Livet kunde ha utvecklats i pansarlerbubblor

Ett av de stora mysterierna inom biologin är ursprunget till cellmembran, de skyddande skikten som helt omger den komplexa kemiska soppan där många av livets känsligaste processer äger rum.

DNA och dess tillhörande biokemiska maskineri kan bara fungera i den noggrant kontrollerade miljö som cellmembranet skapar. Men konstigt nog är ett av de viktiga jobben som detta maskineri gör att skapa de kemiska byggstenarna som sedan självmonteras i själva membranet. Så det skapar en paradox: membranet kan inte bildas utan det biokemiska maskineriet, men detta kommer inte att fungera utan skyddet av cellmembranet.

Pusslet är vad som kom först. Hur kunde cellmembranen ha utvecklats utan biokemiska maskiner för att tillverka byggstenarna? Och alternativt, hur kunde de biokemiska maskinerna ha utvecklats utan det avgörande skydd som cellmembranen ger? Det är ett kyckling- och äggproblem.

De senaste åren har ett svar dykt upp. Det ser väldigt mycket ut som om cellmembranen kom först och bevisen kommer från många studier som visar hur enkla organiska molekyler kan självbilda sig till bubbelliknande strukturer som kallas vesiklar.

Olika grupper har visat hur dessa vesiklar kan bildas inte bara i den prebiotiska soppan som förmodligen existerade tidigt i jordens historia utan också på ytan av ultrakalla kristaller som vi vet existerar i det interstellära rymden.

Genom detta sätt att tänka gav vesiklarna en skyddande miljö där livets molekyler långsamt utvecklades.

Idag får vi ett annat alternativ. Anand Bala Subramaniam vid Harvard University och några kompisar har upptäckt att denna process av vesikelbildning också sker i en naturligt förekommande lera som kallas montmorillonit. Det är den typen av saker som kan täppa till dina stövlar efter en vandring.

De säger att det lätt bildas bubblor i en blandning av vatten och lerblandning. När det händer bildar leran en yta runt bubblan som fångar innehållet inuti. Sedan, all kontakt med kemikalier som kallas ytaktiva ämnen, stabiliserar skalet. Subramaniam och co kallar resultatet en pansarbubbla av lera. Dessa vesikler av lera är mekaniskt robusta och är stabila i vatten och andra vätskor, säger de.

Lerpansarbubblor har flera intressanta egenskaper. För det första kan de lätt bildas i springorna mellan glidande stenar eller mellan småsten som kastas fram och tillbaka av vågor och tidvatten. Och de ytaktiva ämnena som stabiliserar deras struktur är kända för att ha funnits under hela jordens historia.

Mest intressant av allt är att pansarbubblorna är täckta av porer som tillåter molekyler av en viss storlek att passera in och ut ur strukturen. Det gör det desto mer troligt att dessa strukturer kan ha fungerat som enkla primitiva oorganiska prekursorer till organiska protoceller, som Subramaniam och co uttryckte det.

Naturligtvis finns det inga bevis för att livet på jorden har utvecklats i pansarbubblor, men det är ytterligare en indikator på att de förhållanden under vilka livet kan blomstra är vanligare och mer sannolikt att bildas än någon kunde föreställa sig för bara några år sedan.

Ref: arxiv.org/abs/1011.4711 : Semi-permeabla vesiklar som består av naturlig lera

Dölj