Kdo přišel první – membrány, nebo nukleové kyseliny?

Otázka z titulku je stará snad jako molekulární biologie sama. Nedávno se objevila významná studie podporující hypotézu, že vzniku života předcházela existence váčků složených z poměrně jednoduchých mastných kyselin a alkoholů. Již před dvěma lety se podařilo prokázat, že makromolekuly obsažené v lipidických váčcích (lipozomech) se mohou replikovat efektivněji než ty, které se nacházejí volně v okolním roztoku. O lipozomech složených z krátkých mastných kyselin a alkoholů se předpokládá, že mohly vznikat samovolně ještě před tím, než se objevily první živé organismy.

O spontánním transportu molekul, jako jsou nukleotidy či aminokyseliny, se soudilo, že je až bilionkrát pomalejší než transport nenabitých malých molekul, jako je voda nebo oxid uhličitý. Moderní buňky tento problém řeší přítomností transportních proteinů ve svých membránách. Primitivní buňky jej mohly řešit tím, že jejich membrána nebyla složena jen z fosfolipidů (jak se dříve předpokládalo), ale navíc ze směsi mastných kyselin, alkoholů a monoglyceridů. Současná studie ukazuje, že tento typ membrány je dobře propustný pro malé molekuly typu ribózy, nebo rovnou pro celé nukleotidy (základní stavební jednotky nukleových kyselin). Naopak ale jsou buňky schopny uvnitř své membrány zadržovat oligonukleotidy, tj. krátké lineární úseky polymerovaných nukleotidů. Ty se pak v uměle vytvořených váčcích dokážou dokonce i spontánně prodlužovat.

Co z výsledků plyne? Primitivní buňky mohly z okolního prostředí získávat nejrůznější živiny i v nepřítomnosti makromolekulárních transportních mechanismů běžných u dnešních buněk. Primitivním buňkám bylo tak umožněno stát se heterotrofy (jejich zdrojem uhlíku mohly být i organické látky). Nové výsledky výrazně zjednodušují tvorbu hypotéz o vzniku života, popíraj totiž jak nutnost vzniku složitého aparátu pro přeměnu anorganických látek v organické, tak jejich problematické zadržování v buňce. (Nature 454, 122–125, 2008; Science 314, 1558–1559, 2006)