Учёные строят жизнь с нуля — из молекул, не знавших, что такое клетка
NewsMakerХимики научились собирать протожизнь из жирных кислот.
В какой-то момент на заре истории Земли нечто удивительное произошло: неживая материя вдруг обрела свойства жизни. Как именно это случилось — один из главных научных вопросов, на который до сих пор нет ответа. Чтобы приблизиться к разгадке, учёные создают синтетические клетки, стремясь воссоздать простейшие формы жизни и понять, как они могли возникнуть из набора химических реакций.
Компоненты, которые чаще всего связывают с понятием «жизни», включают в себя способность к изоляции от внешней среды, обмен веществ и механизм отбора, при котором одни молекулы «выигрывают» у других. До недавнего времени исследователи в основном концентрировались на создании оболочек, но обходили стороной метаболизм. Однако именно метаболические процессы позволяют клетке реагировать на внешние сигналы, расти, делиться и эволюционировать.
Команда из Калифорнийского университета в Сан-Диего представила в журнале Nature Chemistry систему , в которой удалось совместить оба этих свойства. Учёные создали модель, в которой липидные мембраны не просто формируются из неорганических веществ, но и разрушаются с помощью метаболического цикла — таким образом, происходит движение, переработка и обновление веществ. Это важный шаг к пониманию того, как могла зародиться жизнь в условиях до появления сложной биологии.
Липиды — это жироподобные молекулы, играющие ключевую роль в строении клеточных мембран. В настоящих живых организмах такие мембраны не только изолируют клетку от окружающей среды, но и умеют адаптироваться к изменяющимся условиям. Исследователи из лаборатории профессора Нила Девараджа пошли дальше: они создали искусственную химическую систему, в которой липиды образуют мембраны, а затем распадаются обратно на составные части, если в системе заканчивается «топливо».
Цикл начинается с активации жирных кислот с помощью химического источника энергии. Затем они соединяются с другими веществами, образуя фосфолипиды — основную строительную единицу мембран. Но как только химическая подпитка прекращается, мембрана разрушается, и всё возвращается к исходным молекулам. Этот замкнутый цикл напоминает примитивный обмен веществ, какой мог существовать на Земле миллиарды лет назад .
По словам Алессандро Фракасси, ведущего автора исследования, цель проекта — выяснить, какие минимальные химические системы можно считать живыми. Исследователи планируют постепенно добавлять новые уровни сложности, чтобы их модель всё больше напоминала настоящую клетку, но без участия биологических компонентов.
Помимо ответа на фундаментальные вопросы о происхождении жизни, такие технологии могут найти и практическое применение. В перспективе это может повлиять на создание новых методов доставки лекарств, экологических очистителей, биоинженерных сенсоров и даже систем для производства биоматериалов.
Профессор Деварадж подчёркивает, что результаты не принесут мгновенной революции. Прорывы в этой области могут занять десятилетия, но начинать нужно уже сейчас — потому что путь к пониманию жизни только начинается.
В какой-то момент на заре истории Земли нечто удивительное произошло: неживая материя вдруг обрела свойства жизни. Как именно это случилось — один из главных научных вопросов, на который до сих пор нет ответа. Чтобы приблизиться к разгадке, учёные создают синтетические клетки, стремясь воссоздать простейшие формы жизни и понять, как они могли возникнуть из набора химических реакций.
Компоненты, которые чаще всего связывают с понятием «жизни», включают в себя способность к изоляции от внешней среды, обмен веществ и механизм отбора, при котором одни молекулы «выигрывают» у других. До недавнего времени исследователи в основном концентрировались на создании оболочек, но обходили стороной метаболизм. Однако именно метаболические процессы позволяют клетке реагировать на внешние сигналы, расти, делиться и эволюционировать.
Команда из Калифорнийского университета в Сан-Диего представила в журнале Nature Chemistry систему , в которой удалось совместить оба этих свойства. Учёные создали модель, в которой липидные мембраны не просто формируются из неорганических веществ, но и разрушаются с помощью метаболического цикла — таким образом, происходит движение, переработка и обновление веществ. Это важный шаг к пониманию того, как могла зародиться жизнь в условиях до появления сложной биологии.
Липиды — это жироподобные молекулы, играющие ключевую роль в строении клеточных мембран. В настоящих живых организмах такие мембраны не только изолируют клетку от окружающей среды, но и умеют адаптироваться к изменяющимся условиям. Исследователи из лаборатории профессора Нила Девараджа пошли дальше: они создали искусственную химическую систему, в которой липиды образуют мембраны, а затем распадаются обратно на составные части, если в системе заканчивается «топливо».
Цикл начинается с активации жирных кислот с помощью химического источника энергии. Затем они соединяются с другими веществами, образуя фосфолипиды — основную строительную единицу мембран. Но как только химическая подпитка прекращается, мембрана разрушается, и всё возвращается к исходным молекулам. Этот замкнутый цикл напоминает примитивный обмен веществ, какой мог существовать на Земле миллиарды лет назад .
По словам Алессандро Фракасси, ведущего автора исследования, цель проекта — выяснить, какие минимальные химические системы можно считать живыми. Исследователи планируют постепенно добавлять новые уровни сложности, чтобы их модель всё больше напоминала настоящую клетку, но без участия биологических компонентов.
Помимо ответа на фундаментальные вопросы о происхождении жизни, такие технологии могут найти и практическое применение. В перспективе это может повлиять на создание новых методов доставки лекарств, экологических очистителей, биоинженерных сенсоров и даже систем для производства биоматериалов.
Профессор Деварадж подчёркивает, что результаты не принесут мгновенной революции. Прорывы в этой области могут занять десятилетия, но начинать нужно уже сейчас — потому что путь к пониманию жизни только начинается.