地球上最初的細胞——“原始細胞”被認為是現代活細胞的祖先，是由脂質雙層膜包圍的囊泡，與第一個單細胞的共同祖先有潛在的相似之處。據9月3日發表在《生物物理學期刊》上的一項新研究表明，一種簡單的機制可能是原始細胞生長和自我複製的基礎。根據模型，推動原始細胞生長和繁殖的主要力量，是圓柱形原始細胞內部化學活動引起的內外溫差。
該論文的作者羅曼·阿塔爾表示，確定推動細胞分裂的主要力量很重要，因為癌症的特點就是癌細胞不受控制地分裂，同時，這對於理解生命的起源也很關鍵。
一個細胞分裂成兩個子細胞需要許多生化和機械過程的同步，這些過程涉及細胞內的細胞骨架結構。但在生命史上，如此複雜的結構是一種“高科技奢侈品”，一定比分裂的能力出現的晚得多。在基因、RNA、酶和所有今天存在的複雜細胞器出現之前，原始細胞必須使用簡單的分裂機制來確保它們的繁殖，即使是在最基本的自主生命形式中，也是如此。
這項新的研究中，阿塔爾提出了一個基於以下觀點的模型：早期的生命形式是包含特定化學反應網絡的簡單囊泡——現代細胞新陳代謝的前體，而構成脂質雙層膜的分子是通過全局放熱或釋放能量的化學反應在原細胞內合成的。
內部溫度的緩慢升高迫使最熱的分子從雙層磷脂膜的內膜小葉移動到外膜小葉。這種不對稱的運動使外葉比內葉生長得更快。這種差異生長增加了平均曲率，並放大了原始細胞的局部收縮，直到它一分為二。分裂發生在最熱的區域附近，即在細胞中間附近。
阿塔爾表示，以上的情景可被視為有絲分裂的“始祖”，“由於沒有40億年前的生物檔案，我們不知道第一個單細胞的共同祖先到底包含什麼，但它很可能是一個被脂質雙層膜包圍的囊泡，裡面存在一些放熱的化學反應”。
儘管該模型純粹是理論上的，但可以在實驗室進行測試。例如，人們可以使用熒光分子來測量真核細胞內的溫度變化，其中線粒體是主要的熱源，產生的波動可能與有絲分裂的開始和線粒體網絡的形狀有關。
阿塔爾說，如果未來證實了這一點，該模型將具有多方面的重要意義：一是推動生命發展的力量從根本上來說很簡單；另一個是，溫度梯度在生化過程中很重要，細胞可以像熱機器一樣運作。