O nouă modalitate de a produce bule organice simple ar putea oferi noi indicii cu privire la modul spontan de formare a primelor celule biologice de pe Pământ și ar ajuta la generarea de organisme sintetice.
Protocelulele ar fi putut fi mai mult decât simple compartimente sferice, acoperite de membrane și care conțin apă și moleculele esențiale vieții. Totuși, modul în care aceste compartimente sau „vezicule” au apărut este încă un mister pentru știință.
„Aceasta este similară cu întrebarea ”ce a apărut prima dată: găina sau oul?”, a declarat Neal Devaraj din cadrul Universității din California, San Diego. Membranele regăsite în celulele moderne se autoasamblează în apă folosind molecule denumite lipide. Totuși, în cadrul tuturor formelor de viață moderne, proteinele care generează lipide funcționează numai atunci când acestea sunt încorporate într-o membrană. Cu alte cuvinte, este nevoie de o membrană pentru a crea o membrană.
În prezent, grupul de cercetare al lui Devaraj a descoperit o cale de a evita această constrângere. „Practic, plasăm câteva molecule mici și o cantitate de ADN într-o soluție pentru a crea vezicule care sunt acoperite cu proteine”, a explicat Devaraj.
Pentru a realiza acest lucru, cercetătorii s-au bazat pe o tehnologie dezvoltată în urmă cu 20 de ani pentru a încuraja ADN-ul eliminat din celule să funcționeze și să genereze în continuare proteine. Abordarea implică plasarea ADN-ului într-o soluție care conține doar ingredientele de bază necesare pentru a traduce un cod genetic într-o proteină: aproximativ 35 de proteine, o cantitate redusă de magneziu, aminoacizi și alte molecule de mici dimensiuni și un număr de ribozomi, care sunt „mașinile” moleculare din interiorul celulelor în care sunt sintetizate proteinele.
Grupul lui Devaraj a modificat acest sistem cu scopul de a genera o proteină necesară pentru producerea de lipide sintetice și o a doua care se poate lega de suprafața veziculelor. Atunci când se adaugă precursori lipidici în soluție, se produce formarea spontană a veziculelor și atașarea celei de-a doua proteine pe exteriorul membranei. Este pentru prima dată când cineva folosește acest sistem de traducere, fără celule, a ADN-ului pentru a crea o veziculă sintetică de la zero.
„Crearea acestor formațiuni de la zero este o realizare foarte interesantă”, a declarat Michael Booth din cadrul Universității din Oxford, care nu a fost implicat în cercetare.
Totuși, sistemul folosit de Devaraj și colegii săi este încă mult prea complex și prea evoluat pentru a imita apariția primelor protocelule de pe Pământ. Primele membrane au fost pur și simplu amestecuri de acizi grași și alcooli grași. Acestea nu aveau membrane fosfolipidice. Acesta este un pas evolutiv pe scara complexității.”, a declarat David Deamer din cadrul Universității din California, Santa Cruz.
Devaraj este de acord. El a declarat faptul că viitoarele versiuni ale veziculelor vor fi mai utile în ceea ce privește înțelegerea organismelor vii care au exista în trecut și există și astăzi, decât pentru a înțelege originea primelor celule.
„Dacă se pot crea vezicule, atunci se pot realiza și structuri care sunt mai asemănătoare vieții, dar care sunt sintetice”, a declarat Booth.
Devaraj a declarat faptul că acesta este unul dintre obiectivele reale ale cercetării sale. „În cele din urmă, spre asta ne îndreptăm. Întrebarea este dacă putem lua un set cunoscut de elemente pe care să le asamblăm spontan într-un mod care să conducă la o celulă artificială și care să fie asemănătoare cu una reală”, a adăugat acesta.
Deși este posibil ca acest lucru să nu ajute la explicarea modului, perioadei sau locației în care a apărut pentru prima oară apariția vieții, studiul ar putea ajuta la înțelegerea mai în detaliu a elementelor necesare pentru formarea acesteia.
