在最熱的中間區(qū)域。

Attal說(shuō)：“這個(gè)情景可以看作是有絲分裂的前驅(qū)。由于沒(méi)有40億年前的生物檔案，我們不知道FUCA包含什么，但它可能是一個(gè)由脂質(zhì)雙分子層包圍的囊泡，包裹著一些放熱化學(xué)反應(yīng)?！?/p>

雖然這是純理論模型，但可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。例如，人們可以使用熒光分子測(cè)量真核細(xì)胞內(nèi)的溫度變化，在真核細(xì)胞中，線粒體是主要的熱源。這些溫度變化可能與有絲分裂的開(kāi)始和線粒體網(wǎng)絡(luò)的形狀有關(guān)。

Attal說(shuō)，如果未來(lái)研究能夠證實(shí)，這個(gè)模型將有幾個(gè)重要的意義?！暗谝粋€(gè)是推動(dòng)生命發(fā)展的力量從根本上來(lái)說(shuō)是簡(jiǎn)單的。第二個(gè)是溫度梯度在生化過(guò)程中很重要，細(xì)胞可以像‘熱變形機(jī)’一樣工作。”

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.bpj.2021.08.020

來(lái)源：《生物物理雜志》