Scisne?

Японские биологи создали способную к делению искусственную клетку

# 13 Окт 2015 23:17:28
Louiza

Согласно одной из существующих теорий, начало жизни на Земле положили простые соединения на основе углерода — аминокислоты, упавшие на поверхность планеты вместе с метеоритами (в пользу этой теории свидетельствует анализ состава углеродистых метеоритов и моделирование условий поверхности ранней Земли). В течение длительного времени эти химические вещества взаимодействовали, что привело к появлению первых клеток, которые стали размножаться и развиваться в более сложные формы жизни, вплоть до тех, которые мы можем наблюдать сегодня. Процесс развития самых ранних форм жизни ясен не во всех подробностях. Ранее было показано, как абиогенным путём, из простых aмфифильных соединений, могли образоваться мембраны протоклеток. Но вероятный механизм возникновения способности клеток к репликации изучен не был. Для того чтобы прояснить этот вопрос, команда японских биологов создала способные к делению искусственные клетки на основе предположений о тех клетках, что появились на Земле первыми. Статья о работе опубликована в Nature Communications.

Исследователи построили синтетическую протоклетку из ДНК и белков, упакованных в сферу из липидов, имитирующую клеточную оболочку на ранней стадии её развития. Получилась не в полной мере живая клетка, но ДНК внутри сферы запускает инструкции по репликации при определённых условиях. При изменении кислотности протоклетка начинает делиться. Трудностью было добиться того, чтобы клетка восстанавливалась после деления, чтобы процесс деления мог повториться. Питательные вещества не могут проходить через липидную оболочку из окружающей среды. Исследователи поместили недавно разделившиеся искусственные клетки в раствор, в котором находись липидные сферы с питательным веществом (дезоксинуклеозид трифосфат). Эти сферы прилипали к клетке, сливались с ней, таким образом происходил процесс питания. Применение этого метода позволило вырастить в лаборатории три успешных поколения клеток.

Циклический процесс, с помощью которого синтетические клетки (и, как вероятно, древние протоклетки) делятся, выглядит так: приём пищи, репликация (копируется ДНК), зрелость (клетки готовы к делению), деление.

Фазы развития искусственных протоклеток.
Фазы развития искусственных протоклеток.

Исследователи полагают, что их модель представляет, как предшественники жизни могли сформироваться и распространиться. Протоклетки нуждались в особых условиях, которые позволяли пополнять их энергетические запасы, прежде чем самовоспроизведение продолжалось. Изменения рН, которые необходимы для перехода от фазы к фазе, часто происходят около жерл гидротермальных источников, отмечают авторы.

Исследование оставляет некоторые важные вопросы без ответа. Учёные до сих пор не разобрались в том, как гены определяют физические характеристики протоклеток, их фенотип, как включились мутации, движущие эволюцию, как быстро протоклетки «научились» воспроизводиться. Ожидается, что создание более сложных моделей протоклеток в будущем даст возможность понять, как работали гены у предшественников жизни.

Nature.com,
Popsci.com
Только зарегистрированные пользователи могут создавать сообщения.
Вход, Регистрация.