科学家提出新模型有助于理解分子自组织成生命结构的过程

来源：cnBeta 　2023-08-07 11:58:13

(资料图片)

一个新模型有助于理解分子自组织成生命结构的过程。生命出现的一个潜在假设涉及相互关联的分子自组装成类似细胞液滴的结构。这些特定的分子组可以建立最早的自我复制代谢循环，这是生物系统普遍存在的一个特征，在所有生命形式中都是一致的。根据这一范式，最早的生物分子需要通过缓慢和整体效率低下的过程聚集在一起。

这种缓慢的集群形成似乎与生命出现的速度不符。MPI-DS 生命物质物理系的科学家们现在提出了一个替代模型，可以解释这种集群的形成，从而解释形成生命所需的化学反应的快速发生。

这项研究的第一作者文森特-瓦赞-雷布尔（Vincent Ouazan-Reboul）说："为此，我们考虑了不同的分子，在一个简单的新陈代谢循环中，每个物种都会产生下一个物种所需的化学物质。"

"模型中的唯一要素是分子的催化活性、分子跟随其产生和消耗的化学物质浓度梯度的能力，以及循环中分子顺序的信息，"他继续说。

一个新模型描述了参与代谢循环的催化剂的自组织过程。不同种类的催化剂（以不同颜色表示）形成簇群，并能相互追逐。资料来源：MPI-DS / LMP

因此，该模型显示了包括各种分子物种在内的催化簇的形成。此外，集群的增长速度呈指数级增长。因此，分子可以快速、大量地组装成动态结构。

"此外，参与新陈代谢循环的分子种类数量对所形成的簇的结构起着关键作用，"MPI-DS 主任 Ramin Golestanian 总结道："我们的模型提出了大量复杂的自组织方案，并对奇数或偶数参与物种的功能优势做出了具体预测。值得注意的是，我们新提出的方案所需的非互惠相互作用普遍存在于所有代谢循环中。"

在另一项研究中，作者发现，在小型代谢网络中集群并不需要自我吸引。相反，网络效应甚至可以使自我排斥的催化剂聚集在一起。由此，研究人员证明了复杂的相互作用可以产生自组织结构的新条件。

总之，这两项研究的新发现为复杂生命如何从简单分子中产生的理论增添了另一种机制，并更广泛地揭示了参与代谢网络的催化剂如何形成结构。

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