Созданные протоклетки помогают понять, как появились первые клеточные мембраны

Группа биохимиков из Калифорнийского университета в Сан-Диего совместно с группой инженеров-биохимиков из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе обнаружили, что развитие коротких липидов могло привести к возникновению первых клеточных мембран на ранней Земле.

В своем исследовании, опубликованном в журнале Nature Chemistry, группа объединила цистеин с химическими родственниками жирных кислот, образовав липиды с двумя хвостами, что позволило найти подсказки о происхождении жизни на Земле.

Исследовательская группа пришла к выводу, что для того, чтобы клетки появились на ранней Земле, сначала должна была сформироваться некая форма клеточной границы, защищающая содержимое клетки от окружающей среды. Отметив, что современные клеточные мембраны все состоят из липидов, исследователи задались вопросом, могли ли первые клеточные мембраны также состоять из липидов, и если это так, то как они могли развиться из простых молекул.

Они также отметили, что современные клеточные мембраны сложны и, как правило, имеют длинные цепи. Подозревая, что молекулы ранней жизни имели более простые мембраны, они задавались вопросом, могли ли они состоять из коротких жирных кислот.

Чтобы это выяснить, команда начала с цистеина — аминокислоты, которая, как они ранее определили, вероятно, была распространена на самых ранних этапах существования планеты и служила своего рода клеем, удерживающим вместе молекулы-предшественники.

Они объединили аминокислоту с короткими жирными кислотами с восемью атомами углерода . Во время объединения молекулы реагировали, образуя липид — с двумя хвостами. Они отметили, что некоторые из них также самостоятельно формировались в сферы с мембранами, которые команда окрестила протоклетками. Конечно, в сферах не было никаких соединений, обнаруженных в живых клетках, но, по-видимому, они могли служить своего рода промежуточной площадкой.

Исследователи также увидели, что мембраны протоклеток были выровнены в два слоя, а сферы демонстрировали признаки способности загонять в себя другие молекулы, что позволяло принимать другие компоненты для развития жизни. Их протоклетки были достаточно крепкими, чтобы выжить при смешивании с ионами магния и кальция, которые, скорее всего, были в изобилии на ранней Земле.

По словам исследователей, работа демонстрирует возможный путь развития клеточных мембран на ранней Земле, что делает возможным путь к развитию жизни.