形状转换原始细胞暗示了早期生活的机制

受到发育生物学中观察到的细胞分化过程的启发,布里斯托大学的一个跨学科研究团队展示了一种新的自发方法,即利用化学梯度构建细胞样实体(原始细胞)的群落。

在今天发表在Nature Communications杂志上的一项新研究中,来自布里斯托尔化学学院的Stephen Mann教授,以及同事Dr. Liangfei Tian博士,Mei Li博士和Avinash Patil博士在布里斯托尔Protolife研究中心和Bruce Drinkwater教授工程学院使用化学梯度将均匀的小水滴转化为多样化的人造细胞群。

该团队首先使用超声波来产生数千个含有能量储存分子ATP的液滴。然后,他们允许变形分子(人工形态发生素)在一个方向上通过群体扩散。

随着形态发生素与液滴接触,液滴逐行转变为膜结合的原始细胞,具有不同的形状,化学成分和酶活性。液滴如何变化取决于前进化学梯度中的局部形态发生素浓度。

人们看到分化的波动穿过人口,留下了一种分化的原始细胞模式,使得一个复杂而有序的社区从同质人群中自发地出现。

Mann教授说:“这项工作开辟了原始细胞研究的新视野,因为它突出了自发构建具有分级结构和功能的protocell社区的机会。

“虽然研究刚刚开始,但研究结果为开发非平衡(基于流量)条件下化学传感和监测的人工细胞平台迈出了一步。”

田博士补充说:“由于基于液滴的原始细胞被认为是地球早期膜结合原始细胞的合理祖先,我们的工作可能会对当代生命起源理论产生影响。

“特别是,由于化学梯度从均匀种群产生原始细胞多样性,也许类似的机制导致古代原生生物系统中功能复杂性的出现。”

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