Logo bio-infomedia.ro

Primele celule ar fi utilizat temperatura pentru a se divide

  • 5 septembrie 2021
  • Ecologie
Diviziunea celulară
Foto: SCITECHDAILY.COM
  • Protocelulele sunt considerate strămoșii celulelor de astăzi și erau vezicule delimitate de o membrană lipidică bistratificată, în interiorul cărora aveau loc anumite reacții chimice exoterme.
  • Oamenii de știință propun un model care sugerează că principala forță din spatele creșterii și reproducerii protocelulelor era reprezentată de diferențele de temperatură care apăreau între interiorul și exteriorul acestora.

Un mecanism simplu ar putea fundamenta creșterea și auto-replicarea protocelulelor - presupușii strămoși ai celulelor vii de astăzi -, conform unui studiu publicat pe 3 septembrie în Biophysical Journal. Protocelulele sunt vezicule delimitate de o membrană bistratificată și sunt potențial similare cu primii strămoși unicelulari comuni. Pe baza unor principii matematice simple, modelul propus sugerează că principala forță din spatele creșterii și reproducerii protocelulelor era reprezentată de diferențele de temperatură care apăreau între interiorul și exteriorul protocelulei cilindrice, ca urmare a activității chimice din interiorul acesteia.

Motivația inițială a studiului nostru a fost să descoperim mecanismele care determină diviziunea celulară, spune autorul studiului, Romain Attal, de la Universcience. Acest lucru este important, deoarece cancerul este caracterizat printr-o diviziune celulară necontrolată, dar și pentru că trebuie să cunoaștem originea vieții.

Scindarea unei celule pentru a forma două celule-fiice necesită sincronizarea a numeroase procese biochimice și mecanice ce implică structurile citoscheletului din interiorul celulei. Însă în istoria vieții, astfel de structuri sunt deosebit de complexe și trebuie să fi apărut mult mai târziu după apariția abilității de scindare. Protocelulele trebuie să fi folosit un mecanism simplu de scindare care să le asigure reproducerea, înainte de apariția genelor, ARN-ului, enzimelor și organitelor celulare complexe prezente astăzi, chiar și la cele mai rudimentare forme de viață autonome.

În noul studiu, Attal propune un model bazat pe ideea că primele forme de viață erau simple vezicule ce conțineau o rețea particulară de reacții chimice - un precursor al metabolismului celular modern. Ipoteza principală este aceea că moleculele din membrana bistratificată erau sintetizate în interiorul protocelulei prin reacții chimice exoterme (care eliberează energie).

Creșterea lentă a temperaturii din interior făcea ca moleculele cele mai calde să se deplazeze în stratul exterior al membranei. Această mișcare asimetrică făcea ca stratul exterior să crească mai repede decât cel interior, iar această dezvoltare diferențiată creștea curbura medie și amplifica orice stragulare locală până când protocelula se împărțea în două. Tăietura apărea în apropierea zonei celei mai fierbinți - aproximativ la mijloc.

Scenariul descris poate fi considerat strămoșul mitozei, spune Attal. Neexistând arhive biologice vechi de patru miliarde de ani, nu știm exact ce conțineau primii strămoșii unicelulari comuni, dar probabil că este vorba de o veziculă delimitată de un bistrat lipidic care încapsula anumite reacții chimice exoterme.

Deși este pur teoretic, modelul ar putea fi verificat experimental. De exemplu, ar putea fi utilizate molecule fluorescente pentru a măsura variațiile temperaturii din interiorul celulelor eucariote, în care mitocondriile reprezintă principala sursă de căldură. Aceste fluctuații ar putea fi corelate cu inițierea mitozei și cu forma rețelei mitocondriale.

Dacă va fi confirmat de viitoarele investigații, modelul ar avea mai multe implicații importante, spune Attal. Un mesaj important este acela că forțele din spatele dezvoltării vieții sunt fundamental simple, explică cercetătorul. O a doua lecție este aceea că gradientele de temperatură sunt importante pentru procesele biochimice și că celulele pot funcționa ca mașinile termice.

Source Sursa: scitechdaily.com
Text: Cell Press



Din aceeași categorie

Flori

Cum au cucerit lumea plantele cu flori

5 iulie 2021 | Evoluție