Biochemiker erschaffen Protozellen, um zu erforschen, wie Lipide zu ersten Zellmembranen geführt haben könnten

Ein Team von Biochemikern der University of California, San Diego, hat in Zusammenarbeit mit einer Gruppe biochemischer Ingenieure der University of California, Los Angeles, herausgefunden, dass die Entwicklung kurzer Lipide möglicherweise schon früh zur Entwicklung der ersten Zellmembranen geführt hat Erde.

In ihrem Arbeitszimmer veröffentlicht im Tagebuch Naturchemiekombinierte die Gruppe Cystein mit chemischen Verwandten von Fettsäuren, um Lipide mit zwei Schwänzen zu bilden, und fand so Hinweise auf die Ursprünge des Lebens auf der Erde.

Das Forschungsteam kam zu dem Schluss, dass sich für die Entstehung von Zellen auf der frühen Erde zunächst eine Art Zellgrenze gebildet haben muss, um den Zellinhalt vor der Umwelt zu schützen. Die Forscher stellten fest, dass moderne Zellmembranen alle aus Lipiden bestehen, und fragten sich, ob die ersten Zellmembranen möglicherweise auch aus Lipiden bestanden – und wenn das der Fall war, wie sie sich aus einfachen Molekülen entwickelt haben könnten.

Sie stellten außerdem fest, dass moderne Zellmembranen komplex und im Allgemeinen langkettig sind. Sie vermuteten, dass frühe Moleküle einfachere Membranen gehabt hätten, und fragten sich, ob sie möglicherweise aus kurzen Fettsäuren bestanden hätten.

Um das herauszufinden, begann das Team mit Cystein, einer Aminosäure, die sie zuvor als wahrscheinlich in den frühesten Tagen des Planeten vorherrschend identifiziert hatten und die als eine Art Klebstoff diente und Vorläufermoleküle zusammenhielt.

Sie kombinierten die Aminosäure mit kurzen Fettsäuren mit acht Kohlenstoffatomen. Bei der Kombination reagierten die Moleküle und bildeten ein Lipid – eines mit zwei Schwänzen. Sie stellten fest, dass sich einige von ihnen auch selbst zu Kugeln mit Membranen formten, die das Team Protozellen nannte. Natürlich fehlten den Kugeln alle in lebenden Zellen vorkommenden Verbindungen, sie schienen jedoch als eine Art Stützpunkt dienen zu können.

Die Forscher sahen auch, dass die Protozellmembranen in einer Doppelschicht ausgerichtet waren und die Kugeln Anzeichen dafür zeigten, dass sie andere Moleküle in sich einschließen konnten, was den Zutritt anderer Komponenten für die Entwicklung des Lebens ermöglichte. Ihre Protozellen waren robust genug, um die Vermischung mit den Magnesium- und Kalziumionen zu überstehen, die auf der frühen Erde höchstwahrscheinlich reichlich vorhanden gewesen wären.

Den Forschern zufolge zeigt die Arbeit einen möglichen Weg zur Entwicklung von Zellmembranen auf der frühen Erde auf, der den Weg zur Entwicklung von Leben ermöglicht.

© 2024 Science X Network