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As primeiras células podem ter usado a temperatura para dividir
No novo estudo, Attal propôs um modelo baseado na ideia de que as primeiras formas de vida eram vesículas simples contendo uma rede particular de reações químicas - um precursor do metabolismo celular moderno.
Por Cell Press - 03/09/2021


Crédito: domínio público

Um mecanismo simples pode ser a base do crescimento e da autorreplicarão de protocélulas - supostos ancestrais das células vivas modernas - sugere um estudo publicado em 3 de setembro no Biophysical Journal . As protocélulas são vesículas delimitadas por uma bicamada de membrana e são potencialmente semelhantes ao primeiro ancestral comum unicelular (FUCA). Com base em princípios matemáticos relativamente simples, o modelo proposto sugere que a principal força motriz do crescimento e reprodução da protocélula é a diferença de temperatura que ocorre entre o interior e o exterior da protocélula cilíndrica como resultado da atividade química interna.


"A motivação inicial do nosso estudo foi identificar as principais forças que impulsionam a divisão celular ", diz o autor do estudo Romain Attal, da Universcience. "Isso é importante porque o câncer é caracterizado pela divisão celular descontrolada. Isso também é importante para entender a origem da vida ."

A divisão de uma célula para formar duas células-filhas requer a sincronização de vários processos bioquímicos e mecânicos que envolvem as estruturas do citoesqueleto dentro da célula. Mas na história da vida, essas estruturas complexas são um luxo de alta tecnologia e devem ter surgido muito depois da capacidade de se dividir. As protocélulas devem ter usado um mecanismo de divisão simples para garantir sua reprodução, antes do surgimento de genes, RNA, enzimas e todas as organelas complexas presentes hoje, mesmo nas formas mais rudimentares de vida autônoma.

No novo estudo, Attal propôs um modelo baseado na ideia de que as primeiras formas de vida eram vesículas simples contendo uma rede particular de reações químicas - um precursor do metabolismo celular moderno. A hipótese principal é que as moléculas que compõem a bicamada da membrana são sintetizadas dentro da protocélula por meio de reações químicas globalmente exotérmicas ou de liberação de energia.

O lento aumento da temperatura interna força as moléculas mais quentes a se moverem do folheto interno para o folheto externo da bicamada. Este movimento assimétrico faz com que o folheto externo cresça mais rápido do que o folheto interno. Esse crescimento diferencial aumenta a curvatura média e amplifica qualquer encolhimento local da protocélula até que ela se divida em duas. O corte ocorre próximo à zona mais quente, em torno do meio.

“O cenário descrito pode ser visto como o ancestral da mitose”, diz Attal. "Não tendo arquivos biológicos com 4 bilhões de anos, não sabemos exatamente o que FUCA continha, mas era provavelmente uma vesícula delimitada por uma bicamada lipídica encapsulando algumas reações químicas exotérmicas."

Embora puramente teórico, o modelo pode ser testado experimentalmente. Por exemplo, pode-se usar moléculas fluorescentes para medir as variações de temperatura dentro das células eucarióticas, nas quais as mitocôndrias são a principal fonte de calor. Essas flutuações podem ser correlacionadas com o início da mitose e com a forma da rede mitocondrial.

Se confirmado por investigações futuras, o modelo teria várias implicações importantes, diz Attal. “Uma mensagem importante é que as forças que impulsionam o desenvolvimento da vida são fundamentalmente simples”, explica ele. "Uma segunda lição é que os gradientes de temperatura são importantes nos processos bioquímicos e as células podem funcionar como máquinas térmicas."

 

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