Создание фосфолипидных мембран в воде: ключ к пониманию зарождения жизни

Международная группа учёных под руководством химического биолога Нила Девараджа из Калифорнийского университета в Сан-Диего продемонстрировала, как в воде из природных щелочных источников могут самопроизвольно формироваться фосфолипидные мембраны — ключевые компоненты клеток. Это открытие даёт новые аргументы в пользу гипотезы о зарождении жизни в воде.

Суть открытия

Исследователи смоделировали условия щелочных сред, таких как содовое озеро Моно в Калифорнии и гидротермальное поле «Затерянный город» в Атлантическом океане. В лаборатории им удалось добиться белкового (энзим-независимого) синтеза природных диацилфосфолипидов в воде.

Ключевой химический процесс описывается как трансацилирование, которое стало возможным благодаря комбинации ионного спаривания и самосборки между лизофосфолипидами и ацил-донорами.

Научное значение

• Для биологии: Впервые показан эффективный путь образования естественных фосфолипидных мембран в воде без участия сложных ферментативных систем. Это предлагает новые маршруты для синтеза липидов в искусственных клетках.
• Для химии: Предложенная стратегия даёт представление о принципах «зелёной» или устойчивой химии.
• Для понимания происхождения жизни: Полученные мембраны способны разделять заряженные молекулы в течение нескольких часов. Это позволяет предположить, что аналогичные процессы могли происходить в Гадейском эоне (4.6–4.0 млрд лет назад), когда щелочная вода гидротермальных источников смешивалась с более кислой водой первичного океана.

Цитаты исследователей

• Нил Деварадж: «Соблазнительно предположить, что схожие явления могли иметь место при раннем образовании мембран».
• Лупин Лю, ведущий автор: «Эта работа была инициирована и мотивирована любопытством к природе. Мы решили эту задачу, используя принципы молекулярных взаимодействий, вдохновлённые природой».

Исследование опубликовано в журнале Nature Chemistry.