Рост и деление протоклеток регулировался разницей температур, теоретически доказали исследователи Universcience, 3 сентября сообщает журнал Biophysical.

Протоклетки представляют собой везикулы, ограниченные мембранным бислоем, и потенциально похожи на первого общего одноклеточного предка (FUCA).

Ученые разработали математическую модель, которая показала, что основной силой, движущей ростом и размножением протоклеток, является разница температур, возникающая внутри нее и снаружи. Внутренняя температура протоклетки растет в результате химической активности.

Расщепление клетки с образованием двух дочерних клеток требует синхронизации многочисленных биохимических и механических процессов, включающих цитоскелетные структуры внутри клетки. Но такие сложные конструкции, скорее всего, появились гораздо позже, чем возможность разделения. Протоклетки, должно быть, использовали простой механизм расщепления для обеспечения своего размножения до появления генов, РНК, ферментов и всех сложных органелл, присутствующих сегодня, даже в самых зачаточных формах автономной жизни.

Основная гипотеза состоит в том, что молекулы, составляющие мембранный бислой, синтезируются внутри протоклетки посредством экзотермических химических реакций.

Медленное повышение внутренней температуры заставляет самые горячие молекулы перемещаться от внутренней мембраны к внешней. Это асимметричное движение заставляет внешний слой расти быстрее, чем внутренний.

Этот дифференциальный рост увеличивает среднюю кривизну и усиливает любое локальное сжатие протоклетки, пока она не разделится надвое. Разрез происходит вблизи самой горячей зоны, примерно посередине.

«Описанный сценарий можно рассматривать как предка митоза. Не имея биологических архивов возрастом 4 миллиарда лет, мы не знаем точно, что содержал FUCA, но, вероятно, это был пузырь, ограниченный липидным бислоем, инкапсулирующим некоторые экзотермические химические реакции», — говорит Аттал.

По словам ученых, если эта модель будет подтверждена будущими исследованиями, она будет иметь несколько важных последствий. Во-первых, это означает, что силы, движущие развитием жизни, принципиально просты. Во-вторых — температурные градиенты имеют значение в биохимических процессах, и клетки могут функционировать как тепловые машины.