Ученые открыли пугающий механизм зарождения жизни на Земле
Ученые из Института наук о жизни на Земле (ELSI) при Институте науки Токио обнаружили, что циклы замораживания и оттаивания могли стать двигателем эволюции первых клеток. Исследования показали, что повторяющиеся температурные колебания на древней Земле способствовали слиянию простейших пузырьков-протоклеток и усложнению их внутренней структуры. Об этом 29 апреля сообщил журнал Science Daily.
Специалисты создали модели примитивных клеток — липидных везикул — с различным составом оболочек. Выяснилось, что мембраны из ненасыщенных липидов под воздействием кристаллов льда становятся нестабильными, что парадоксальным образом помогает им объединяться.
Томоаки Мацуура, руководитель исследования
Рекурсивный отбор везикул, выращенных под действием заморозки и оттаивания, в последовательных поколениях может быть реализован путем интеграции механизмов деления, таких как осмотическое давление или механическое сдвиговое воздействие. С увеличением молекулярной сложности внутривезикулярная система, то есть функция, закодированная генами, в конечном итоге может взять на себя функцию протоклеточного организма, что в свою очередь приведет к появлению примитивной клетки, способной к дарвиновской эволюции.
Эксперименты показали, что после трех циклов заморозки везикулы с определенным типом жиров не просто сближались, а сливались в более крупные отсеки. Это позволяло органическим молекулам внутри них перемешиваться, создавая условия для новых химических реакций. По словам ученых, такое поведение подчеркивает роль химии мембран.
Нацуми Нода, исследователь
Под воздействием стресса, вызванного образованием кристаллов льда, мембраны могут дестабилизироваться или фрагментироваться, что требует структурной реорганизации при оттаивании. Неплотная латеральная организация, обусловленная более высокой степенью ненасыщенности, может обнажать больше гидрофобных областей во время реконструкции мембраны, облегчая взаимодействие с соседними везикулами и делая слияние энергетически выгодным.
Ученые также проверили способность таких структур удерживать ДНК. Протоклетки с более гибкими мембранами лучше захватывали и сохраняли генетический материал даже после многократной смены температур. Ранее основными местами зарождения жизни считались гидротермальные источники или пересыхающие водоемы, однако новые данные указывают на важную роль ледяной среды.
Science Daily 15 марта рассказал о быстром восстановлении жизни после гибели динозавров. По данным исследователей, новые виды микроскопического планктона могли появиться менее чем через 2 тыс. лет после падения астероида, уничтожившего динозавров около 66 млн лет назад. Ученые подчеркнули, что обычно эволюция новых видов занимает миллионы лет.
