Antik Dünya yüzeylerinde ve Mars’tan alınan bir örnekte gözlemlenen ilkel hücrelerin otonom oluşumu

Oslo Üniversitesi tarafından yapılan yeni araştırma, eski ilkel hücre popülasyonlarının, erken Dünya koşulları altında mineraller üzerinde ve Mars’ın eski kabuğunda özerk bir şekilde toplanmış olabileceğine dair deneysel kanıtlar sunuyor.

Yaklaşık 4 milyar yıl önce yaşamın gelişimini başlatmış olabilecek, genellikle ‘protohücreler’ olarak adlandırılan en ilkel antik hücrelerin günümüz laboratuvar modelleri, tipik olarak suda serbestçe asılı duran yumuşak küresel lipid kapsüllerinden oluşur. Bu modeller, iç bölmelerin oluşumu veya farklı bireysel birimler arasında dahili bileşenlerin olası paylaşımı gibi alt yapılı protohücrelere yönelik geliştirmedeki başlangıç ​​adımlarını iyi açıklar, ancak sonraki adımları açıklamaz.

Dergide yeni kabul edilen bir makalede Kimyasal SistemlerKimyaOslo Üniversitesi, Colorado Üniversitesi ve Kopenhag Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, doğal yüzeylerin ince bölümlerinde prebiyotik bölmelerin özerk gelişimini gösteriyor; bunlardan biri Mars göktaşı NWA 7533 “Siyah güzellik” ten elde edildi.

Araştırmacılar deneyleri için doğal yüzeylerle temas halinde suda asılı duran küçük düzensiz lipid damlacıklarını getirdiler ve etkileşimleri yüksek çözünürlüklü bir ışık mikroskobu altında gözlemlediler. Lipidlerin, erken Dünya’daki en eski organik moleküller arasında olduğu düşünülmektedir.

Nano boyutlu boru şeklindeki ‘otoyollar’ ile birbirine bağlı protohücre ağları dahil olmak üzere, ağırlıklı olarak yoğun ilkel hücre aglomeraları olan doğal yüzeyler üzerinde olağanüstü protohücre morfolojilerinin kendiliğinden oluşumunu gözlemlediler. Ön hücre popülasyonlarının çoğunlukla araştırılan doğal yüzeylerin kırıklarında büyüdüğü ve orada birkaç gün bozulmadan kaldığı gösterildi.

Araştırmacılar daha önce, erken Dünya’da bol miktarda bulunan doğal olarak oluşan yüzeylerin içsel enerjisinin, moleküler kalınlıktaki ilkel zar kabuklarına özerk bir şekilde dönüşmek için lipit rezervuarları tarafından kullanılabileceğini keşfettiler. Bugün modern hücreler tarafından kullanılan biyokimyasal yakıt molekülleri büyük olasılıkla erken Dünya’da bulunmadığından, basit moleküler yeniden düzenlemelere neden olacak kadar büyük olan bu enerji kaynağı, sağlam yüzeye bağlı ön hücre topluluklarının oluşumunda kritik bir rol oynayabilirdi. . Birbirine bağlı bireysel protohücrelerin bu tür popülasyonları, içselleştirilmiş bileşenleri kolayca aktarabilir, böylece kimyasal olarak iletişim kurabilir ve ayrıca zorlu çevresel koşullara daha iyi direnebilir.

Suyun büyük olasılıkla mevcut olduğu kırmızı gezegenin gelişiminde çok erken bir dönemi temsil eden Marslı bir göktaşı örneğinde gözlemlenen benzer sonuçlar, Mars’ta ilkel hücrelerin kendi kendine oluşumunun da belirgin bir olasılık olduğuna ve belki de tamamlayıcı olabileceğine dair kanıt sağlar. Perseverance and Ingenuity tarafından robotik misyonların beklenen bulguları.

Katı desteklere yapışan prebiyotik kabarcıklar çok kısa süreler için küçük gözenekler açabilir ve gözeneklerden genetik polimer RNA’yı alabilir. RNA kendi kendini kopyalayabilir ve yaşamın kökeninde DNA ve proteinlerden önce var olduğu varsayılır.

Araştırmacıların bulguları, lipidlerin kompartman oluşumu, toplu kendi kendine üreme ve bileşimsel kalıtım dahil olmak üzere aynı anda birden fazla kilit rol oynadığı, erken evrimde varsayımsal bir aşama olan ‘Lipid Dünyası’nı desteklemektedir.

Doğal yüzeyler üzerinde ön hücre popülasyonlarının oluşumu, cansız varlıklardan canlı varlıklara dönüşüme yönelik uygun bir yolun başlangıç ​​noktası olabilirdi.