Wikimedia
Американські дослідники з Каліфорнійського університету у Сан-Дієго розробили систему, що синтезує клітинні мембрани з метаболічною активністю.
Науковців давно хвилює питання, як в певний момент неживі органічні сполуки дали початок першим формам життя. Цей перехід від неживої матерії до живих організмів залишається одним з невирішених досі питань.
Наразі дослідники створюють синтетичні клітини, які поводяться як справжні біологічні. Науковці виділяють три ключові особливості притаманні живим організмам:
Більшість досліджень була зосереджена на компартменталізації. Однак метаболізм є не менш важливим. Саме метаболізм дозволяє живим організмам розмножуватись, адаптуватись та еволюціонувати, безперервно переробляючи молекули у відповідь на зміни у зовнішньому середовищі.
«Клітини, позбавлені метаболічної мережі, застрягають — вони не здатні перебудовуватися, рости чи ділитися. Життя сьогодні знаходиться на високому еволюційному рівні, але ми хочемо зрозуміти, чи може метаболізм відбуватися в дуже простих хімічних системах до того, як відбулася еволюція складніших», — пояснює керівник дослідження, завідувач кафедри хімії та біохімії імені Мюррея Гудмана у Каліфорнійському університеті в Сан-Дієго Ніл Деварадж.
У багатьох функціях клітин важливу роль відіграють жирні сполуки — ліпіди. Ліпідні мембрани слугують бар’єрами у багатьох біологічних клітинах. Ліпідні мембрани динамічні та здатні перебудовуватися у відповідь на потреби клітини.
Важливим кроком у розумінні еволюції живих клітин стало створення у лабораторії Девараджа системи, у якій ліпіди не тільки формують мембрани, однак можуть руйнувати їх шляхом метаболічних процесів. Створена система була абіотичною, тобто використовувала лише неживу матерію.
«Ми намагаємося відповісти на фундаментальне питання: які найпростіші системи мають властивості життя?», — зазначає перший автор дослідження, науковий співробітник лабораторії Девараджа Алессандро Фракассі.
Створений дослідниками цикл використовує хімічне паливо для активації жирних кислот. Після цього жирні кислоти об’єднуються з лізофосфоліпідами, утворюючи фосфоліпіди. Фосфоліпіди спонтанно утворюють мембрани, однак за відсутності палива розпадаються і перетворюються на жирні кислоти та лізофосфоліпіди і цикл починається заново.
Після того, як дослідники продемонстрували можливість створення синтетичної клітинної мембрани, вони планують підвищувати складність, поки не створять щось із значно більшою кількістю властивостей, які асоціюються із життям.
«Окрім прояснення того, як могло зародитися життя в абіотичному середовищі, розробка штучних клітин може вплинути на навколишній світ. Доставка ліків, біовиробництво, відновлення навколишнього середовища, біоміметичні датчики – все це стане можливим у найближчі десятиліття, оскільки ми продовжуємо поглиблювати наше розуміння того, як виникло життя на Землі. Можливо, ми не побачимо подібних досягнень ще 10 чи 20 років. Але нам потрібно працювати сьогодні, тому що нам ще багато чого доведеться навчитися», — наголошує Алессандро Фракассі.
Результати дослідження опубліковані у журналі Nature Chemistry
Джерело: 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.