Название текста: Протоприоны как каркас для фосфолипидного бислоя и формирования ЦПМ.
ФИО автора: Алья Андрей Александрович.
Тип текста: тезисы модели абиогенеза, стадии образования протоклетки.
Дата написания текста: 26 июля 2024 года, 16:35.
Тема текста: абиогенез.
Контакты автора: andreyalexandrovich89@mail.ru
Поскольку при формировании мембраны из фосфолипидного бислоя по причине его гидрофобности в жидкости наиболее энергетически выгодна форма замкнутого пузыря-глобулы, то первичный бульон после их появления стал средой существования многочисленных фосфолипидных пузырьков. Однако, как показывают опыты по синтезу таких структур в лабораторных условиях, такая глобула недолговечна без структуры-стабилизатора по типу каркаса из любого полимера. В настоящее время у клеток имеется полноценный цитоскелет для стабилизации ЦПМ и система белковых канальцев для проникновения различных веществ внутрь клетки и вовне.
Однако в доклеточную, доэволюционную, абиогенную фазу развития жизнь, до собственно биологической эволюции, прото-ЦПМ могла быть стабилизирована лишь каким-то быстрорастущим в агрессивной химической среде полимерным каркасом по типу сетки, на которой липидный бислой удерживается по приблизительной аналогии того, как большая палатка с многочисленными креплениями на металлическом каркасе. Это позволяет липидам при самораспаде отдельных элементов ЦПМ заново собираться заново в новую составляющую мембраны на «креплениях».
Такими биополимерами, образующими внутренний каркас протоклетки, могли быть исключительно белковые молекулы, синтезирующиеся внутри неё посредством произвольной, хаотической полимеризации. Аминокислоты могли попадать внутрь протоклетки, как и все остальные мономеры, единственно проходя через самопроизвольные разрывы в фосфолипидном бислое, из первичного бульона. Причина невозможности прохода иным способом на данном этапе развития протожизни: значительная гидрофильность моносахаридов и аминокислот, а фосфолипидный бислой химически гидрофобный с обеих сторон.
Однако это означает, что структуры-каркасы могут синтезироваться только внутри, и не попадать в готовом виде из первичного бульона, ибо разрушение прото-ЦПМ в той степени, которая позволит проникать внутрь крупным молекулам, уничтожит глобулу самой протоклетки.
Обоснование, почему каркас образован именно белками, следующее. Нуклеиновые кислоты, которые на относительно позднем этапе формирования собственно жизни станут источником наследственной информации, в данный момент образуют примитивные, сугубо фиблиллярные, нитяные структуры без «жёсткости» и поэтому неспособны стать каркасом протоклетки. По этой причине они исключаются.
Углеводы исключаются по причине отсутствия их в качестве каркаса цитоскелета в современных клетках и по причине использования истинно углеводных полимеров уже эукариотами. Клеточная стенка многих прокариот вообще слизистая капсула из протеина, а оболочка из пептитдогликана, он же муреин, у большинства современных прокариот – переходная стадия от белковой клеточной оболочки к углеводной у высших растений и водорослей, включая простейших.
Более того, чем «ниже» на эволюционном древе само растение, тем большую структурную составляющую его клеточной оболочки занимает именно протеиновый комплекс, а не углеводы. Что означает начало использования полимерных углеводов, а именно предшественника целлюлозы и декстрана, а потом и их самих, уже на относительно поздних этапах эволюции полноценных живых организмов. Как и то, что собственно растения – одна из наиболее молодых групп живых организмов на Земле, поскольку основная часть их таксонов и особенностей биохимии и физиологии сформировались после выхода растений на сушу в фанерозое.
Таким образом, методом исключения можно вычислить, что каркас протоклетки был белковым. Однако белки должны были обладать свойствами, отдалённо напоминающие таковые у прионных белков: самосинтез в значительно сходные между собой связанные в трёхмерную «сеть» структуры, а также склонность к значительной агрегации с прото-ЦПМ. На основании этого сходства правомочно называть основные белки протоцитоскелета «протоприоны».
Такая протоклетка будет способна к примитивному, амитотическому делению, а сами протоприоны за счёт агрегации будут способны связывать и другие компоненты, из которых в будущем образуются органеллы собственно клеток.
Дальнейшая «задача» в появлении жизни из протоклеток – появление энзимов, без которых более сложные биохимические процессы, чем описанное выше, маловероятны или невозможны принципиально. Например, передача наследственной информации: её наличие на специализированном «носителе» и энзиматическая система для её прочтения.
