یک رویداد مهم دیگر در منشا حیات ضروری بود: فرگشت غشای سلولی.

ظهور و توسعه غشاء برای فرگشت سلولی به عنوان کوچک‌ترین واحد حیات ضروری بود، دانشمندان فسیل‌هایی را کشف کرده‌اند که ممکن است آثار بجا مانده از سلول‌های اولیه باشد.

حیات؛ از محیط درون واحدهای تعریف‌شده ساختاری به نام سلول ناشی می‌شود. محتوای داخلی یک سلول با یک مانع خاص از محیط غیر بیولوژیک جدا می‌شود: یک غشای بیولوژیک.
غشاء تنها یک مانع نیست بلکه تنظیم کننده ورود و خروج به سلول نیز هست. این نقش غشاء بسیار حائز اهمیت است چراکه باعث می‌شود درون سلول یک ترکیب شیمیایی را حفظ کند که متفاوت از خارج است.

غشاء‌ها از لحاظ ساختاری به‌همان اندازه کارکردهایشان متنوع و متفاوت هستند اما با این وجود یکسری ویژگی‌های مهم و مشترک دارند:

1/غشاء‌ها ساختارهای ورقه‌ای با ضخامت 6 تا 10 نانومتر هستند.
2/غشاء‌ها غالبا از لیپیدها و پروتئین‌ها تشکیل شده‌اند، نسبت جرم لیپیدها به پروتئین‌ها در دامنه 1:4 تا 4:1 است؛ همچنین غشاء‌ها دارای کربوهیدرات هم هستند که این کربوهیدرات‌ها با لیپیدها و پروتئین‌ها در ارتباط هستند.
3/لیپیدهای غشایی مولکول‌هایی کوچک هستند که دارای دو بخش هیدروفیل(آب‌دوست) و هیدروفوب(آب‌گریز) هستند.
4/پروتئین‌های غشایی عملکردهای گوناگونی دارند: به‌عنوان پمپ‌ها، کانال‌ها، گیرنده‌های اطلاعاتی و مبدل‌های انرژی و آنزیم‌ها؛ پروتئین‌ها در لابه‌لای لایه‌های لیپیدی وجود دارند و این محیط مناسبی برای عملکردهای آن‌ها ایجاد می‌کند.
5/غشاء‌ها ساختارهایی غیر کووالان هستند؛ مولکول‌های پروتئین و لیپید درکنار هم توسط بسیاری از برهمکنش‌های غیر کووالان نگهداری می‌شوند و عمل می‌کنند.
6/غشاء‌ها ساختارهایی نامتقارن هستند. دو سمت غشاءهای بیولوژیک همیشه با هم تفاوت دارند.
7/غشاء‌ها ساختارهایی سیال هستند؛ مولکول‌های لیپیدی و پروتئین‌ها انتشار جانبی سریعی در صفحه غشاء دارند.
8/اغلب غشاءهای سلولی از لحاظ الکتریکی پلاریزه(قطبی) هستند؛ بار داخل غشاء منفی (معمولا 60 میلی‌ولت) است؛ پتانسیل غشاء در حمل و نقل و تبدیل انرژی نقشی کلیدی بازی می‌کند.

اولین سلول غشاء دار چگونه پدیدار شد؟


جک ژوستاک به‌همراه همکارانش در دانشگاه هاروارد یک مدل آزمایشگاهی ارائه کردند که بینش‌هارا نسبت به منشاء سلول‌ها تغییر داد و به‌درک نحوه بوجود آمدن آن‌ها کمک کرد.

آن‌ها در ابتدا اسیدهای چرب (که می‌توانند در آزمایشات پری‌بیوتیک بوجود بیابند) را به آب اضافه کردند.
اسیدهای چرب یک ویژگی مهم دارند، آن‌ها امفی‌پاتیک(دوگانه دوست) هستند؛ اسید‌های چرب دارای یک سر هیدروفیل(آب‌دوست) و یک دم هیدروفوب(آب‌گریز) هستند.

این اسیدهای چرب زمانی که در آب وجود داشته باشند، تشکیل یک حلقه می‌دهند؛ سر هیدرفیل به‌سمت بیرون قرار می‌گیرد که با آب تعامل دارد و دم‌ هیدروفوب به‌سمت داخل دور از مولکول‌های آب، ساختاری بنام "میسل" را بوجود می‌آورند.(به‌شکل توجه کنید) :

دیاگرام یک برش از یک میسل _ اسیدهای چرب یونیزه به‌راحتی این ساختمان‌هارا شکل می‌دهند.

اگر مقداری آب در میان این اجتماع گرفتار شود، چه اتفاقی می‌افتد؟
در این وضعیت دم آب‌گریز در تعامل با آب قرار می‌گیرد که البته وضعیتی ناپایدار است. چاره‌کار چه می‌تواند باشد؟ شکل‌گیری لایه دوم اسیدهای چرب!
این دولایه لیپیدی، سرهای قطبی اسیدهای چرب که هم به سمت بیرون و هم به سمت داخل قرار دارند را داراست.(به‌شکل توجه کنید) :

این ساختارهای پر شده از آب که توسط غشا دولایه لیپیدی محدود می‌شوند، بسیار شبیه به سلول‌های زنده هستند.
دانشمندان از این محفظه‌ها به‌عنوان "پروتوسل" یاد می‌کنند.

پروتوسل: سلول اولیه/ابتدایی

پروتوسل دارای چنین ویژگی‌هایی است:

مدلی از یک پروتوسل.

تصویری با کیفیت مطلوب از یک پروتوسل.

دوستان توجه کنید این تصاویر شبیه‌سازی شده هستند.

مواد مغذی و نوکلئوتیدها از غشاء عبور می‌کنند و وارد محیط داخلی می‌شوند، جایی که اران‌ای حاضر است. مولکول‌های درشت نمی‌توانند از غشاء عبور کنند اما درعوض، ریزمولکول‌ها مانند قندها و نوکلئوتیدهای منفرد می‌توانند. نوکلئیک اسیدها در داخل پروتوسل می‌توانند با استفاده از نوکلئوتیدها از بیرون تکثیر شوند.

هنگامی که محققان یک رشته اسید نوکلئیک کوتاه را در داخل پروتوسل قرار دادند و نوکلئوتیدها را به محیط آبی خارج اضافه کردند، نوکلئوتیدها از حائل عبور کرده وارد پروتوسل شده و به زنجیره‌های پلی‌نوکلئوتیدی جدید ملحق شدند. این تکثیر که می‌تواند بدون کاتالیزور پروتئینی رخ دهد، ممکن است اولین قدم به سوی تکثیر سلولی باشد.

آیا این پروتوسل‌ها سلول‌های حقیقی هستند و دولایه لیپیدی تولید شده در این آزمایش‌ها یک غشای سلولی واقعی است؟ البته که نه!

پروتوسل‌ها نمی‌توانند به طور کامل تکثیر شوند و یا قادر به انجام تمام واکنش‌های متابولیکی‌ای باشند که در سلول‌های مدرن رخ می‌دهند. لیپیدهای دولایه ساده دارای تعداد کمی از کارکردهای پیچیده غشاء‌های سلولی مدرن بودند.

شباهت‌های پروتوسل با سلول‌های مدرن:

1/پروتوسل‌ها می‌توانند به‌عنوان یک سیستم سازمان‌یافته از اجزا عمل بکنند.
2/دارای یک فضای داخلی متمایز از خارج هستند.
3/قابلیت تکثیر دارند(بصورت محدود).
و موارد دیگر...

به‌این شکل بود که پایه حیات در 3.5 تا 4 میلیارد سال قبل شکل گرفت و تابه امروز تحت تاثیر تغییرات تکاملی/فرگشتی این تنوع عظیم را در جانداران بوجود آورد.
باشد که تا همیشه در مسائل طبیعی پیرو توضیحات علمی باشیم ونه افسانه‌سازی و خرافات مردمان گذشته.