Ученые показали, как могли делиться первые протоклетки

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.