地球上第一个细胞，长成什么样子？

挪威奥斯陆大学的一项新研究证实，“原始细胞”（protocells）可能具有自发形成的、特殊气泡状隔室。这些隔室内部包裹着小分子和已成形的“子”原始细胞。

长期以来，科学家们一直在推测：我们的单细胞祖先可能具有怎样的特征？这些特征以怎样的顺序出现？气泡状的隔室是真核总界生物的标识，人类及酵母等许多物种在此之列。不过，如今的真核总界生物具有许多专门的分子来帮助生产、塑造细胞内的气泡。科学家很好奇，先出现的是气泡还是这些分子呢？

奥斯陆大学Irep Gözen实验室的研究生Karolina Spustova和同事们开展的一项新研究表明，只需几个关键部件，这些小气泡就可以自动生成，封装分子，并在没有帮助的情况下分裂。2月24日，Spustova在第65届生物物理学会年会上展示了她的研究成果。

我们的单细胞祖先在38亿年前诞生，早于细菌。这些“原始细胞”是否有气泡状的隔室仍然是个谜。

在很长一段时间里，科学家们认为这些脂泡可以将真核总界生物与其他有机体（如细菌）区分。正因如此，他们认为隔室可能是在细菌出现之后形成的。

但最近的研究表明，细菌也有专门的隔室，这让Gözen的研究团队产生了疑问——在细菌之前出现的原始细胞是否也有这种结构？如果有，它们又是怎么形成的呢？

研究小组将形成现代细胞隔室的脂质（称为磷脂）与水混合，并将混合物放在类似矿物的表面上。他们发现，大的气泡会自发形成，而在这些气泡中，会有小的气泡。

为了测试这些隔室是否可以封装小分子，研究小组添加了荧光染料。他们观察到这些气泡能够吸附并附着染料。他们观察到了气泡分裂的现象，这些气泡留下了更小的“子”气泡，这“有点像第一个细胞的简单分裂，”Spustova说。所有这些都能在没有任何分子机制的情况下发生，也不需要额外的能量。

38亿年前在地球上发生的这种情况并非不可思议。Gözen解释，水应该是充足的，而且研究中使用的硅和铝，存在于天然岩石中。

研究表明，磷脂分子可能是在早期地球条件下合成的，或者是伴随陨石到达地球的。Gözen说：“这些分子已经达到形成磷脂隔室的临界浓度。”因此，在地球所有生物之前出现的远古“原始细胞”具备了自发形成气泡状隔室所需的一切条件。

原创编译：橘子 审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源：《当代生物学》

期刊编号：0960-9822

原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210224090646.htm

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