第一批细胞可能利用温度进行分裂

时间：2021-09-07 00:00:00 来源：网络整理

“我们研究的最初动机是确定驱动细胞分裂的主要力量，”该研究的作者、科学大学的罗曼·阿塔尔说。“这很重要，因为癌症的特征是不受控制的细胞分裂。这对理解生命的起源也很重要。”

一个细胞分裂成两个子细胞需要大量的生化和机械过程的同步，包括细胞内的细胞骨架结构。但在生命的历史上，这种复杂的结构是一种高科技奢侈品，它出现的时间肯定比分裂能力晚得多。在基因、RNA、酶和今天存在的所有复杂的细胞器出现之前，甚至在最基本的自主生命形式中，原细胞肯定已经使用了一种简单的分裂机制来确保它们的繁殖。

在这项新研究中，阿塔尔提出了一个基于以下观点的模型:生命的早期形式是包含特定化学反应网络的简单囊泡——现代细胞代谢的前兆。主要的假设是，构成膜双分子层的分子是在原细胞内部通过全球放热或能量释放的化学反应合成的。

内部温度的缓慢升高迫使最热的分子从双层的内部叶向外部叶移动。这种不对称的运动使得外部的小叶比内部的小叶生长得更快。这种不同的生长增加了平均曲率，并放大了原始细胞的任何局部收缩，直到它一分为二。切口出现在最热的区域，即中间。

阿塔尔说:“所描述的情景可以看作是有丝分裂的祖先。由于没有40亿年前的生物档案，我们不知道单细胞的共同祖先包含什么，但它可能是一个由脂质双分子层包围的囊泡，包裹着一些放热化学反应。”

虽然这是纯理论的模型，但可以通过实验来验证。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，在真核细胞中，线粒体是主要的热源。这些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，如果未来的调查能够证实，这个模型将会有几个重要的意义。“一个重要的信息是，推动生命发展的力量从根本上来说是简单的，”他解释道。“第二个教训是，温度梯度在生化过程中很重要，细胞可以像热机一样工作。”

Romain Attal, Laurent Schwartz. Thermally driven fission of protocells. Biophysical Journal, 2021; DOI: 10.1016/j.bpj.2021.08.020

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