Инженеры Чикагского университета и Хьюстонского университета и биологи Чикагского университета предложили объяснение механизма появления первых клеток, покрытых мембраной, от протоклеток, образованных липидами и РНК. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
Узнайте больше в полной версии ➞В ходе работы ученые обнаружили, что дождевая вода могла способствовать образованию сетчатой стенки вокруг протоклеток 3,8 миллиарда лет назад, что стало важным шагом на пути к появлению жизни. Это позволяет объяснить, как ранние формы жизни могли преодолеть проблему слишком быстрого обмена молекулами РНК, что было препятствием для эволюции.
Исследователи изучали коацерватные капли — компартменты, содержащие сложные молекулы, такие как белки и РНК. Проблема с этими каплями заключалась в том, что они слишком быстро обменивались содержимым, то есть у них была низкая способность поддерживать гомеостаз, что препятствовало дифференциации и эволюции. Чтобы решить эту проблему, ученые перенесли капли в дистиллированную воду, что привело к образованию защитной стенки вокруг них.
В результате экспериментов было обнаружено, что перемещение коацерватных капель в дистиллированную воду значительно замедляет обмен РНК между каплями — с нескольких минут до нескольких дней. Это создало условия, при которых возможны мутации, конкуренция и эволюция.
Исследователи проверили свои результаты с использованием дождевой воды, собранной в Хьюстоне, а также с лабораторной водой, модифицированной для имитации древней дождевой воды. В обоих случаях наблюдалось образование сетчатой структуры, которая могла бы поддерживать стабильность протоклеток в течение долгого времени.