《Nature Communications》浙江大学田兵教授等发文提出适应辐射的原始细胞模型
2023年12月6日，浙江大学生命科学学院生物物理研究所田兵教授、周如鸿教授和华跃进教授、中科院化学所乔燕研究员应用长光辰英核心产品——P300共聚焦拉曼光谱仪在《Nature Communications》杂志上联合发表了题为“An inorganic mineral-based protocell with prebiotic radiation fitness”的论文，提出适应辐射环境的原始细胞模型。
一、研究背景
生命起源假说认为原始地球中的火山和深海烟囱是生命起源的重要场所之一，经历无机物转变为有机物，进而出现生物大分子和复杂组装体系，最终出现原始的生命体，并可能具有类凝聚液滴的结构。原始细胞被认为可能出现在早期极端环境下的地球，具有远高于目前地球环境的强辐射环境，而这种辐射环境可能会对活性生物大分子造成辐射损伤，不利于原始生命的出现与演化，然而有关原始细胞如何适应辐射胁迫环境及其机制仍为待解之谜。
本研究提出了一种基于无机矿物质组装形成的具有电离辐射适应能力的原始细胞模型，揭示了由无机聚合物和寡肽分子或金属离子组装成的凝聚态液滴类细胞结构可能存在于原始地球，并通过该细胞模型中存在的一种非酶类抗氧化机制，在地球早期的极端环境中保护了其中生物活性分子免受辐射损伤，使早期生命的进化成为可能。
二、研究内容
本论文提出了一种由无机矿物质以及简单的生物分子组装而成的、具有辐射抗性的凝聚态液滴原始细胞模型（图1）。以往的文献报道中，原始火山活动可以将磷酸盐高温聚合生成一种极其简单的无机聚合物-多聚磷酸盐polyphosphate（PolyP），其可能比核酸和多肽出现得更早。本文研究表明，PolyP能够和在原始地质环境中如火山和深海地质中含有的二价金属离子通过液-液相分离作用形成凝聚态液滴，例如polyP-Mn液滴；同时PolyP也能与一些带正电荷的简单寡肽形成液滴，如polyP-RER液滴。
三、结论
该研究提供了一种原始细胞模型和适应极端环境的可能机制，有助于解释原始细胞在极端环境出现及演化的过程，同时该原始（人工）细胞也在合成生物学生物反应器或药物递送系统等方面具有广泛价值。
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-023-43272-5
P300作为一款高端科研级激光共聚焦拉曼光谱仪，集高灵敏度、高稳定性为一体，内置独特的多维校正装置，具备全自动数据采集、深度学习算法和HOOKE IntP智能分析等多项功能，是研究人员进行拉曼光谱分析的重要工具，可助力微生物的分类鉴定与代谢，细胞生长分化等相关科学问题的探索与研究。
