Új kísérlet vázolja, hogyan alakulhattak ki az első protosejtek

Az élő sejtek elődei a legfrissebb eredmények szerint nem egy véletlen nyomán, hanem az összetevők közti szabályszerű interakciók következtében, önszerveződő módon állhattak össze.

Új kísérlet vázolja, hogyan alakulhattak ki az első protosejtek

Az élőlényeket felépítő sejtek óriási változatosságuk mellett mindannyian tartalmaznak három alapvető összetevőt: vannak bennük információt kódoló és másolható molekulák, DNS vagy RNS, vannak bennük különböző funkciókat ellátó fehérjék, és rendelkeznek egy lipidekből álló sejtmembránnal. A teóriák szerint ezeket az elemeket már a legelső „protosejt” is tartalmazta, ahogy Freeman Dyson fizikus egyszer találóan megfogalmazta: „Az élet apró szemeteszsákokként kezdődött.”

A zsák, vagyis a sejtmembrán jelenléte kulcsfontosságú lehetett az élet kialakulása során, hiszen ennek hiányában a biokémiai folyamatokban résztvevő molekulák egyszerűen szétsodródnának, és sosem tudnának semmi maradandót elérni. Az élethez szükséges összetevők egy térbe zárása és összesűrítése nélkül sosem alakultak volna az olyan lenyűgöző élőlények, mint a kólibaktérium, a mamutfenyő vagy éppen az ember.

Az élet kialakulása tehát egyet jelentett a zárt terek kialakításával. Hogy ez hogyan történt, azzal kapcsolatban ugyanakkor igen sok a vita a kutatók körében. Annyi valószínűnek tűnik, hogy az első sejtmembránok szintén lipidekből, egyik végükön hidrofil, másikon hidrofób molekulákból épültek fel. Ezek a molekulák kettős természetük miatt vízbe kerülve üreges gömbökké állnak össze, amelyekben a hidrofób farkak befelé, a hidrofil fejek kifelé mutatnak. Ha ezekbe a gömböcskékbe RNS és fehérjék záródnak, már meg is van a protosejtünk, gondolhatnánk.

Galéria megnyitása

A tényleges helyzet azonban ennél sokkal bonyolultabb. A tudomány jelen állása szerint az élet először az óceánokban alakult ki a bolygón, a sós víz viszont destabilizálja a lipidgömböket. Ráadásul olyan ionokat, például magnéziumot és vasat is tartalmaz, amelyek a gömbök összeomlását váltják ki, ami azért is problematikus, mert az RNS-nek viszont kellenek ezek az ionok ahhoz, hogy működni tudjon.

Hogy akkor mégis hogyan formálódhattak az első sejtkezdemények, azzal kapcsolatban Caitlin Cornell és Sarah Keller, a Washington Egyetem kutatói álltak elő nemrégiben egy elég meggyőző új elmélettel. A szakértők megmutatták, hogy aminosavak jelenlétében lipidgömbök a sós vizet és a magnéziumionokat is kibírják, ami azért gyönyörű, mert az aminosavak egyúttal a fehérjék építőkövei is.

Vagyis úgy tűnik, hogy az élet két alapvető komponense, a sejtmembrán és a fehérjék kölcsönösen képesek egymás számára olyan környezetet teremteni, amely lehetővé teszi fennmaradásukat. Az aminosavak a lipidekhez tapadva stabilizálják a protomembránt, a membrán pedig egy térbe zárva az aminosavakat bátorítja azok nagyobb molekulákká való összekapcsolódását.

Galéria megnyitása

Cornell és Keller eredetileg egy másik problémát kezdett vizsgálni, mégpedig azt, hogy a protosejtek már említett „szentháromsága”, az RNS, a fehérjék és a membrán, hogyan állhatott össze egy egységbe. Az élet kialakulásának ezen lépését ugyanis a legtöbb kutató egy véletlenszerű eseménynek tulajdonítja. Keller viszont úgy sejtette, hogy valamiféle önszerveződés állhat a háttérben, amelyet a fehérjéket és az RNS-t is megkötni képes lipidek vezérelhetnek.

Az ötletet Cornell tesztelte, aki lipideket kezdett három olyan aminosavval együtt inkubálni, amelyek már a Föld hajnalán is létezhettek. Ahogy a kutatók előre sejtették, a molekulák valóban interakciókba léptek egymással, de amit a mikroszkóp mutatott, az mindenkit megdöbbentett. Ahogy várható volt, amikor a lipidek önmagukban voltak, üreges gömbökké álltak össze, amelyek só vagy magnéziumionok hatására szétestek.

Galéria megnyitása

Amikor viszont Cornell hozzáadta az aminosavakat is a keverékhez, a kialakult gömbök a sós vízben is megtartották formájukat. És ez még nem minden: a gömbök szerkezete is megváltozott, a korábbi üreges struktúrában egy újabb lipidréteg jelent meg, egy gömb a gömbben. Ami azért roppant izgalmas, mert a tényleges sejteket kettős lipidréteg határolja. Az aminosavak jelenléte tehát nemcsak, hogy megóvta a lipidgömböket a sós környezettől, de komplexebbé is tette szerkezetüket, egyértelmű biológiai struktúrákat hozva létre ezekből.

Hogy ez pontosan hogyan történt, az egyelőre rejtély, az új eredmények mindenesetre egészen új irányt adhatnak a vonatkozó kutatásoknak. Míg más vizsgálatok korábban már találtak bizonyítékot spontán interakciókra a protosejtek bármely két feltételezett összetevője között, Cornell és Keller az elsők, akik mindhárom alapelemet sikeresen összekapcsolták. A kutatók megmutatták, hogy az aminosavak lehetővé teszik a membránok megmaradását a magnézium jelenlétében, amely szükséges az RNS működéséhez, ráadásul a kettős rétegű sejtmembrán kialakulásának felderítésében is fontos lépést tettek.

Neked ajánljuk

Kiemelt
-{{ product.discountDiff|formatPriceWithCode }}
{{ discountPercent(product) }}
Új
Teszteltük
{{ product.commentCount }}
{{ voucherAdditionalProduct.originalPrice|formatPrice }} Ft
Ajándékutalvány
0% THM
{{ product.displayName }}
nem elérhető
{{ product.originalPrice|formatPriceWithCode }}
{{ product.grossPrice|formatPriceWithCode }}
{{ product.grossPrice|formatPriceWithCode }}
{{ product.displayName }}

Tesztek

{{ i }}
{{ totalTranslation }}
Sorrend

Szólj hozzá!

A komment írásához előbb jelentkezz be!
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mondd el, mit gondolsz a cikkről.

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap