Phát sinh phi sinh học
Bao bọc: Hình thái học > Tế bào nguyên mẫu

Tế bào nguyên mẫu là một tập hợp lipid hình cầu, tự tổ chức, tự sắp xếp, được đề xuất như một bước đệm cho nguồn gốc của sự sống. Một câu hỏi trọng tâm trong quá trình tiến hóa là các tế bào nguyên mẫu đơn giản hình thành lần đầu và khác nhau như thế nào trong việc đóng góp sinh sản cho thế hệ sau thúc đẩy sự tiến hóa của sự sống. Mặc dù vẫn chưa đạt được một tế bào nguyên hàm chức năng trong môi trường phòng thí nghiệm, nhưng có những nhà khoa học cho rằng mục tiêu này hoàn toàn có thể đạt được.
Các túi tự lắp ghép là thành phần chủ yếu của tế bào nhân sơ. Định luật thứ hai của nhiệt động lực học yêu cầu vũ trụ vận động theo hướng mà entropy tăng lên, tuy nhiên sự sống được phân biệt bởi mức độ tổ chức tuyệt vời của nó. Do đó, một ranh giới là cần thiết để tách các quá trình sống khỏi vật chất không sống. Các nhà nghiên cứu Irene Chen và Szostak trong số những người khác, cho rằng các đặc tính hóa lý đơn giản của tế bào nguyên sinh cơ bản có thể làm phát sinh các hành vi thiết yếu của tế bào, bao gồm các hình thức sơ khai của cạnh tranh sinh sản khác biệt và tích trữ năng lượng. Những tương tác hợp tác như vậy giữa màng và các chất được bao bọc của nó có thể giúp đơn giản hóa quá trình chuyển đổi từ các phân tử tái tạo đơn giản sang các tế bào thực sự. Hơn nữa, sự cạnh tranh đối với các phân tử màng sẽ tạo lợi thế cho các màng ổn định, cho thấy một lợi thế chọn lọc cho sự phát triển của các acid béo liên kết chéo và thậm chí cả các phospholipid ngày nay. Sự bao bọc vi mô như vậy sẽ cho phép trao đổi chất bên trong màng, trao đổi các phân tử nhỏ nhưng ngăn cản sự di chuyển của các chất lớn qua màng. Những ưu điểm chính của việc đóng gói bao gồm tăng khả năng hòa tan của hàng hóa chứa bên trong viên nang và tích trữ năng lượng ở dạng gradient điện hóa.
Một cách tiếp cận khác đối với khái niệm về tế bào nguyên mẫu liên quan đến thuật ngữ "chemoton" (viết tắt của "Chemical automaton") dùng để chỉ một mô hình trừu tượng cho đơn vị cơ bản của sự sống do nhà sinh học lý thuyết người Hungary Tibor Gánti đưa ra. Nó là bản tóm tắt tính toán lâu đời nhất được biết đến của một tế bào nguyên mẫu. Gánti hình thành ý tưởng cơ bản vào năm 1952 và hình thành khái niệm này vào năm 1971 trong cuốn sách Các nguyên tắc của cuộc sống (ban đầu được viết bằng tiếng Hungary và chỉ được dịch sang tiếng Anh vào năm 2003). Ông phỏng đoán chemoton là tổ tiên ban đầu của tất cả các sinh vật, hoặc tổ tiên chung phổ quát cuối cùng.
Giả thiết cơ bản của mô hình chemoton là sự sống về cơ bản và về cơ bản phải có ba đặc tính: trao đổi chất, tự sao chép và một màng kép. Các chức năng trao đổi chất và sao chép cùng nhau tạo thành một hệ thống phụ tự xúc tác cần thiết cho các chức năng cơ bản của sự sống, và một màng bao bọc hệ thống con này để ngăn cách nó với môi trường xung quanh. Do đó, bất kỳ hệ thống nào có các đặc tính như vậy đều có thể được coi là còn sống, và nó sẽ chịu sự chọn lọc tự nhiên và chứa thông tin tế bào tự duy trì. Một số người coi mô hình này là một đóng góp đáng kể cho nguồn gốc của sự sống vì nó cung cấp một triết lý về các đơn vị tiến hóa.
Tuy nhiên, một nghiên cứu năm 2012 do Mulkidjanian thuộc Đại học Osnabrück dẫn đầu, cho thấy rằng các vũng hơi địa nhiệt ngưng tụ và làm mát trong đất liền có những đặc điểm lý tưởng cho nguồn gốc của sự sống. Vào năm 2002, các nhà khoa học đã xác nhận rằng bằng cách thêm đất sét montmorillonite vào dung dịch của các mixen acid béo (các quả cầu lipid), đất sét đã tăng tốc độ hình thành mụn nước lên gấp 100 lần. Hơn nữa, các nghiên cứu gần đây đã phát hiện ra rằng các hành động lặp đi lặp lại của quá trình mất nước và bù nước đã giữ lại các phân tử sinh học như RNA bên trong các tế bào lipid được tìm thấy trong các suối nước nóng và cung cấp các tiền đề cần thiết cho quá trình tiến hóa do chọn lọc tự nhiên.