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自然探索地球最初细胞与环境的相互作用物流

发布时间:2019-11-29 19:25:59 阅读: 来源:电缆防火涂料厂家

科学网—《自然》:探索地球最初细胞与环境的相互作用

图片说明:包含脂肪酸膜和DNA链的原细胞模型图。(图片来源:Janet Iwasa, Szostak Laboratory, Harvard Medical School and Massachusetts General Hospital)美国科学家最近成功在实验室构建了原细胞模型,并探索了这些地球最初的细胞如何与周围环境进行相互作用。相关论文6月4日在线发表于《自然》(Nature)杂志。原细胞(protocell)是人们对35亿年前地球最原始的生命的设想,它拥有最简单、原始的结构,但却能够构建、复制、容纳DNA。在没有确凿记录的情况下,原细胞计划开辟了一条有效的途径,让人类可以探索地球最早生命的形态、生长和繁殖以及与环境相互作用机制。在最新研究中,由美国哈佛大学医学院、麻州总医院Jack W. Szostak领导的研究小组发现,由脂肪酸构成的原细胞薄膜可以让环境中的化学物质,包括DNA构建材料进入细胞内部,而无需今天细胞膜运转物质所需的蛋白通道、膜孔或者离子泵。同样,这些原细胞也不需要酶来进行DNA复制。物质如何进入不具有现代细胞膜运输机制的细胞,一直是个谜团。Jack W. Szostak说, 我们的研究表明,极为原始的细胞或许是从环境中吸收营养,而不必在内部制造这些物质。这支持了两种对立理论的其中之一。 一些科学家曾提出,远古海底热液区或许是前生分子(prebiotic molecules)的存在地,这些分子包括脂肪酸、氨基酸等。Szostak等人的理论假想表明,脂肪酸可形成于海底矿石的表面,并在间歇泉爆发中被带到地表。当这些脂肪酸处于有水环境中时,它们的亲水端和疏水端都会有序地排列,当水分蒸发后,最终形成了微小的脂肪酸球体 胶团(micelle)(观看动画)。依靠化学浓度和环境的PH值,这些胶团可以形成分层的膜或者囊泡(vesicle)(观看动画)。研究人员仔细分析了由不同脂肪酸分子构成的囊泡,并且找到了能够让外界分子通过的特殊膜特征。他们发现,尽管较大的DNA或RNA链无法通过脂肪酸膜,但单糖分子和单个核苷酸很容易进入原细胞内部。当研究人员刚开始工作时,他们并不确定复制原细胞遗传物质所需的材料能够直接进入细胞内。Szostak说, 通过证实这可以发生,而且的确是相当有效地发生,我们离构建能够自我分裂的功能性原细胞的目标又进了一步。 (科学网 任霄鹏/编译)(《自然》(Nature),doi:10.1038/nature07018,Sheref S. Mansy, Jack W. Szostak)更多阅读(英文)《自然》论文摘要麻州总医院报道全文Jack W. Szostak个人主页Jack W. Szostak实验室主页

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