生命的囊泡,科学家发现组成稳定原始生命的化学物质

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想知道我们来自那里,生命如何发生,也许是人类天生的天性。恒久以来,科学迷恋于发现地球生命的起源。最有趣的问题之一是在早期元生命地球的恶劣条件下如何形成有机物质。

为了回覆这个问题,在美国斯克里普斯研究所和意大利特伦托大学的互助下,研究人员正在研究化学步骤,这些化学步骤可能将我们从地球早期杂乱的原始汤中提取出来,转化为生命。原始生命我们以及发现了许多,可是原始生命发生的化学步骤我们还不知道。

特伦托大学(现为加拿大阿尔伯塔大学)本次研究的首席研究员,谢里夫·曼西(Sheref S. Mansy)说:“我们的事情扩展到了可能会泛起原生细胞的元生命地球区域,从而增加了早期化学系统找到合适的位置来生长生命的可能性。”。

这些所谓的“原始细胞”是现代活细胞的前体,是由自我组装或聚集成囊泡的元生命似的分子形成的。先前的研究已将脂肪酸识别为原型细胞的可能分子,因为它们具有元生命的作用而且理论上可以支持原型细胞的生命周期。然而,这些料想的囊泡是不稳定的,它们只能在狭窄的pH规模内形成,并会被情况中常见的金属离子破坏。

这种不稳定性尤其成问题,因为早期地球将具有一系列条件,而且现有生命完全取决于金属离子的催化作用以及生物聚合物的折叠和活性。

环磷脂囊泡的代表性显微照片

理想的囊泡需要在足够稳定以反抗地球早期存在的恶劣条件的同时保持足够的可延展性以支持分子通过膜的交流和运输之间的微妙平衡。

在Small上揭晓的最新研究中,克里希那穆提(Krishnamurthy)教授,曼西教授及其同事提出了一种合理的原生细胞组成的元生命,它能够在这两个极限要求之间存在 - 环磷脂(cyclophospholipids)。

在这里,元生命似的单酰基环磷脂(monoacyl cyclophospholipids)显示出形成结实的囊泡,可在宽规模的pH值和高浓度的Mg2+,Ca2+和Na+中生存。重要的是,情况浓度的Na+可提高对Mg2+和Ca2+的稳定性。

这些效果讲明,在达尔文进化历程中,环磷脂或具有类似特征的脂质可能发挥了焦点作用。

克里希那穆提教授说:“发现环磷脂易于形成的发现以及其惊人的形成原细胞结构的能力,这些原细胞对更广泛的物理和化学条件稳定,这引发了我们进一步研究其性质的灵感。”

他们的研究讲明,某些环磷脂结构在很宽的pH和金属离子浓度规模内都是稳定的,并具有保留生物质料的潜力。

既然已经确定了一种有希望的模型,那么下一个挑战就是看看这些囊泡是否是动态的,而且是否与其他重要历程兼容,例如非酶RNA复制。