Συνθετικά κύτταρα «μιμούνται την εμφάνιση ζωής στη Γη»

Συνθετικά «κύτταρα» που περιέχουν μόρια RNA ως γενετικό υλικό και μπορούν να αναπαράγονται δημιουργήθηκαν από ερευνητές στις ΗΠΑ σε μια προσπάθεια να προσομοιωθεί η εμφάνιση των πρώτων ζωντανών οργανισμών του πλανήτη.

«Βρήκαμε τη λύση σε ένα παλιό πρόβλημα που αφορά την προέλευση της κυτταρικής ζωής» υποστηρίζει ο Τζακ Ζόστακ του Γενικού Νοσοκομείου της Μασαχουσέτης, επικεφαλής της μελέτης που δημοσιεύεται στο Science.

Ο Ζόστακ πειραματίζεται εδώ και καιρό με κούφια σφαιρίδια των οποίων τα τοιχώματα αποτελούνται από λιπίδια, παρόμοια με τα λιπίδια από τα οποία αποτελούνται οι εξωτερικές μεμβράνες όλων των ζωντανών κυττάρων.

Τα σφαιρίδια αυτά, ή «πρωτοκύτταρα» όπως τα περιγράφουν οι ερευνητές, μπορούν να διαιρούνται, ή να «αναπαράγονται», στο δοκιμαστικό σωλήνα υπό κατάλληλες χημικές συνθήκες.

«Αυτό που λείπει [από τα σφαιρίδια] είναι γενετικό υλικό που μπορεί να αντιγράφεται» λέει ο Δρ Ζόστακ.

Στη νέα μελέτη, η ομάδα του ερευνητή αναφέρει ότι εισήγαγε σε αυτά τα πρωτοκύτταρα μόρια RNA. Οι πρώτοι οργανισμοί στη Γη πιστεύεται ότι χρησιμοποιούσαν ως γενετικό υλικό το RNA επειδή το μόριο αυτό είναι απλούστερο από το DNA και επιπλέον μπορεί θεωρητικά να δημιουργεί αντίγραφα του εαυτού του χωρίς τη βοήθεια ξεχωριστών ενζύμων.

Πράγματι, τα «πρωτοκύτταρα» του Ζόστακ μπορούν να διαιρούνται και να δίνουν δύο θυγατρικά κύτταρα, καθένα από τα οποία φέρει ένα αντίγραφο του αρχικού RNA.

Οι ερευνητές στη Μασαχουσέτη δεν είναι οι πρώτοι που πειραματίζονται με αυτή την προσέγγιση, είναι όμως οι πρώτοι που κατάφεραν να δημιουργήσουν αντίγραφα των μορίων RNA χωρίς να καταστρέψουν τη μεμβράνη των πρωτοκυττάρων.

Τα αντίγραφα του RNA συναρμολογούνται από δομικές μονάδες που ονομάζονται νουκλεοτίδια και συνδέονται στη σειρά ένα προς ένα πάνω στο πρωτότυπο μόριο RNA. Η διαδικασία αυτή απαιτεί ιόντα μαγνησίου, τα οποία όμως έχουν την τάση να αντιδρούν με τα λιπίδια της μεμβράνης και τα καταστρέφουν.

Η λύση ήταν να προστεθεί στο μείγμα ένα άλας του κιτρικού οξέος, το οποίο υπάρχει μεταξύ άλλων στο χυμό του λεμονιού. Κάθε μόριο κιτρικού συνδέεται με ένα ιόν μαγνησίου έτσι ώστε να εμποδίζει την αντίδραση με τα λιπίδια χωρίς όμως να εμποδίζει την αλληλεπίδραση με το RNA.

Η ζωή στη Γη θα ,μπορούσε ενδεχομένως να είχε ακολουθήσει την ίδια προσέγγιση, κανείς όμως δεν ξέρει αν το κιτρικό οξύ υπήρχε πράγματι στον πλανήτη πριν από 4 δισεκατομμύρια χρόνια.

Η θεωρία των ερευνητών θα μπορούσε να γίνει πιο πειστική αν κατάφερναν να αντικαταστήσουν το κιτρικό οξύ με αμινοξέα ή πρωτεΐνες που δημιουργούνται από αμινοξέα -τα μόρια αυτά είναι γνωστό ότι σχηματίζονται από αβιοτικές διαδικασίες και ανιχνεύονται ακόμα και στο Διάστημα.

Όπως το θέτει ο Δρ Ζόστακ, «ακόμα δεν έχουμε βρει κάποια απλή πρωτεΐνη που να λειτουργεί εξίσου αποτελεσματικά με το κιτρικό. Συνεχίζουμε όμως την αναζήτηση».

Επιμέλεια: Βαγγέλης Πρατικάκης

Newsroom ΑΛΤΕΡ ΕΓΚΟ