현대 세포는 생물학계의 과잉 성취자다. 내부 뼈대, 엄격하게 통제된 화학 과정, 모든 것에 대한 유전적 지침서를 갖추고 있다. 하지만 최초의 세포 유사 구조는? 그들은 기본적으로 과대망상을 가진 기름진 방울이었다. 그 단순한 원시 세포가 오늘날 우리가 보는 복잡한 세포 기계로 진화한 방식을 이해하는 것은 생명의 기원 연구에서 핵심적인 골칫거리였다.

도쿄공대 지구생명과학연구소(ELSI)의 최근 연구는 추측을 멈추고 얼리기 시작했다. 하나의 거대한 이론을 제안하는 대신, 그들은 세 가지 유형의 인지질(POPC, PLPC, DOPC)을 사용하여 모델 원시 세포(대형 단층 소포, LUV)를 구축했다. "우리는 현대 세포와의 화학적 구조적 연속성, 원시 조건에서의 잠재적 가용성, 필수 내용물 보유 능력 때문에 막 구성 요소로 포스파티딜콜린(PC)을 사용했습니다"라고 ELSI의 박사 과정 학생이자 주 저자인 시노다 타츠야가 말했다. 이중 결합의 미묘한 차이로 인해 일부 막은 단단하고(POPC), 다른 막은 유연해졌다(PLPC 및 DOPC).

그리고 나서 동결/해동 주기가 왔다. 고대 지구의 온도 변덕을 모방한 것이다. 세 번의 주기 후, POPC가 풍부한 소포는 그냥 함께 모여들기만 했을 뿐 합쳐지지 않았다. 그러나 PLPC와 DOPC 소포는 더 큰 구획으로 융합되었다. PLPC가 많을수록 융합도 더 많았다. "얼음 결정 형성의 스트레스 하에서 막은 불안정해지거나 조각날 수 있으며, 해동 시 구조적 재조직이 필요합니다"라고 ELSI 연구원 노다 나츠미가 설명했다. 번역하자면: 유연한 막은 얼음이 생길 때 합쳐지는 데 더 능숙하다. 그리고 융합은 흩어진 유기 분자들이 섞여 잠재적으로 생명을 향한 화학을 시작하는 방식이다.

팀은 또한 DNA 보유 능력을 테스트했다. PLPC 소포는 POPC 소포보다 DNA를 더 잘 가두고 유지했으며, 심지어 얼리기 전에도 그랬다. 반복된 주기 후에도 그들은 여전히 더 많은 DNA를 붙잡고 있었다. 이는 건조한 웅덩이나 열수 분출구뿐만 아니라 얼음 환경이 생명의 요람이 될 수 있었음을 시사한다. 동결/해동 주기는 분자를 농축하고 융합을 촉진하지만, 유동성 막은 누출 위험이 있다. 균형이 모든 것이다.

"연속적인 세대에 걸친 동결/해동 유도 성장 소포의 재귀적 선택은 삼투압이나 기계적 전단과 같은 분열 메커니즘을 통합함으로써 실현될 수 있습니다"라고 ELSI 교수이자 수석 연구원인 마츠우라 토모아키가 언급했다. 평범한 영어로: 단순한 동결과 해동이 기본적인 거품을 다윈 진화가 가능한 최초의 세포로 밀어넣었을 수도 있다. 그러니 다음에 차 앞유리에서 얼음을 긁어낼 때, 당신이 모든 생명의 기원 이야기를 목격하고 있을지도 모른다는 것을 기억하라.