地球原始细胞除以温度

地球上的第一个细胞——“原始细胞”被认为是现代活细胞的祖先，它是一个被脂双层膜包围的囊泡，与第一个单细胞的共同祖先有潜在的相似性。根据9月3日发表在《生物物理学期刊》上的一项新研究，一个简单的机制可能是原始细胞生长和自我复制的基础。根据该模型，促进原始细胞生长和繁殖的主要力量是圆柱形原始细胞内部化学活动引起的内外温差。

该论文的作者罗曼阿塔尔说，确定驱动细胞分裂的主要力量很重要，因为癌症的特点是癌细胞不受控制地分裂，这对于理解生命的起源也至关重要。

一个细胞分裂成两个子细胞需要许多生化和机械过程的同步，这些过程涉及细胞内的细胞骨架结构。然而，在生命的历史上，如此复杂的结构是一种“高科技奢侈品”，它出现的时间一定比分裂的能力晚得多。在基因、RNA、酶和今天存在的所有复杂细胞器出现之前，原始细胞必须使用简单的分裂机制来确保它们的繁殖，即使是在最基本的自主生命形式中。

在这项新的研究中，阿塔尔基于以下观点提出了一个模型：早期生命形式是包含特定化学反应网络的简单囊泡——的现代细胞代谢的前体，而构成脂质双层膜的分子则是通过在全球释放热量或能量的化学反应在原细胞中合成的。

内部温度的缓慢上升迫使最热的分子从双层磷脂膜的内小叶移动到外小叶。这种不对称的运动使外叶比内叶长得快。这种差异生长增加了平均曲率，扩大了原始细胞的局部收缩，直到分裂成两部分。分裂发生在最热的区域附近，也就是细胞中间附近。

阿塔尔说，上述情景可视为有丝分裂的“祖先”。“因为40亿年前没有生物档案，我们不知道第一个单细胞的共同祖先包含了什么，但它很可能是一个被脂质双层膜包围的囊泡，里面有一些放热的化学反应”。

虽然这个模型纯粹是理论上的，但可以在实验室进行测试。例如，人们可以用荧光分子来测量真核细胞中的温度变化，其中线粒体是主要的热源，这种波动可能与有丝分裂的开始和线粒体网络的形状有关。

阿塔尔说，如果将来证明了这一点，这个模型将有很多重要的意义：第一，推动生命发展的力量从根本上说是简单的；另一个是温度梯度在生化过程中非常重要，细胞可以像热机一样工作。