Transições de Fase de Membrana Dirigidas Termicamente Permitem Reorganização de Conteúdo em Células Primitivas

Amfifílicos de cadeia única que se auto-organizam, disponíveis no ambiente prebiótico, provavelmente desempenharam um papel fundamental no advento dos ciclos celulares primitivos. No entanto, a instabilidade das membranas baseadas em ácidos graxos prebióticos em relação à temperatura e pH parece sugerir que as células primitivas poderiam hospedar apenas processos relevantes prebióticos em um intervalo estreito de condições ambientais não flutuantes. Aqui propomos que as transições de fase da membrana, impulsionadas por flutuações ambientais, possibilitaram a geração de protocélulas filhas com conteúdo reorganizado. Uma transição de fase reversível de membrana para óleo explica a dissolução de vesículas baseadas em ácidos graxos a altas temperaturas e a concomitante liberação de conteúdo protocelular. Em baixas temperaturas, as bicamadas de ácidos graxos se reorganizam e encapsulam material reorganizado em uma nova coorte de protocélulas. Notavelmente, descobrimos que nosso ciclo de desmontagem/reconstrução impulsiona o surgimento de células primitivas funcionalmente contidas em RNA a partir de compartimentos parentais não funcionais. Assim, ao explorar a instabilidade intrínseca das vesículas de ácidos graxos prebióticos, nossos resultados apontam para um processo prebiótico ajustável dirigido pelo meio ambiente, que apoia a liberação e reorganização de oligonucleotídeos e componentes de membrana, potencialmente levando a uma nova geração de protocélulas com características superiores. Na ausência de maquinários de transporte protocelular, o ciclo de desmontagem/montagem dirigido pelo meio ambiente proposto aqui teria plausivelmente apoiado a reorganização do conteúdo protocelular transmitido à progênie celular primitiva, sugerindo um mecanismo potencial importante para iniciar a evolução darwiniana das formas de vida iniciais.