【ELSI】環境が駆動する原始細胞の「成⻑・選択・遺伝」の究明へ

－凍結・融解が、さまざまな脂質組成の膜区画のふるまいに与える影響を探索－

東京科学大学（Science Tokyo） 生命理工学院 生命理工学系の篠田達也大学院生（博士後期課程2年）、同未来社会創成研究院 地球生命研究所（ELSI）の野田夏実研究員、松浦友亮教授らの研究チームは、同研究所の関根康人教授らとの共同研究で、凍結・融解を繰り返す環境条件が原始細胞の「成長・選択・遺伝」を駆動する可能性を実験で示しました。

細胞の内部と外部を膜で隔てる区画構造は、生命の重要な特徴の一つです。そのため、生命誕生の初期段階には、既に膜区画構造を持つ原始細胞が存在したと考えられています。しかし、現存の細胞の成長・分裂や遺伝情報の複製・継承といった、進化を担う機構は複雑なため、原始細胞がどのような機構で進化し、生命に至りえたのかは、極めて難しい問題です。

原始細胞は、現代の細胞に比べて外部環境の影響をより強く受けたと考えられます。そこで本研究では、凍結・融解という環境条件が原始細胞の挙動に与えうる影響を、リン脂質で作製した区画で調べました。凍結・融解後、複数の区画が膜分子や内部成分を融合させながら大きくなる現象が観察されました【成長】。また、この区画の成長のしやすさはリン脂質の僅かな分子構造の違いで大きく異なることが分かりました。さらに、異なる膜分子からなる区画の集団を凍結・融解させると、成長した区画は、特定の膜分子に富むだけでなく【選択】、内包成分は、特定の区画由来のDNA分子に偏っていました【遺伝】。本成果は、膜区画の組成と外部環境との相互作用が原始的な進化を駆動した可能性を示すものです。

本成果は、10月31日付（英国時間）で「Chemical Science」誌に公開されました。

Tatsuya Shinoda, Natsumi Noda, Takayoshi Watanabe, Kazumu Kaneko, Yasuhito Sekine and Tomoaki Matsuura. Compositional selection of phospholipid compartments in icy environments drives the enrichment of encapsulated genetic information. Chemical Science. DOI：10.1039/D5SC04710B

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