Дослідницька група з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго здійснила прорив у галузі синтетичної біології, розробивши систему, яка дозволяє створювати клітинні мембрани з метаболічною активністю. Це відкриття наближує науку до розуміння того, як нежива органічна матерія могла перетворитися на перші живі організми.
Про це розповідає ProIT
Ключові властивості живих систем та роль метаболізму
Вчені давно намагаються відповісти на питання, як виникло життя. Серед основних характеристик живого виділяють компартменталізацію, метаболізм і відбір. Компартменталізація забезпечує межу між клітиною та зовнішнім середовищем, метаболізм дозволяє здійснювати хімічні реакції для підтримки життєдіяльності, а відбір визначає, які молекули зберігаються завдяки своїм властивостям.
Досі основна увага вчених була зосереджена на створенні клітинних оболонок, однак саме метаболізм є рушієм таких процесів, як ріст, поділ, адаптація та еволюція. Здатність клітин до обміну речовин і перебудови дозволяє їм реагувати на зміни у 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.
Особливості створених синтетичних клітин
У своїй роботі науковці використали ліпіди — жирні сполуки, які в живих клітинах формують динамічні мембрани, здатні змінюватися відповідно до потреб організму. Вперше дослідникам вдалося синтезувати систему, де ліпіди не лише формують мембрану, а й можуть її руйнувати завдяки метаболічним процесам. Важливо, що ця система є абіотичною, тобто побудована виключно з неживої матерії.
Синтетичний цикл, створений у лабораторії, використовує хімічне паливо для активації жирних кислот, які об’єднуються з лізофосфоліпідами, утворюючи фосфоліпіди. Останні формують мембрани, проте за відсутності палива розпадаються з поверненням до початкових компонентів, й цикл повторюється.
Перший автор дослідження, науковий співробітник лабораторії Девараджа Алессандро Фракассі, підкреслює:
«Ми намагаємося відповісти на фундаментальне питання: які найпростіші системи мають властивості життя?» — зазначає Алессандро Фракассі.
Наступним кроком команда планує ускладнювати створені моделі, додаючи їм більше характеристик, притаманних живим організмам.
За словами вчених, розробка штучних клітин не лише допоможе зрозуміти походження життя, а й відкриває нові перспективи для медицини, біотехнологій, екології та створення біоміметичних пристроїв. Проте, як зауважує Фракассі, для досягнення практичних результатів потрібно ще багато років наполегливої роботи.
Докладно результати дослідження описані у журналі Nature Chemistry.
