Pesquisadores do Earth-Life Science Institute em Tóquio demonstraram, por meio de experimentos, que o congelamento e o descongelamento repetidos poderiam ter impulsionado o crescimento e a fusão de estruturas primitivas semelhantes a células na Terra primitiva. Vesículas feitas com certos lipídios fundiram-se em compartimentos maiores e retiveram DNA de forma mais eficaz durante esses ciclos. As descobertas sugerem que ambientes gelados desempenharam um papel na origem da vida.
Uma equipe liderada por Tatsuya Shinoda no Earth-Life Science Institute (ELSI), no Institute of Science Tokyo, criou grandes vesículas unilamelares (LUVs) usando três tipos de fosfolipídios: POPC, PLPC e DOPC. Essas protocélulas modelo mimetizaram compartimentos simples que envolviam moléculas orgânicas na Terra antiga. Os pesquisadores as expuseram a ciclos repetidos de congelamento e descongelamento para simular as condições ambientais primitivas. Shinoda explicou: 'Usamos fosfatidilcolina (PC) como componentes da membrana, devido à sua continuidade estrutural química com células modernas, disponibilidade potencial em condições prebióticas e capacidade de retenção de conteúdos essenciais'. Após três ciclos, as vesículas ricas em POPC agruparam-se, mas não se fundiram totalmente, enquanto aquelas com PLPC ou DOPC fundiram-se em estruturas maiores. Quanto mais PLPC presente, maior a fusão. Natsumi Noda observou: 'Sob o estresse da formação de cristais de gelo, as membranas podem ficar desestabilizadas ou fragmentadas, exigindo reorganização estrutural durante o descongelamento. A organização lateral frouxamente empacotada, devido ao maior grau de insaturação, pode expor mais regiões hidrofóbicas durante a reconstrução da membrana, facilitando interações com vesículas adjacentes e tornando a fusão energeticamente favorável'. As vesículas de PLPC também capturaram e retiveram o DNA melhor do que as de POPC, mesmo antes dos ciclos e especialmente depois deles. A fusão permitiu a mistura de conteúdos, potencialmente possibilitando uma química complexa. O estudo propõe que ambientes gelados com ciclos de congelamento e descongelamento podem ter servido como um berço para a vida, ao lado de locais tradicionais como fontes hidrotermais. Tomoaki Matsuura, o investigador principal, concluiu: 'Uma seleção recursiva de vesículas crescidas por ciclos de congelamento/descongelamento ao longo de sucessivas gerações pode ser realizada integrando mecanismos de fissão, como pressão osmótica ou cisalhamento mecânico. Com o aumento da complexidade molecular, o sistema intravesicular, ou seja, a função codificada por genes, pode finalmente assumir a aptidão protocelular, levando consequentemente ao surgimento de uma célula primordial capaz de evolução darwiniana'. A pesquisa foi publicada na Chemical Science.
