細胞最初可能利用溫度分裂
9月3日，發表在細胞出版社（Cell Press）旗下期刊Biophysical Journal上的一項研究表明，一種簡單的機制可能是原始細胞既現代活細胞的假定祖先——生長和自我復制的基礎。
原始細胞是由膜雙分子層包圍的囊泡，可能與第一個單細胞共同祖先（FUCA）相似。該研究基于較簡單的數學原理，提出原始細胞生長和繁殖的主要動力是圓柱形原始細胞內部化學活動引起的內外溫差。
“該研究的最初動機是確定驅動細胞分裂的主要力量。”論文作者、“科學世界”（Universcience）的Romain Attal說，“這很重要，因為癌癥的特征是不受控制的細胞分裂。這對理解生命的起源也很重要?！?/span>
一個細胞分裂成兩個子細胞需要大量生化和機械過程的同步，包括細胞內的細胞骨架結構。但在生命史上，這種復雜結構是一種“奢侈品”，它出現的時間肯定比分裂能力晚得多。
科學家認為，在基因、RNA、酶和今天存在的所有復雜細胞器出現之前，甚至在最基本的自主生命形式中，原始細胞肯定已經使用了一種簡單的分裂機制確保繁殖。
在這項新研究中，Attal提出了一個基于以下觀點的模型：生命的早期形式是簡單的囊泡，其中包含一個特定的化學反應網絡——現代細胞代謝的前體。主要的假設是，構成膜雙分子層的分子是在原始細胞內部通過能量釋放化學反應合成的。
內部溫度的緩慢升高迫使最熱的分子從雙層的內層向外層移動。這種不對稱的運動使外層比內層生長得更快。不同的生長速度增加了平均曲率，并放大了原始細胞的任何局部收縮，直到它一分為二。切口出現在最熱的中間區域。
Attal說：“這個情景可以看作是有絲分裂的前驅。由于沒有40億年前的生物檔案，我們不知道FUCA包含什么，但它可能是一個由脂質雙分子層包圍的囊泡，包裹著一些放熱化學反應?！?/span>
雖然這是純理論模型，但可以通過實驗來驗證。例如，人們可以使用熒光分子測量真核細胞內的溫度變化，在真核細胞中，線粒體是主要的熱源。這些溫度變化可能與有絲分裂的開始和線粒體網絡的形狀有關。
Attal說，如果未來研究能夠證實，這個模型將有幾個重要的意義。“第一個是推動生命發展的力量從根本上來說是簡單的。第二個是溫度梯度在生化過程中很重要，細胞可以像‘熱變形機’一樣工作。”
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.bpj.2021.08.020
