Context
Arran de la formació d’algunes molècules amb una regió o extrem hidròfug i una altra regió hidròfila i de la seva associació per formar làmines de dues capes, es va aconseguir la formació de membranes cel·lulars dobles, imprescindibles per obtenir la integritat individual de protocèl·lules i cèl·lules i la configuració de compartiments diferents especialitzats per fer funcions variades.
Membranes
La gràcia d’aquesta diferenciació cel·lular es basa en la proximitat, barreja i diguem-ne dissolució mútua dels extrems hidròfugs de les molècules (fosfolípids) de cada capa mentre que els respectius extrems hidròfils queden dirigits un cap a la solució iònica d’un costat (diem l’extern) i l’altre cap a la solució de l’altre costat (diem l’intern) de la nova membrana.
Quan aquestes làmines dobles, en plegar-se, entrar en contacte els seus extrems i fusionar-se per coalescència com gotetes d’oli sobre la sopa, vàrem tenir els primers liposomes, alguns de petits dintre d’altres més grans i finalment protocèl·lules. Aquest conjunt de membranes podien segregar parcialment, i també completament, compartiments específics amb altes concentracions de molècules diferents, que podien interaccionar més fàcilment en (dintre) aquests espais restringits. La presència en aquests entorns d’ions i molècules facilitadores amb certa capacitat catalítica, molt probablement va permetre aviat l’obtenció de diferents molècules per a ser provades en la seva funcionalitat, i molt en particular aquelles relacionades amb la producció d’àcids nucleics i proteïnes primordials.
Per altra banda, la fragmentació i la coalescència posterior d’aquests sacs lipídics va permetre ben segur la proliferació d’unitats de diferent mida i complexitat i la dispersió i redistribució de les noves molècules formades en el seu mitjà intern. La fragmentació i fusió de membranes va estar en l’origen dels mecanismes actuals d’exo-endocitosi de vesícules per a la secreció i captació de materials diversos per part de les cèl·lules. Mecanismes que han esdevingut molt sofisticats actualment com per exemple en les zones actives de les sinapsis on se secreten els neurotransmissors.
La tendència inevitable a l’associació de molècules hidròfugues per formar membranes i a l’associació estereoespecífica entre molècules catalítiques i possibles substrats, és una mostra més de la tendència espontània a la complexitat que domina l’evolució dels organismes.
Seguint la tendència s’ha aconseguit crear compartiments per separar o acostar molècules i construir protocèl·lules i cèl·lules amb molècules cada vegada més especialitzades, catalítiques, energètiques, estructurals, etc. També molècules polimèriques capaces de portar una gran quantitat d’informació amb la repetició i combinació d’uns pocs elements estructurals i també replicar-se elles mateixes i copiar la informació. Així és que en l’origen tenim membranes lipídiques i compartiments per un costat i producció, diferenciació i interacció de tota mena de molècules diguem-ne de manteniment, catalítiques, estructurals i portadores d’informació per l’altre.
I ara què podem dir des del punt de vista de la comunicació en els nous organismes per garantir la coordinació de la naixent complexitat?
Les membranes lipídiques es poden fusionar entre elles, trencar i tornar a tancar si les condicions del mitjà ho permeten (per exemple la concentració favorable d’ions com el calci que actua com un element estabilitzador dels fosfolípids) i això pot permetre la captació de l’exterior i la disseminació de molècules i components (per aquesta situació passen per exemple els glòbuls vermells quan es formen en el moll de l’os).
També fusions de membrana permanents entre cèl·lules individuals amb l’aparició de molècules estabilitzadores, algunes amb una estructura de canals formant un conjunt de comunicació de petites molècules i ions (els nexes o gap junctions).
Ja en grups de cèl·lules properes en suspensió o agrupades en els primers organismes pluricel·lulars varen evolucionar molècules receptores de mediadors externs provinents d’altres cèl·lules. Amb aquesta nova capacitat podem trobar un dels primers nivells de comunicació cel·lular. Per comunicar fa falta secreció de mediadors per part d’una cèl·lula i que puguin ser reconeguts per receptors en, sobretot, la membrana, d’altres cèl·lules.
Receptors de mediadors provinents d’altres cèl·lules, acoblats a vies o cascades moleculars intracel·lulars va ser un dels primers mecanismes de comunicació tant entre cèl·lules disperses com en les primeres colònies pluricel·lulars. Aquest mecanisme és la base de totes les formes de comunicació actualment i molt en particular, inicialment, la comunicació hormonal per un sistema circulatori extensiu.