Wikimedia
Американские исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали систему, синтезирующую клеточные мембраны с метаболической активностью.
Ученых давно волнует вопрос, как в определенный момент неживые органические соединения дали начало первым формам жизни. Этот переход от неживой материи к живым организмам остается одним из нерешенных до сих пор вопросов.
Сейчас исследователи создают синтетические клетки, которые ведут себя как настоящие биологические. Ученые выделяют три ключевые особенности присущие живым организмам:
Большинство исследований было сосредоточено на компартментализации. Однако метаболизм является не менее важным. Именно метаболизм позволяет живым организмам размножаться, адаптироваться и эволюционировать, непрерывно перерабатывая молекулы в ответ на изменения во внешней среде.
«Клетки, лишенные метаболической сети, застревают — они не способны перестраиваться, расти или делиться. Жизнь сегодня находится на высоком эволюционном уровне, но мы хотим понять, может ли метаболизм происходить в очень простых химических системах до того, как произошла эволюция более сложных», — объясняет руководитель исследования, заведующий кафедрой химии и биохимии имени Мюррея Гудмана в Калифорнийском университете в Сан-Диего Нил Деварадж.
Во многих функциях клеток важную роль играют жирные соединения — липиды. Липидные мембраны служат барьерами во многих биологических клетках. Липидные мембраны динамичны и способны перестраиваться в ответ на потребности клетки.
Важным шагом в понимании эволюции живых клеток стало создание в лаборатории Девараджа системы, в которой липиды не только формируют мембраны, однако могут разрушать их путем метаболических процессов. Созданная система была абиотической, то есть использовала только неживую материю.
«Мы пытаемся ответить на фундаментальный вопрос: какие простейшие системы обладают свойствами жизни?», — отмечает первый автор исследования, научный сотрудник лаборатории Девараджа Алессандро Фракасси.
Созданный исследователями цикл использует химическое топливо для активации жирных кислот. После этого жирные кислоты объединяются с лизофосфолипидами, образуя фосфолипиды. Фосфолипиды спонтанно образуют мембраны, однако при отсутствии топлива распадаются и превращаются в жирные кислоты и лизофосфолипиды и цикл начинается заново.
После того, как исследователи продемонстрировали возможность создания синтетической клеточной мембраны, они планируют повышать сложность, пока не создадут что-то со значительно большим количеством свойств, которые ассоциируются с жизнью.
«Помимо прояснения того, как могла зародиться жизнь в абиотической среде, разработка искусственных клеток может повлиять на окружающий мир. Доставка лекарств, биопроизводство, восстановление окружающей среды, биомиметические датчики — все это станет возможным в ближайшие десятилетия, поскольку мы продолжаем углублять наше понимание того, как возникла жизнь на Земле. Возможно, мы не увидим подобных достижений еще 10 или 20 лет. Но нам нужно работать сегодня, потому что нам еще многому придется научиться», — подчеркивает Алессандро Фракасси
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Chemistry
Источник: SciTechDaily
Контент сайту призначений для осіб віком від 21 року. Переглядаючи матеріали, ви підтверджуєте свою відповідність віковим обмеженням.
Cуб'єкт у сфері онлайн-медіа; ідентифікатор медіа - R40-06029.