地球上最初的細(xì)胞——“原始細(xì)胞”被認(rèn)為是現(xiàn)代活細(xì)胞的祖先，是由脂質(zhì)雙層膜包圍的囊泡，與第一個(gè)單細(xì)胞的共同祖先有潛在的相似之處。據(jù)9月3日發(fā)表在《生物物理學(xué)期刊》上的一項(xiàng)新研究表明，一種簡單的機(jī)制可能是原始細(xì)胞生長和自我復(fù)制的基礎(chǔ)。根據(jù)模型，推動原始細(xì)胞生長和繁殖的主要力量，是圓柱形原始細(xì)胞內(nèi)部化學(xué)活動引起的內(nèi)外溫差。
該論文的作者羅曼·阿塔爾表示，確定推動細(xì)胞分裂的主要力量很重要，因?yàn)榘┌Y的特點(diǎn)就是癌細(xì)胞不受控制地分裂，同時(shí)，這對于理解生命的起源也很關(guān)鍵。
一個(gè)細(xì)胞分裂成兩個(gè)子細(xì)胞需要許多生化和機(jī)械過程的同步，這些過程涉及細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)。但在生命史上，如此復(fù)雜的結(jié)構(gòu)是一種“高科技奢侈品”，一定比分裂的能力出現(xiàn)的晚得多。在基因、RNA、酶和所有今天存在的復(fù)雜細(xì)胞器出現(xiàn)之前，原始細(xì)胞必須使用簡單的分裂機(jī)制來確保它們的繁殖，即使是在最基本的自主生命形式中，也是如此。
這項(xiàng)新的研究中，阿塔爾提出了一個(gè)基于以下觀點(diǎn)的模型：早期的生命形式是包含特定化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的簡單囊泡——現(xiàn)代細(xì)胞新陳代謝的前體，而構(gòu)成脂質(zhì)雙層膜的分子是通過全局放熱或釋放能量的化學(xué)反應(yīng)在原細(xì)胞內(nèi)合成的。
內(nèi)部溫度的緩慢升高迫使最熱的分子從雙層磷脂膜的內(nèi)膜小葉移動到外膜小葉。這種不對稱的運(yùn)動使外葉比內(nèi)葉生長得更快。這種差異生長增加了平均曲率，并放大了原始細(xì)胞的局部收縮，直到它一分為二。分裂發(fā)生在最熱的區(qū)域附近，即在細(xì)胞中間附近。
阿塔爾表示，以上的情景可被視為有絲分裂的“始祖”，“由于沒有40億年前的生物檔案，我們不知道第一個(gè)單細(xì)胞的共同祖先到底包含什么，但它很可能是一個(gè)被脂質(zhì)雙層膜包圍的囊泡，里面存在一些放熱的化學(xué)反應(yīng)”。
盡管該模型純粹是理論上的，但可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測試。例如，人們可以使用熒光分子來測量真核細(xì)胞內(nèi)的溫度變化，其中線粒體是主要的熱源，產(chǎn)生的波動可能與有絲分裂的開始和線粒體網(wǎng)絡(luò)的形狀有關(guān)。
阿塔爾說，如果未來證實(shí)了這一點(diǎn)，該模型將具有多方面的重要意義：一是推動生命發(fā)展的力量從根本上來說很簡單；另一個(gè)是，溫度梯度在生化過程中很重要，細(xì)胞可以像熱機(jī)器一樣運(yùn)作。
