《Nat. Chem.解读:岩石孔隙内的非平衡条件驱动了凝聚体原始细胞的裂变、维持和选择性—地球上产生第一个细胞的新假说》科汇生环夏帆老师的优秀解读。
研究背景和科学问题
关于生命起源问题的研究一直是学界一个“圣杯”式的挑战。一个长期困恼科学家的关键问题是地球上的第一个细胞到底是如何产生的。在生命起源问题上,科学家们提出的一个重要假说是早期地球环境下水溶液中形成的带相反电荷的生物活性大分子(核酸和蛋白质等)通过多价的弱相互作用进行液-液相分离形成区室化的功能聚集体微液滴。这种通过液-液相分离形成的功能聚集体内的生物活性分子具有很好的流动性,同时能够从溶液里面选选择性招募和富集多种生物活性分子并在内部进行有选择性的复杂的生化反应。因此,这种聚集体微液滴被研究者们作为一种优秀的原始细胞模型来研究生命起源问题。科学家们认为,这种聚集体微液滴能够从周围环境中进行有选择性的物质交换并进行融合、生长和分裂从而具备了类细胞的功能。然而,原始地球环境下这种聚集体微液滴的融合、生长和分裂的进化过程并未得到实验上的验证。
科学内涵
在本文中作者研究了一种常见的原始地球环境(含气泡的热岩石孔洞内形成的非平衡状态)对混合有带负电的羧甲基葡聚糖和三磷酸腺苷以及带正电的聚二烯丙基二甲基氯化铵和聚赖氨酸液-液相分离形成聚集体微液滴过程以及液滴的生长和分裂过程。研究结果表明,形成的微小聚集体液滴在气泡的气-液界面处富集融合,最终长大形成300微米左右长时间稳定存在的聚集体液滴。在液滴聚结最终形成单一凝聚宏观相的平衡条件下,没有观察到这种特性。有趣的是,由热梯度引起的微流体水循环在气-液界面处产生了扰流,导致凝聚体液滴由于纯物理扰动程发生分裂和碎裂 (如图所示)。这表明,受限环境中单纯的物理扰动足以提供无膜原始细胞的分裂,而无需复杂的机械或化学反应。此外,这种岩石中的非平衡条件提供了创建和选择具有不同化学成分的不同聚集体液滴群体的能力。具体来说,不平衡条件能够克服寡核苷酸与多肽凝聚的内在偏好,产生在气-液界面处也富含多糖的寡核苷酸/多肽的液滴。在平衡状态下,凝聚体液滴主要由寡核苷酸和多肽形成。这意味着热梯度与气泡相结合,导致了两种不同组成的凝聚液滴群体在气-液界面处产生和空间分离:寡核苷酸/多肽凝聚液滴和多糖/寡核苷酸/多肽液滴。
研究背景和科学问题
关于生命起源问题的研究一直是学界一个“圣杯”式的挑战。一个长期困恼科学家的关键问题是地球上的第一个细胞到底是如何产生的。在生命起源问题上,科学家们提出的一个重要假说是早期地球环境下水溶液中形成的带相反电荷的生物活性大分子(核酸和蛋白质等)通过多价的弱相互作用进行液-液相分离形成区室化的功能聚集体微液滴。这种通过液-液相分离形成的功能聚集体内的生物活性分子具有很好的流动性,同时能够从溶液里面选选择性招募和富集多种生物活性分子并在内部进行有选择性的复杂的生化反应。因此,这种聚集体微液滴被研究者们作为一种优秀的原始细胞模型来研究生命起源问题。科学家们认为,这种聚集体微液滴能够从周围环境中进行有选择性的物质交换并进行融合、生长和分裂从而具备了类细胞的功能。然而,原始地球环境下这种聚集体微液滴的融合、生长和分裂的进化过程并未得到实验上的验证。
科学内涵
在本文中作者研究了一种常见的原始地球环境(含气泡的热岩石孔洞内形成的非平衡状态)对混合有带负电的羧甲基葡聚糖和三磷酸腺苷以及带正电的聚二烯丙基二甲基氯化铵和聚赖氨酸液-液相分离形成聚集体微液滴过程以及液滴的生长和分裂过程。研究结果表明,形成的微小聚集体液滴在气泡的气-液界面处富集融合,最终长大形成300微米左右长时间稳定存在的聚集体液滴。在液滴聚结最终形成单一凝聚宏观相的平衡条件下,没有观察到这种特性。有趣的是,由热梯度引起的微流体水循环在气-液界面处产生了扰流,导致凝聚体液滴由于纯物理扰动程发生分裂和碎裂 (如图所示)。这表明,受限环境中单纯的物理扰动足以提供无膜原始细胞的分裂,而无需复杂的机械或化学反应。此外,这种岩石中的非平衡条件提供了创建和选择具有不同化学成分的不同聚集体液滴群体的能力。具体来说,不平衡条件能够克服寡核苷酸与多肽凝聚的内在偏好,产生在气-液界面处也富含多糖的寡核苷酸/多肽的液滴。在平衡状态下,凝聚体液滴主要由寡核苷酸和多肽形成。这意味着热梯度与气泡相结合,导致了两种不同组成的凝聚液滴群体在气-液界面处产生和空间分离:寡核苷酸/多肽凝聚液滴和多糖/寡核苷酸/多肽液滴。
#Dissolve[音乐]#
忘记发滴四月库存
//月初粗去玩真滴超级开心 带庄庄一起去了我和娟娟爱去的地方吃了我们无限回购的好多小吃 他回去以后说真的超级开心 在计划着下次再来找我们玩的时候 结果我们又被封了没有办法出去了555只好下次再一起玩惹!
//以前一周去三四次的财大小吃街 这个学期只去过一次 好悲伤 出了新的大阪烧店 好想再多去吃几次
//因为封校校园里出现了好多小活动哦 真的很有意思 大家都好有创意哦~操场也开始有越来越多的同学开始摆摊 经营一些小活动啦 晚上去逛逛还蛮有意思哒 如果我是大一大二说不定我可能也会去办个小活动体验一下哈哈哈[送花花]
//最近在图书馆和教室呆的比较多 本来还以为这个月没啥照片子 没想到还蛮多的哈哈哈 虽然说忙碌但还是完全充实滴一个月 有在珍惜每一天 每天都要好好过啊[抱一抱]
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//以前一周去三四次的财大小吃街 这个学期只去过一次 好悲伤 出了新的大阪烧店 好想再多去吃几次
//因为封校校园里出现了好多小活动哦 真的很有意思 大家都好有创意哦~操场也开始有越来越多的同学开始摆摊 经营一些小活动啦 晚上去逛逛还蛮有意思哒 如果我是大一大二说不定我可能也会去办个小活动体验一下哈哈哈[送花花]
//最近在图书馆和教室呆的比较多 本来还以为这个月没啥照片子 没想到还蛮多的哈哈哈 虽然说忙碌但还是完全充实滴一个月 有在珍惜每一天 每天都要好好过啊[抱一抱]
●最近在食物方面有三个坎过不去:
①我娘说要清冰箱,用冷冻食材做了咖喱牛肉。即使是那么厚重的咖喱,我也吃着牛肉味不对。我问我娘这是啥时候买的牛肉,娘说过年买的,我说今年办年货我全程参与没买牛肉啊,娘说啊那就是去年的年货。。。。我说既然不想浪费那为啥不给狗吃,娘说你吃了没事再给狗吃,我质疑难道我不是家里心爱的小宝贝了嘛??娘慢条斯理地跟我分析,你拉肚不用管,狗拉肚一针80连打6天呢。。。。
②今天新搞来一个小锅,我用它煮发小给的汤达人,昨晚老张已经吃了一包汤达人,老张说发小给的生菜煮进去真滴好吃,昨天她都没吃够,不愧是自己种的。老张非常热情地给我整了一大把,超大一把,险些放不进小锅里。我在吃了一会儿之后发现了两只蜗牛,一大一小,真好,不愧是纯天然无污染的菜!不用去法国就能吃到高级料理盐焗蜗牛,感恩老张的勤劳与细心,感谢大自然馈赠的野味山货。
③我可能是山猪吃不来细糠吧。新到手的零食拆开我就给发小装了一袋子,装完我开心地挨个品尝,,,我不理解,,,难道只有诡异的做法和恶魔般的口味才能配得上它们死贵死贵的价格吗?为什么要糟蹋粮食呢?你对得起死去的猪吗?这么难吃我是给还是不给啊,我已经纠结一天了,希望发小看到这条能给我个心理安慰[抱一抱][抱一抱]
①我娘说要清冰箱,用冷冻食材做了咖喱牛肉。即使是那么厚重的咖喱,我也吃着牛肉味不对。我问我娘这是啥时候买的牛肉,娘说过年买的,我说今年办年货我全程参与没买牛肉啊,娘说啊那就是去年的年货。。。。我说既然不想浪费那为啥不给狗吃,娘说你吃了没事再给狗吃,我质疑难道我不是家里心爱的小宝贝了嘛??娘慢条斯理地跟我分析,你拉肚不用管,狗拉肚一针80连打6天呢。。。。
②今天新搞来一个小锅,我用它煮发小给的汤达人,昨晚老张已经吃了一包汤达人,老张说发小给的生菜煮进去真滴好吃,昨天她都没吃够,不愧是自己种的。老张非常热情地给我整了一大把,超大一把,险些放不进小锅里。我在吃了一会儿之后发现了两只蜗牛,一大一小,真好,不愧是纯天然无污染的菜!不用去法国就能吃到高级料理盐焗蜗牛,感恩老张的勤劳与细心,感谢大自然馈赠的野味山货。
③我可能是山猪吃不来细糠吧。新到手的零食拆开我就给发小装了一袋子,装完我开心地挨个品尝,,,我不理解,,,难道只有诡异的做法和恶魔般的口味才能配得上它们死贵死贵的价格吗?为什么要糟蹋粮食呢?你对得起死去的猪吗?这么难吃我是给还是不给啊,我已经纠结一天了,希望发小看到这条能给我个心理安慰[抱一抱][抱一抱]
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