Исследователи смоделировали, как инкапсуляция влияет на эволюцию живых клеток
Клетка — это, по сути, контейнер, сосуд, инкапсулирующий жизнь на самом базовом уровне. Многие биологи полагают, что инкапсуляция химических веществ могла быть необходима для запуска эволюции.
Чтобы исследовать этот процесс, профессор SFI Крис Кемпес и его коллеги использовали собственную существующую математическую модель бактериальной клетки. Они изучили, как изменение активности её компонентов влияет на инкапсуляцию.
Ключевой пример: катастрофа рибосом
- Когда в модели замедляли скорость производства белков рибосомами, клетке требовалось больше рибосом для удовлетворения своих потребностей.
- Эти макромолекулы быстро заполняли клетку, не оставляя места для других важных компонентов.
- Такая «рибосомная катастрофа» сделала бы существование клетки невозможным.
- Ускорение активности рибосом, напротив, позволяло клеткам расти больше и избегать катастрофического конца.
На основе этих результатов авторы разработали новую модель инкапсуляции, применимую к жизни за пределами Земли или синтетической жизни, созданной в лабораториях. Они протестировали теоретическую модель на двух типах живых систем:
- Автокаталитической — сети молекул, которые реплицируют сами себя.
- Генетической — более сложной системе, включающей молекулы, хранящие информацию, и молекулы, которые химически управляют системой.
Универсальные принципы инкапсуляции
Новая модель указывает на некоторые универсальные принципы, управляющие инкапсуляцией:
- Если химические процессы внутри живой системы медленные, она не может вместить эту химию в контейнер.
- Более быстрая химия, напротив, позволяет создавать более крупные и сложные живые системы, которые компенсируют потерю молекул из-за распада и разбавления в окружающей среде.
Исследование опубликовано в специальном выпуске Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, посвящённом происхождению жизни.