現代の細胞は生物界のオーバーアチーバーだ。内部の足場、厳密に制御された化学プロセス、そしてすべての遺伝子説明書。しかし、最も初期の細胞のような構造は？ 基本的には、大言壮語する脂っこい泡だった。それらの単純なプロトセルが今日見られる複雑な細胞機械に進化した方法を理解することは、生命起源研究における中心的な頭痛の種だった。

東京科学大学地球生命研究所（ELSI）の最近の研究は、推測をやめて凍結を始めることにした。一つの壮大な理論を提案する代わりに、彼らはモデルプロトセル（大きな単層リポソーム、LUV）を、POPC（1-パルミトイル-2-オレオイル-グリセロ-3-ホスホコリン；16:0-18:1 PC）、PLPC（1-パルミトイル-2-リノレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン；16:0-18:2 PC）、DOPC（1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン；18:1 (D9-cis) PC）の3種類のリン脂質を使って構築した。「現代の細胞との化学構造の連続性、原始地球条件下での利用可能性、必須内容物の保持能力から、膜成分としてホスファチジルコリン（PC）を使用しました」と、ELSIの博士課程学生で主著者の篠田達也氏は述べた。二重結合の微妙な違いにより、一部の膜は硬く（POPC）、他は柔らかく（PLPCとDOPC）なった。

次に、凍結/融解サイクル（F/T）が来た。これは古代地球の温度の気まぐれを模倣している。3サイクル後、POPCに富む小胞はただ集まっただけで融合しなかった。しかし、PLPCとDOPCの小胞は融合してより大きな区画になった。PLPCが多いほど、融合も多かった。「氷晶形成のストレス下で、膜は不安定化または断片化し、融解時に構造再編成が必要になります」と、ELSIの研究者野田夏実氏は説明した。翻訳すると、柔らかい膜は凍ったときに融合するのが得意で、融合こそが散在する有機分子が混ざり合い、生命への化学反応を開始させる方法である。

チームはまた、DNA保持をテストした。PLPC小胞は、凍結前でさえ、POPC小胞よりもDNAを捕捉して保持した。繰り返しサイクルの後も、より多くのDNAを保持していた。これは、乾燥した水たまりや熱水噴出孔だけでなく、氷の環境が生命のゆりかごであった可能性を示唆している。凍結/融解サイクルは分子を濃縮し、融合を促進するが、流動性の膜は漏れのリスクがある。バランスがすべてだ。

「F/Tによって成長した小胞の世代を超えた再帰的選択は、浸透圧や機械的せん断などの分裂機構を統合することで実現されるかもしれません」と、ELSIの教授で主任研究員の松浦友晃氏は述べた。平たく言えば、単純な凍結と融解が、基本的な泡をダーウィン進化が可能な最初の細胞へと押し上げた可能性がある。次に車のフロントガラスから氷を削るとき、あなたはすべての生命の起源の物語を目撃しているかもしれないことを思い出してほしい。