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.
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.
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.
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.
