Соединения, называемые циклофосфолипидами, могли противостоять суровым условиям планеты, помогая первым клеткам образовываться и размножаться, - пишет eurekalert.org.
Чтобы по-настоящему понять, как работает организм, и улучшить здоровье человека, исследователи должны выделить строительные блоки наших клеток. Но поскольку ученые продолжают делать крупные прорывы в клеточной биологии, остается важный вопрос: как клетки первоначально образовались миллиарды лет назад?
Новое исследование под руководством Раманараянана Кришнамурти, ученого в Scripps Research - и Шерефа Мэнси – ученого из Университета Тренто, предлагает объяснение того, как «протоклетки» могли появиться на ранней Земле, что в итоге привело к появлению клеток, которые мы знаем сегодня. Их работа, опубликованная в журнале SMALL, предполагает, что молекулы, называемые циклофосфолипидами, могли быть компонентом, необходимым для протоклеток, чтобы сформировать важные внутренние структуры, называемые везикулами, которые, вероятно, положили начало эволюционному процессу.
«Протоклетки были предками сегодняшних клеток, - говорит Кришнамурти, доцент химии в Scripps Research. - У них не было полной функциональности современных клеток, но именно они заложили основу для того, что произошло потом».
Клетки сегодня кишат различными молекулами и химическими реакциями, но протоклетки были бы намного проще, подобно везикулам. Одной из особенностей этих везикул были внутренние полые области, называемые просветом, - пространства, которые могли захватывать все большие и большие молекулы, необходимые для таких задач, как формирование РНК и производство белков - строительных блоков, необходимых для жизни.
В конечном итоге, благодаря везикулам, протоклетки скорее всего разделились на более продвинутые поколения протоклеток, которые потребляли питательные вещества из окружающей среды, чтобы расти и делиться снова.
Новое исследование предлагает простое решение головоломки о том, как могли развиваться стабильные пузырьки. В прошлом исследователи пытались использовать молекулы, называемые жирными кислотами, для образования пузырьков, но эти пузырьки реагировали на ионы металлов и распадались.
«Везикулы жирных кислот просто не выдерживают многих условий, встречающихся на Земле, и, конечно, это не те типы, которые необходимы для активизации биологических молекул, - говорит Мэнси. - Этот разрыв между достоверностью и стабильностью мешал нам представить, как могли возникать протоклетки».
Исследователи никогда прежде не пытались использовать циклофосфолипиды для образования пузырьков, но в 2018 году лаборатория Кришнамурти опубликовала исследование Nature Chemistry, показавшее, что условия на ранней Земле могли привести к появлению циклофосфолипидов.
После демонстрации того, что циклофосфолипиды могли существовать в первые дни жизни, исследователи решили выяснить, могут ли молекулы помочь протоклеткам в создании везикул. «Мы не знали, окажутся ли они достаточно стабильными, чтобы быть полезными или функциональными», - говорит Кришнамурти.
Оказалось, что новые везикулы были на удивление стабильными. Они противостояли более широкому диапазону физических и химических условий, чем везикулы жирных кислот, включая изменения рН. Фактически, новые результаты показывают, что циклофосфолипиды могут быть идеальной основой для везикул, которые позволяют протоклеткам развиваться.
«Работа профессора Кришнамурти с пребиотическим фосфорилированием привела нас к исследованию нового типа липидов, который демонстрирует большие перспективы, помогая нам хотя бы понять, какие химические свойства были необходимы для создания пребиотически разумных и устойчивых протоклеток», - говорит Мэнси.
В настоящее время исследователи готовятся к проверке
циклофосфолипидных пузырьков в еще более напряженных тестах,
чтобы ответить на более глубокие вопросы. Они хотели бы знать,
совместимы ли эти везикулы с другими важными процессами,
необходимыми для эволюции, такими как неферментативная репликация
РНК.
[Фото: ru.123rf.com/profile_artemegorov]
