Примитивный механизм деления самых ранних предшественников жизни мог использовать естественный градиент температуры.
До появления самых первых одноклеточных организмов будущая жизнь проходила долгий путь химической эволюции. Конкуренция молекул сменилась конкуренцией метаболических превращений, происходящих в замкнутом объеме отдельных протоклеток. Такие пузырьки, окруженные двуслойной липидной мембраной, еще были лишены генов, белковых ферментов и рецепторов, клеточного скелета и органелл. Однако они не могли эволюционировать, если бы не размножались делением.
Вопрос о том, как происходило разделение этих протоклеток, остается загадкой. Интересное объяснение ей предложили французские ученые Роман Атталь (Romain Attal) и Лоран Шварц (Laurent Schwartz), статья которых опубликована в Biophysical Journal. Такой механизм деления достаточно прост и опирается на физические процессы, проходящие без вмешательства со стороны биологии.
Дело в том, что синтез новых липидов, пополняющих мембрану протоклетки, происходил внутри нее. Каковы бы ни были соответствующие реакции, они приводили к выделению тепла, а значит, внутренние области пузырька нагревались сильнее. В результате температура внутреннего слоя липидной мембраны могла подниматься выше, чем во внешнем слое. Этот температурный градиент был способен влиять на поведение составляющих мембрану молекул.
Более горячие и «энергичные» молекулы внутреннего слоя мигрировали во внешний активнее, чем происходил обратный процесс. Поэтому внешний слой увеличивался быстрее, чем внутренний, вызывая механические деформации мембраны. В ней появлялись складки, которые постепенно становились больше, причем активнее всего — на участках, близких к центру протоклетки, где температурный градиент максимален. Там складка могла быстрее всего сомкнуться в центре, разделив липидный пузырек надвое.
Любопытная модель Атталя и Шварца остается лишь теоретической. Однако ее возможно проверить экспериментально. Если температура служила ключевым драйвером деления протоклеток, «эхо» этих процессов должно сохраниться и в современных организмах. На них может указать детальное измерение температуры на разных участках клетки в процессе деления.
Автор: Сергей Васильев