Forskere opdager, hvordan overflader kan have hjulpet tidligt liv på Jorden med at begynde

På den tidlige jord, en række spontane begivenheder, der skulle ske, for at livet, som vi kender det, kan begynde. Et af disse fænomener er dannelsen af ​​rum omgivet af lipidmembraner. Ny forskning af Irep Gözen, Elif Koksal, og kolleger ved Universitetet i Oslo afslører, for første gang, hvordan disse vesikler kan samle sig selv på overflader uden eksternt input. Holdet opdagede den mest ligetil og plausible forklaring hidtil med de enkleste antagelser. De vil præsentere deres forskning på det 63. Biophysical Society-årsmøde, afholdes 2-6 marts, 2019 i Baltimore, Maryland.

Gözens laboratorium var oprindeligt fokuseret på biomaterialer, ikke oprindelsen af ​​livsforskning.

"Vi prøvede faktisk at lave et andet eksperiment, og dette kom som en opdagelse, " sagde Gözen. "Danningen af ​​lipidrør og fremkomsten af ​​tusindvis af vesikler skete spontant, da vi efterlod lipider på en siliciumdioxidoverflade."

Lipiderne i deres eksperiment lignede dem i bakteriemembraner og har vandelskende hoveder og vandundgående haler. På grund af disse vand-foretrukne egenskaber, de organiserer sig spontant med halen vendt indad og hovedet udad. På siliciumdioxidoverfladen, lipiderne blev til plader, med lag af disse organiserede lipider. På grund af overfladens klæbrighed, på nogle punkter adskilles de to lag, og det øverste lag buler ud, skabe rør og derefter runde bolde, efterhånden som de får flere lipider. Hele processen er fuldstændig selvstændig. En blid strøm fra væskens bevægelse kan så få disse vesikler til at løsne sig fra overfladen og skabe protoceller, som dem, der menes at være et springbræt til livets oprindelse.

"Dette er et nyt og nyt middel til opdeling, " sagde Gözen.

Det er tænkeligt, at noget lignende skete på den tidlige jord. Silikone dioxid, eller silica, er et af de mest udbredte mineraler på jordens overflade. Fedtmolekyler kunne nemt have eksisteret i den præviologiske æra, som bekræftet af resultaterne af deres vellykkede syntese udført under mulige primitive jordforhold, sammen med deres spor fundet i fossiler og meteoritter. Spændende nok, siliciumdioxid blev for nylig opdaget på Mars af Curiosity Rover.

Et andet puslespil i livets begyndelse er, hvordan genetisk materiale kom ind i protoceller. Det vides ikke, om rummene er dannet omkring de allerede eksisterende lange genetiske kæder såsom RNA, eller hvis de små byggeklodser på en eller anden måde fandt vej inde i disse små bobler og lavede kæderne indeni. Gözen og kolleger tilføjede et lysemitterende organisk molekyle, der i størrelse ligner nukleotider, de genetiske byggesten, til boblernes omgivelser. Sådanne molekyler, der var for store til at diffundere gennem boblens væg, kunne komme ind uden at gå på kompromis med protocellerne. De spekulerer på, at det kommer gennem forbigående defekter eller porer i protocellevæggen.

"Vores forskning kan forklare, for første gang, detaljerne i selvstyret overgang fra svagt organiserede lipider på faste overflader til protoceller med afsondret indre indhold, " sagde Gözen.