Ученые создали первые синтетические клетки, способные к самостоятельному воспроизведению
У ученых имеется несколько правдоподобных теорий касательно появления жизни на Земле. И одна из этих теорий говорит о том, что метеориты, постоянно «бомбардирующие» поверхность нашей планеты, занесли из космоса простые органические соединения, называемые аминокислотами.
В течение очень долгого времени эти соединения объединялись друг с другом и, в конце концов, на свете появились первые клетки, способные к самостоятельному воспроизведению. Механизмы, стоявшие позади всего этого, являлись загадкой для ученых до последнего времени, ведь, несмотря на возможность самостоятельного воспроизведения, эти первые клетки еще нельзя называть живыми.
А недавно, группе японских биологов удалось создать синтетические клетки, способные самостоятельно делиться, подобно первым клеткам, появившимся на Земле. И их исследования дают ученым массу новой информации о процессе развития жизни на Земле от самых простых до самых сложных форм.
Исследователи создали синтетические «протоклетки» из ДНК и белков, упакованных в липидах, жирных органических кислот, оболочка из которых подражает клеточной мембране. Эти сферические клетки еще не являются живыми, но в содержащейся в них ДНК имеется набор инструкций для их самостоятельного воспроизведения при условии совпадения ряда условий окружающей среды.
Одним из этих условий является pH-фактор и изменения этого фактора побуждают протоклетку начать процесс деления.
Главной проблемой, которую удалось преодолеть ученым, является обеспечение того, чтобы протоклетки, полученные в результате деления первой клетки, также могли самостоятельно продолжить деление. Для этого ученые разработали метод, позволяющий новым протоклеткам, получившимся в результате деления, объединятся с подобными структурами, находящимися в непосредственной близости.
И этот метод сработал — таким образом ученым удалось вывести в лаборатории целых три поколения протоклеток.
В настоящее время ученые считают, что они достаточно хорошо изучили циклические процессы, происходящие во время жизненного цикла протоклетки — деление протоклетки, питание (объединение клеток с целью получения нового «строительного материала», созревание (подготовка к делению) и деление (расщепление одной клетки на две новых).
Исследователи считают, что реализованная ими модель наиболее точно демонстрирует процесс зарождения и формирования примитивной жизни путем размножения клеток. И наиболее подходящим местом на Земле, в котором присутствуют все необходимые для таких процессов условия, ученые считают области вокруг геотермальных источников на поверхности и на дне океана.
В этих областях присутствует достаточное количество всевозможных органических соединений, которыми протоклетки пополняют запасы строительного материала, и в этих областях могут происходить резкие колебания значения pH-фактора, который является «спусковым крючком» механизма деления.
Тем не менее, данные исследования так и оставили без ответов массу вопросов. Исследователям еще не до конца известно, как генетическая информация влияет на физические параметры протоклеток.
Не понимая этих зависимостей еще невозможно проследить путь генетических мутаций, которые превратили первые «неживые протоклетки» в первые живые клетки, в которых начали идти процессы, схожие с процессами, идущими в обычных живых клетках. Однако, ученые не собираются останавливаться на достигнутом и планируют в скором времени синтезировать более сложные протоклетки, изучение которых сможет пролить свет на «работу» заключенной в них генетической информации.
Источник: dailytechinfo.org
