Istoria protocelulelor, rescrisă de descoperirea unor fosfolipide

publicat de Florin Mitrea
19 vizualizări
Istoria protocelulelor și originea vieții

În urmă cu aproximativ patru miliarde de ani, pe Pământ apăreau primele condiții pentru susținerea vieții. Oamenii de știință care studiază originea vieții se întreabă adesea dacă procesele chimice existente pe Pământul primordial erau similare cu ceea ce viața necesită astăzi. Se cunoaște că niște grăsimi organizate sub forma unor grupuri sferice, denumite protocelule, au fost precursorii celulelor în acele vremuri de început al vieții. Dar care este istoria protocelulelor și cum au apărut și s-au diversificat ele pentru a da naștere vieții de pe Pământ?

Încercând să răspundă la această întrebare, cercetătorii de la Scripps Research au descoperit o cale plauzibilă prin care protocelulele s-ar fi format și s-ar fi dezvoltat pentru a îndeplini o multitudine de funcții.

Aceste descoperiri, publicate în revista Chem, sugerează că procesul chimic denumit fosforilare, prin care o grupare fosfat este adăugată unei molecule, ar fi apărut mai devreme decât se credea. Acest lucru ar fi facilitat apariția unor protocelule cu o structură mai complexă, capabile să desfășoare reacții chimice și să se dividă cu o gamă largă de funcționalități. Stabilind modul în care protocelulele s-au format, oamenii de știință pot înțelege mai bine cum s-a desfășurat evoluția vieții la începuturile sale.

„Cărămizile” vieții

„Am descoperit o cale plauzibilă prin care fosfații ar fi putut fi încorporați în structuri asemănătoare celulelor mai devreme decât s-a crezut anterior, ceea ce pune bazele vieții”, spune Ramanarayanan Krishnamurthy, profesor la Departamentul de Chimie al Scripps Research. „Acestă descoperire ne ajută să înțelegem mai bine mediul chimic de pe Pământul primitiv, astfel încât să dezlegăm misterul originii și evoluției vieții pe Pământ.”

Pentru realizarea studiului, Krishnamurthy și echipa sa au colaborat cu biofizicianul Ashok Deniz, profesor la Departamentul de Biologie Structurală și Computațională de la Scripps Research. Ei au analizat dacă fosfații ar fi putut fi implicați în formarea protocelulelor. Fosfații sunt implicați în aproape orice reacție chimică din corp, motiv pentru care autorii au bănuit că ei ar fi fost prezenți în mediu mai devreme decât s-a estimat.

Oamenii de știință au crezut că protocelulele s-au format din acizi grași, însă nu era clar cum s-a făcut tranziția de la molecule cu un singur lanț la molecule cu lanț dublu, fapt care le permite să fie mai stabile și să găzduiască reacții chimice.

Pământul ținut în palmă

Câteva teorii privind apariția vieții

Există mai multe teorii științifice privind apariția vieții pe Pământ, însă niciuna dintre acestea nu a fost dovedită în mod concludent. [...]

Perspective experimentale privind istoria protocelulelor

Oamenii de știință au vrut să imite condițiile prebiotice plauzibile – mediile care existau înainte de apariția vieții. Ei au identificat mai întâi trei amestecuri probabile de substanțe chimice care ar putea crea vezicule – structuri sferice de lipide similare cu protocelulele.

Substanțele chimice utilizate au inclus acizi grași și glicerol (un produs secundar obișnuit al producției de săpun, care ar fi putut exista pe Pământul primordial). Apoi, au observat reacțiile acestor amestecuri și au adăugat substanțe chimice suplimentare pentru a crea noi amestecuri. Aceste soluții au fost răcite și încălzite de mai multe ori, sub agitare, pentru a promova reacțiile chimice.

Apoi au fost utilizați coloranți fluorescenți pentru a inspecta amestecurile și pentru a aprecia dacă a avut loc formarea veziculelor. În anumite cazuri, cercetătorii au modificat pH-ul și raporturile dintre componente pentru a înțelege mai bine modul în care acești factori influențează formarea veziculelor. A fost analizat, de asemenea, efectul ionilor metalici și al temperaturii asupra stabilității veziculelor.

„În timpul experimentelor, veziculele au putut trece dintr-un mediu de acizi grași într-un mediu de fosfolipide, ceea ce sugerează că un mediu chimic asemănător ar fi putut exista în urmă cu 4 miliarde de ani”, spune Sunil Pulletikurti, cercetător în laboratorul lui Krishnamurthy.

Se pare că acizii grași și glicerolul ar fi putut suferi o fosforilare pentru a crea o structură dublu catenară, mai stabilă. În mod particular, acizii grași derivați din glicerol ar fi format vezicule cu grade diferite de toleranță la ioni metalici, temperatură și pH – un pas esențial în diversificarea evoluției.

În continuarea, cercetătorii își propun să studieze de ce unele dintre aceste vezicule au fuzionat, în timp ce altele s-au divizat, pentru a înțelege mai bine dinamica proceselor din interiorul protocelulelor.

Sursa: SciTechDaily

Din aceeași categorie

© 2022-2024  Florin Mitrea – Temă WordPress dezvoltată de PenciDesign

Acest site folosește cookies pentru a îmbunătăți experiența de navigare. Acceptă Detalii