Aminosyrer og fettsyrer dannet sammen en beskyttende kapsel som kan ha vært starten på en cellemembran. (Illustrasjon: Jurik Peter / Shutterstock / NTB scanpix)
Aminosyrer og fettsyrer dannet sammen en beskyttende kapsel som kan ha vært starten på en cellemembran. (Illustrasjon: Jurik Peter / Shutterstock / NTB scanpix)

Ny forskning kommer med hint om hvordan de første cellene ble til

Forskere har oppdaget et samspill mellom aminosyrer og fettsyrer som kan være med å forklare hvordan de første cellene ble til.

Publisert

Ingen vet helt hvordan de første cellene ble til. De siste tiårene har det blitt lagt frem en rekke ideer og forskningsresultater som foreslår hvordan det kan ha gått til. Mens noen forskere mener at arvestoffet må ha blitt til først, har andre vært overbevist om at metabolismen er så grunnleggende viktig at det må ha vært startskuddet. Andre har fokusert mer på selve cellemembranen.

Nå mener forskere fra University of Washington, å ha kommet et steg videre. De har studert hva som skjer når de tilsetter aminosyrer i en blanding med fettsyrer. Det de fant, begeistret de involverte.

Fettkapsler organiserer seg selv

Alle celler har en hinne av fett som avgrenser dem fra omgivelsene. Fra før av er det kjent at fettsyrer kan danne små kapsler i vann gjennom en prosess som kalles selvorganisering.

En fettsyre er et molekyl som har hode og en hale, litt som formen på et rumpetroll. Hodet liker vann, og vender seg mot vannet, mens halen avskyr vann. Det gjør at fettsyrer organiserer seg selv i bittesmå hule kuler. Hodene peker ut, mens halene ligger på innsiden.

Øverst er et fettsyremolekyl, nederst til venstre er fettsyrer som danner en kapsel, og til høyre har de dannet et dobbelt lag. (Illustrasjon: Soleil Nordic / Shutterstock / NTB scanpix)
Øverst er et fettsyremolekyl, nederst til venstre er fettsyrer som danner en kapsel, og til høyre har de dannet et dobbelt lag. (Illustrasjon: Soleil Nordic / Shutterstock / NTB scanpix)

Dette utgjør et godt utgangspunkt for en membran. Men, slike kapsler tåler dårlig å bli utsatt for saltvann, ifølge forskerne. Dersom de første cellene, såkalte protoceller, oppstod i saltvann, slik mange tror, blir dette et problem. Fettkapslene har også vist seg å kollapse i kontakt med visse ioner som magnesium- og jernioner. Magnesiumioner er nødvendig for dannelsen av RNA. Dette skriver magasinet The Atlantic, som først omtalte studien.

Flere kapsler inni hverandre

En ny oppdagelse løser dette problemet. Forskere tilsatte ti forskjellige aminosyrer i vann sammen med fettkapsler. Da begynte det å skje ting.

Noen av aminosyrene la seg på fettsyrene og stabiliserte kapselen. Kapselen var nå stabil selv i møte med salt og ioner. Ikke bare det, men helt spontant ble det også dannet doble fettlag, en kapsel inne i en annen. Våre cellemembraner består av to fettlag.

– Aminosyrer beskyttet ikke bare vesikler mot å ødelegges av magnesiumioner, men de skapte også vesikler med flere lag, sier doktorgardstudent Caitlin Cornell, som deltok i studien, i en pressemelding.

– Vi aner ikke hvorfor det skjedde, og vi kunne ikke ha forutsagt det. Vi er på et herlig sted som åpner feltet opp for fremtidige teorier, sier Sarah Keller, som ledet studien, til The Atlantic.

Aminosyrer er byggestener for proteiner og grunnleggende for alt liv. Vi vet at disse må ha spilt en viktig rolle for livets opprinnelse på en eller annet måte. Når aminosyrer oppkonsentreres i fettmembranen, kan det ha fremskyndet dannelsen av proteiner, foreslår forskerne. Kapslene tålte også uttørking og fukting.

- Det er magisk. Du trenger disse to sammen, sier Keller.

– Et alternativ

Kjemiker Reidar Lund synes funnene er interessante. Han er førsteamanuensis ved Seksjon for kjemisk livsvitenskap, Universitetet i Oslo.

– Man trenger antagelig en kapsel for å beskytte de substansene som skulle til for å lage liv. Dette har trolig skjedd i sjøen hvor det er mineraler og høyt saltinnhold, sier han til forskning.no.

– Det forskerne har funnet ut er at hvis du har fettsyrene og aminosyrene sammen så blir det to fluer i en smekk. Aminosyrene finner et sted å lokalisere seg, for å kunne reagere på en overflate.

Lund har selv sett i forsøkt at aminosyrer kan gjøre at det dannes fettmembraner med flere lag.

– Det har vi sett, og hvis du har høyere konsentrasjon, så vil dette skje mer. Etter fordamping og rehydrering, så vil du få en opphopning av aminosyrer med disse kapslene. Da øker du sjansen for at det kan skje reaksjoner inni, selv om det fortsatt er veldig liten sannsynlighet for det. Men over flere millioner år, så kan du ha en samlokalisering av noe som er aminosyrer som lager proteiner og noe som lager DNA eller RNA. Det er et alternativ til andre modeller, sier Reidar Lund.

Referanse:

Caitlin E. Cornell, m.fl.: "Prebiotic amino acids bind to and stabilize prebiotic fatty acid membranes". PNAS, 12. august 2019. Sammendrag.