Un mécanisme simple pourrait sous-tendre la croissance et l’auto-réplication des protocellules – ancêtres putatifs des cellules vivantes modernes – suggère une étude publiée aujourd’hui (en septembre 2021) dans Journal biophysique . Les protocellules sont généralement des vésicules délimitées par une bicouche membranaire et sont donc potentiellement similaires au tout premier ancêtre commun unicellulaire (FUCA). Sur la base de principes mathématiques simples, le modèle particulier proposé montre que la principale force de croissance et de reproduction des protocellules est la différence de plage de chaleur qui se produit à l’intérieur et à l’extérieur de la protocellule cylindrique en raison de l’exercice chimique interne.
« La motivation préliminaire de notre recherche était d’identifier les forces primaires à l’origine de la division cellulaire », déclare l’auteur de l’étude Romain Attal d’Universcience. «Ceci est important car le cancer est considéré comme un département cellulaire incontrôlé. Ceci est également crucial pour comprendre l’origine associée à la vie. ”
La division de la cellule pour former 2 cellules filles nécessite la synchronisation de divers processus biochimiques et mécanisés impliquant des structures cytosquelettiques à l’intérieur de la cellule. Mais dans l’histoire associée à la vie, des structures aussi compliquées sont un grand luxe et auraient dû apparaître bien plus tard que la capacité de se diviser. Les protocellules doivent avoir utilisé un système de clivage simple pour assurer leur duplication, avant l’apparition associée aux gènes, ARN , les enzymes digestives et tous les organites complexes présents de nos jours, même dans les formes les plus élémentaires de mode de vie autonome.
Dans la toute nouvelle étude, Attal a suggéré un modèle basé sur le concept selon lequel les premières formes de mode de vie étaient de simples vésicules contenant un système particulier de réactions chimiques, un précurseur du métabolisme mobile moderne. La principale spéculation est que les molécules créant la bicouche membranaire sont synthétisées dans la protocellule par le biais de réactions chimiques exothermiques au niveau international, ou libérant de l’énergie.
L’augmentation particulièrement lente de la température interne fait passer les molécules les plus chaudes du livret interne au livret externe de la bicouche. Ce mouvement asymétrique particulier du dépliant externe réel se développe plus rapidement que le dépliant interne. Cette croissance d’engrenage augmente la courbure suggérée et amplifie tout rétrécissement local de la protocellule jusqu’à ce qu’elle se divise en 2. La coupe se produit près de la zone la plus chaude, autour du milieu.
« Le scénario défini peut être considéré comme l’ancêtre de la mitose », dit Attal. « N’ayant pas d’enregistrements biologiques aussi vieux que 4 milliards d’années, nous ne comprenons pas exactement ce que FUCA comprenait, mais c’était peut-être une vésicule délimitée par une bicouche lipidique encapsulant certaines réactions chimiques exothermiques. ”
Bien que purement théorique, le modèle pourrait être testé expérimentalement. Par exemple, on pourrait utiliser des molécules de néon pour déterminer les variations de température au sein des cellules eucaryotes, par lesquelles les mitochondries sont la principale source de chaleur. Ces types de fluctuations pourraient être liés à l’apparition associée à la mitose et à la forme du système mitochondrial.
Si payé par des enquêtes à long terme, la conception aurait plusieurs implications essentielles, déclare Attal. « Une information importante est que les forces qui parcourent le développement de la vie sont généralement fondamentalement simples », explique-t-il. « Une deuxième leçon est le fait que les gradients de température dans les procédures biochimiques et les cellules peuvent également fonctionner comme des dispositifs thermiques. ”
Guide : « Fission thermiquement entraînée des protocellules » trois ou plus septembre 2021, Journal biophysique .
DOI: 10. 1016/j. bpj. 2021. 08. 020
