Ученые стремятся узнать историю возникновения жизни на Земле. Теперь исследователи раскрыли важную деталь в сюжете первой главы: объяснение того, как пузырьки жира образовали мембраны самых первых клеток.
Ключевая часть новых выводов, сделанных командой из Исследовательского института Скриппса в Калифорнии, заключается в том, что химический процесс, называемый фосфорилированием, мог произойти раньше, чем считалось ранее.
Этот процесс добавляет к молекуле группы атомов, включающие фосфор, принося с собой дополнительные функции – функции, которые могут превращать сферические скопления жиров, называемые протоклетками, в более совершенные версии самих себя, способные быть более универсальными, стабильными и химически активными.
Широко распространено мнение, что эти протоклетки были жизненно важными строительными блоками для биохимии более 3,5 миллиардов лет назад, возможно, они появились из горячих источников под океаном на пути к эволюции более сложных биологических структур.
«В какой-то момент мы все задаемся вопросом, откуда мы пришли», — говорит химик Раманарайан Кришнамурти из Исследовательского института Скриппса. «Это открытие поможет нам лучше понять химическую среду ранней Земли, чтобы мы могли раскрыть происхождение жизни и то, как жизнь могла развиваться на ранней Земле».
Кришнамурти и его коллеги предположили, что, поскольку этот процесс настолько широко распространен в биологических функциях организма, фосфорилирование должно было участвовать на ранних стадиях формирования протоклеток.
Воспроизводя в лаборатории условия, которые, вероятно, соответствовали первым дням существования Земли, команда объединила химические вещества, такие как жирные кислоты и глицерин, чтобы попытаться создать более сложные везикулы – пузыреподобные структуры, похожие на протоклетки, которые облегчают клеточные процессы.
С некоторой корректировкой температуры и кислотности исследователи смогли получить нужные им химические реакции, доказав, что фосфорилирование могло происходить при развитии протоклеток в первичном иле.
«Во время наших экспериментов везикулы смогли перейти из среды жирных кислот в среду фосфолипидов, что позволяет предположить, что аналогичная химическая среда могла существовать четыре миллиарда лет назад», — говорит химик Сунил Пуллетикурти из Исследовательского института Скриппса.
Команда описывает это как «правдоподобный путь» создания фосфолипидов, более сложного типа мембраны везикул. Однако предстоит провести еще много исследований, прежде чем мы сможем быть уверены в том, как возникла жизнь на Земле.
Конечно, оглядываться назад на миллиарды лет непросто, но ученые продолжают делать открытия о том, что произошло сразу после образования Земли, и все это также играет роль в наших исследованиях жизни на других планетах .
«Интересно узнать, как ранняя химия могла измениться, чтобы обеспечить жизнь на Земле», — говорит биофизик Ашок Дениз из Исследовательского института Скриппса. «Наши результаты также намекают на множество интригующих физических явлений, которые, возможно, сыграли ключевую функциональную роль на пути к современным клеткам».
ScienceAlert
