Пузырьки газа в порах горных пород — рассадник жизни на ранней Земле — ScienceDaily

Где и как жизнь зародилась на ранней Земле более 3,5 миллиардов лет назад из неживых химикатов? Ответ на этот вопрос уже давно обсуждается и является сложной задачей для ученых. Единственное, что могут найти ученые, — это потенциальные среды, в которых зародилась жизнь. Фундаментальной необходимостью первых клеток на Земле была способность образовывать отсеки и развиваться для облегчения первых химических реакций. Микрокапли, не связанные с мембраной, являются отличными кандидатами для мечения протоклеток, поскольку обладают способностью расщеплять и концентрировать молекулы и поддерживать биохимические реакции. Ученые еще не показали, как эти крошечные капельки могли развиться, чтобы зародить жизнь на Земле. Исследователи из Центра нанонаук LMU (CeNS) и Института молекулярной клеточной биологии и генетики (MPI-CBG) в Дрездене впервые продемонстрировали, что рост и расщепление безмембранных микрокапель возможны в среда, похожая на пузырьки газа в порах раскаленных горных пород на Земле в ранние времена. Предполагается, что там зародилась жизнь.

Команда Доры Танг, руководителя исследовательской группы MPI-CBG, показала в 2018 году, что простая РНК активна в крошечных безмембранных каплях, создавая химическую среду, подходящую для начала жизни. Эти эксперименты проводились в простой водной среде, где конкурирующие силы были уравновешены. Однако клеткам нужна среда, в которой они могут постоянно делиться и развиваться. Чтобы найти более подходящий сценарий возникновения жизненных экспериментов, Дора Танг объединилась с Дитером Брауном, профессором системной биофизики в LMU. Его группа разработала условия с несбалансированной средой, которые допускают множественные взаимодействия в одном месте и где клетки могут развиваться. Хотя эти клетки не похожи на те клетки, которые мы знаем сегодня, но они очень похожи на протоклетки современных клеток, которые также называются протоклетками, и состоят из адгезивных материалов без мембраны.

Окружающая среда, созданная лабораторией Брауна, представляет собой возможный сценарий на ранней Земле, в котором пористая порода в воде вблизи вулканической активности была частично нагрета. Для своих экспериментов Дора Танг и Дитер Браун использовали водосодержащие поры с газовым пузырем и температурным градиентом (горячий и холодный электрод), чтобы увидеть, будут ли протоклетки делиться и развиваться. Алан Иничелли, первый автор исследования и докторант в лаборатории Дитера Брауна, объясняет: «Мы знали, что граница раздела газ-вода притягивает молекулы. Протоклетки оседают там и накапливаются, объединяясь в более крупные молекулы. Вот почему мы выбрали именно этот настраивать.» Исследователи уже заметили, что молекулы и протоклетки перешли на границу раздела газ-вода, чтобы сформировать более крупные протоклетки, состоящие из сахара, аминокислот и РНК. Аллан продолжает: «Мы также наблюдали, что клетки-предшественники были способны делиться и делиться. Эти открытия представляют собой потенциальный механизм роста и деления безмембранных протоклеток на ранней Земле». Помимо деления и эволюции, исследователи обнаружили, что в результате температурного градиента образовалось несколько типов протоклеток с различным химическим составом, размером и физическими свойствами. Следовательно, температурный градиент в этой среде мог оказывать давление эволюционного отбора на безмембранные протоклетки.

Дора Танг и Дитер Браун, возглавлявшие исследование, подытожили: «Эта работа впервые показывает, что газовый пузырь в порах горячей породы является убедительным сценарием эволюции маленьких безмембранных капель на ранней Земле. Будущее исследования могли бы сосредоточиться на большем количестве потенциальных мест обитания и изучить дальнейшие условия возникновения жизни.

Источник рассказа:

Материалы Представление о Людвиг Максимилиан — Мюнхенский университет. Примечание. Содержимое можно изменить в соответствии со стилем и длиной.