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地球上第一个细胞,长成什么样子?

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科学大观园 2021-02-26 14:55
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挪威奥斯陆大学的一项新研究证实,“原始细胞”(protocells)可能具有自发形成的、特殊气泡状隔室。这些隔室内部包裹着小分子和已成形的“子”原始细胞。

长期以来,科学家们一直在推测:我们的单细胞祖先可能具有怎样的特征?这些特征以怎样的顺序出现?气泡状的隔室是真核总界生物的标识,人类及酵母等许多物种在此之列。不过,如今的真核总界生物具有许多专门的分子来帮助生产、塑造细胞内的气泡。科学家很好奇,先出现的是气泡还是这些分子呢?

奥斯陆大学Irep Gözen实验室的研究生Karolina Spustova和同事们开展的一项新研究表明,只需几个关键部件,这些小气泡就可以自动生成,封装分子,并在没有帮助的情况下分裂。2月24日,Spustova在第65届生物物理学会年会上展示了她的研究成果。

我们的单细胞祖先在38亿年前诞生,早于细菌。这些“原始细胞”是否有气泡状的隔室仍然是个谜。

在很长一段时间里,科学家们认为这些脂泡可以将真核总界生物与其他有机体(如细菌)区分。正因如此,他们认为隔室可能是在细菌出现之后形成的。

但最近的研究表明,细菌也有专门的隔室,这让Gözen的研究团队产生了疑问——在细菌之前出现的原始细胞是否也有这种结构?如果有,它们又是怎么形成的呢?

研究小组将形成现代细胞隔室的脂质(称为磷脂)与水混合,并将混合物放在类似矿物的表面上。他们发现,大的气泡会自发形成,而在这些气泡中,会有小的气泡。

为了测试这些隔室是否可以封装小分子,研究小组添加了荧光染料。他们观察到这些气泡能够吸附并附着染料。他们观察到了气泡分裂的现象,这些气泡留下了更小的“子”气泡,这“有点像第一个细胞的简单分裂,”Spustova说。所有这些都能在没有任何分子机制的情况下发生,也不需要额外的能量。

38亿年前在地球上发生的这种情况并非不可思议。Gözen解释,水应该是充足的,而且研究中使用的硅和铝,存在于天然岩石中。

研究表明,磷脂分子可能是在早期地球条件下合成的,或者是伴随陨石到达地球的。Gözen说:“这些分子已经达到形成磷脂隔室的临界浓度。”因此,在地球所有生物之前出现的远古“原始细胞”具备了自发形成气泡状隔室所需的一切条件。

原创编译:橘子 审稿:西莫 责编:陈之涵

期刊来源:《当代生物学》

期刊编号:0960-9822

原文链接:https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210224090646.htm

版权声明:本文为原创编译,中文内容仅供参考,一切内容以英文原版为准。转载请注明来源。

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