Le prime cellule, progenitrici delle modelle cellule viventi e sostanzialmente della vita, potrebbero essersi replicate usando la temperatura secondo un interessante studio pubblicato sul Biophysical Journal.
Un team di ricercatori propone un nuovo modello basato su principi matematici che suggerisce che la principale forza che guida la crescita e la riproduzione delle protocellule è proprio la differenza di temperatura tra l’interno e l’esterno, differenza che è alla base dell’attività chimica all’interno.
Divisione cellulare: comprenderne origine può essere utile
Secondo Romain Attal, uno degli autori dello studio e ricercatore di Universcience, capire quali sono le forze principali alla base della stessa divisione cellulare è molto importante anche per quanto riguarda il campo della medicina: il cancro, per esempio, cresce perché c’è una divisione cellulare incontrollata.
In generale chiarire questi aspetti può essere utile anche per comprendere meglio l’origine della vita sulla terra.
Divisione cellulare
La divisione cellulare consiste in una vera e propria scissione di una cellula, un processo che porta a due cellule “figlie”. Descritto così sembra un processo molto semplice ma in realtà richiede un livello di sincronizzazione molto preciso che riguarda molti processi biochimici e meccanici tra cui quelli delle strutture citoscheletriche nella cellula. Si tratta di strutture che, però, devono essere apparse, per quanto riguarda l’evoluzione della vita sulla Terra, molto più tardi della stessa capacità di dividersi.
Semplici vescicole delimitate da un doppio strato
La divisione cellulare, dunque, quella avvenuta tra le primissime cellule apparse sulla Terra, deve aver contato su altri meccanismi tramite i quali ha garantito una sorta di “riproduzione” cellulare avvenuta prima della comparsa degli stessi geni, dell’RNA, degli enzimi e di tutte quelle complesse strutture che oggi sono presenti nelle cellule.
Secondo Attal le primissime forme di vita unicellulari erano semplici vescicole delimitate da un doppio strato che potevano contare su una rete di reazioni chimiche, una sorta di rete arcaica che riprende la complessa struttura dell’odierno metabolismo cellulare.
L’influsso della temperatura sulle prime protocellule
Le molecole più calde alla base del doppio strato di membrana tendono a spostarsi, secondo lo scienziato, dal lembo interno a quello esterno dello stesso doppio strato. Si tratta di un movimento asimmetrico che fa crescere più rapidamente il lembo esterno rispetto a quello interno. Ne consegue un aumento della curvatura media che innesca un processo il quale, alla fine, porta alla divisione della cellula in due cellule. L’inizio della divisione avviene proprio nella zona più calda, nei pressi del centro.
Questo processo arcaico, antenato della odierna mitosi, potrebbe essere avvenuto per la prima volta in una vescicola delimitata da un doppio strato lipidico al cui interno avvenivano già reazioni chimiche esotermico.
Teoria forse testabile sperimentalmente
Naturalmente è tutta teoria e molto probabilmente tale resterà in quanto non esistono prove di tipo biologico vecchie 4 miliardi di anni. Questo non significa che il modello non possa essere testato sperimentalmente con approcci simulativi: si possono, per esempio, misurare le variazioni di temperatura nelle cellule eucariotiche dove il calore è prodotto perlopiù dai mitocondri. Si tratta di fluttuazioni che potrebbe risultare simili a quelle che avvennero 4 miliardi di anni fa nelle prime protocellule.
Note e approfondimenti
- Thermally driven fission of protocells – ScienceDirect (IA) (DOI: /10.1016/j.bpj.2021.08.020)
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