地球原始细胞或利用温度分裂 对理解生命起源很关键

• 2021-09-06 15:38:17 来源：科技日报

地球上最初的细胞——“原始细胞”被认为是现代活细胞的祖先，是由脂质双层膜包围的囊泡，与第一个单细胞的共同祖先有潜在的相似之处。据9月3日发表在《生物物理学期刊》上的一项新研究表明，一种简单的机制可能是原始细胞生长和自我复制的基础。根据模型，推动原始细胞生长和繁殖的主要力量，是圆柱形原始细胞内部化学活动引起的内外温差。

该论文的作者罗曼·阿塔尔表示，确定推动细胞分裂的主要力量很重要，因为癌症的特点就是癌细胞不受控制地分裂，同时，这对于理解生命的起源也很关键。

一个细胞分裂成两个子细胞需要许多生化和机械过程的同步，这些过程涉及细胞内的细胞骨架结构。但在生命史上，如此复杂的结构是一种“高科技奢侈品”，一定比分裂的能力出现的晚得多。在基因、RNA、酶和所有今天存在的复杂细胞器出现之前，原始细胞必须使用简单的分裂机制来确保它们的繁殖，即使是在最基本的自主生命形式中，也是如此。

这项新的研究中，阿塔尔提出了一个基于以下观点的模型：早期的生命形式是包含特定化学反应网络的简单囊泡——现代细胞新陈代谢的前体，而构成脂质双层膜的分子是通过全局放热或释放能量的化学反应在原细胞内合成的。

内部温度的缓慢升高迫使最热的分子从双层磷脂膜的内膜小叶移动到外膜小叶。这种不对称的运动使外叶比内叶生长得更快。这种差异生长增加了平均曲率，并放大了原始细胞的局部收缩，直到它一分为二。分裂发生在最热的区域附近，即在细胞中间附近。

阿塔尔表示，以上的情景可被视为有丝分裂的“始祖”，“由于没有40亿年前的生物档案，我们不知道第一个单细胞的共同祖先到底包含什么，但它很可能是一个被脂质双层膜包围的囊泡，里面存在一些放热的化学反应”。

尽管该模型纯粹是理论上的，但可以在实验室进行测试。例如，人们可以使用荧光分子来测量真核细胞内的温度变化，其中线粒体是主要的热源，产生的波动可能与有丝分裂的开始和线粒体网络的形状有关。

阿塔尔说，如果未来证实了这一点，该模型将具有多方面的重要意义：一是推动生命发展的力量从根本上来说很简单;另一个是，温度梯度在生化过程中很重要，细胞可以像热机器一样运作。(实习记者张佳欣)

标签： 内外温差 温度分裂 细胞骨架 自主生命

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