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原始細(xì)胞是由膜雙分子層包圍的囊泡，可能與第一個單細(xì)胞共同祖先（FUCA）相似。近日，一項新研究基于較簡單的數(shù)學(xué)原理，提出原始細(xì)胞生長和繁殖的主要動力是圓柱形原始細(xì)胞內(nèi)部化學(xué)活動引起的內(nèi)外溫差。相關(guān)論文刊登于《生物物理雜志》。

“該研究的最初動機(jī)是確定驅(qū)動細(xì)胞分裂的主要力量。”論文作者、法國“科學(xué)世界”的Romain Attal說，“這很重要，因為癌癥的特征是不受控制的細(xì)胞分裂。這對理解生命起源也很重要。”

一個細(xì)胞分裂成兩個子細(xì)胞需要大量同步的生化和機(jī)械過程，包括細(xì)胞內(nèi)的骨架結(jié)構(gòu)。但在生命史上，這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)是一種“奢侈品”，肯定比分裂能力的出現(xiàn)時間晚得多。

科學(xué)家認(rèn)為，在基因、RNA、酶和今天存在的所有復(fù)雜細(xì)胞器出現(xiàn)之前，甚至在最基本的自主生命形式中，原始細(xì)胞肯定已經(jīng)使用了一種簡單的分裂機(jī)制以確保繁殖。

在這項新研究中，Attal提出了一個基于以下觀點的模型：生命早期形式是簡單囊泡，其中包含一個特定的化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)——現(xiàn)代細(xì)胞代謝的前體。科學(xué)家假設(shè)，構(gòu)成膜雙分子層的分子是在原始細(xì)胞內(nèi)部通過能量釋放化學(xué)反應(yīng)合成的。

內(nèi)部溫度的緩慢升高迫使最熱的分子從雙層中的內(nèi)層向外層移動。這種不對稱運動使外層比內(nèi)層生長得更快。不同的生長速度增加了平均曲率，并放大了原始細(xì)胞的局部收縮，直到它一分為二。其切口出現(xiàn)在最熱的中間區(qū)域。

Attal說：“這個情景可以看作是有絲分裂的‘前驅(qū)’。由于沒有40億年前的生物檔案，我們不知道FUCA包含什么，但它可能是一個由脂質(zhì)雙分子層包圍的囊泡，包裹著一些放熱化學(xué)反應(yīng)。”

雖然這是純理論模型，但可以通過實驗來驗證。例如，人們可以使用熒光分子測量真核細(xì)胞內(nèi)的溫度變化。在真核細(xì)胞中，線粒體是主要的熱源。這些溫度變化可能與有絲分裂的開始和線粒體網(wǎng)絡(luò)的形狀有關(guān)。

Attal表示，如果能夠得到證實，這個模型將有幾個重要的意義。“一是推動生命發(fā)展的力量從根本上來說是簡單的；二是溫度梯度在生化過程中很重要，細(xì)胞可以像‘熱變形機(jī)’一樣工作?！?（唐一塵）