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


Crédito: doma­nio paºblico

Um mecanismo simples pode ser a base do crescimento e da autorreplicara£o de protocélulas - supostos ancestrais das células vivas modernas - sugere um estudo publicado em 3 de setembro no Biophysical Journal . As protocélulas são vesa­culas delimitadas por uma bicamada de membrana e são potencialmente semelhantes ao primeiro ancestral comum unicelular (FUCA). Com base em princa­pios matema¡ticos relativamente simples, o modelo proposto sugere que a principal força motriz do crescimento e reprodução da protocanãlula éa diferença de temperatura que ocorre entre o interior e o exterior da protocanãlula cila­ndrica 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 éimportante porque o câncer écaracterizado pela divisão celular descontrolada. Isso também éimportante para entender a origem da vida ."

A divisão de uma canãlula para formar duas células-filhas requer a sincronização de vários processos bioquímicos e meca¢nicos que envolvem as estruturas do citoesqueleto dentro da canãlula. 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 auta´noma.

No novo estudo, Attal propa´s um modelo baseado na ideia de que as primeiras formas de vida eram vesa­culas simples contendo uma rede particular de reações químicas - um precursor do metabolismo celular moderno. A hipa³tese principal éque as moléculas que compõem a bicamada da membrana são sintetizadas dentro da protocanãlula por meio de reações químicas globalmente exotanãrmicas 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 assimanãtrico faz com que o folheto externo cresa§a mais rápido do que o folheto interno. Esse crescimento diferencial aumenta a curvatura média e amplifica qualquer encolhimento local da protocanãlula atéque ela se divida em duas. O corte ocorre pra³ximo a  zona mais quente, em torno do meio.

“O cena¡rio descrito pode ser visto como o ancestral da mitose”, diz Attal. "Nãotendo arquivos biola³gicos com 4 bilhaµes de anos, não sabemos exatamente o que FUCA continha, mas era provavelmente uma vesa­cula delimitada por uma bicamada lipa­dica encapsulando algumas reações químicas exotanãrmicas."

Embora puramente tea³rico, o modelo pode ser testado experimentalmente. Por exemplo, pode-se usar moléculas fluorescentes para medir as variações de temperatura dentro das células eucaria³ticas, nas quais as mitoca´ndrias são a principal fonte de calor. Essas flutuações podem ser correlacionadas com o ini­cio 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 éque as forças que impulsionam o desenvolvimento da vida são fundamentalmente simples”, explica ele. "Uma segunda lição éque os gradientes de temperatura são importantes nos processos bioquímicos e as células podem funcionar como ma¡quinas tanãrmicas."

 

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