محققان گامی اساسی در جهت درک چگونگی ایجاد سلولهای زنده از ماده بی جان برداشته اند.
در یک مقطع تاریخ زمین ، مواد بی جان و معدنی اولین شکل زندگی را به وجود آورد. این انتقال از ماده بی جان به موجودات زنده یکی از عمیق ترین و حل نشده ترین سؤالات علم است. امروز ، محققان سلولهای مصنوعی مهندسی هستند که به عنوان سلولهای بیولوژیکی واقعی رفتار می کنند تا بتوانند ایده ای از چگونگی ظاهر شدن زندگی سیاره ما در ابتدا ظاهر شوند.
اگرچه هیچ تعریف پیمانکاری جهانی از زندگی وجود ندارد ، اما دانشمندان معمولاً سه ویژگی اصلی را که در تمام سیستم های زندگی ظاهر می شوند ، تشخیص می دهند:
- تقسیم که مرز بین محیط داخلی سلول و جهان در خارج ایجاد می کند
- متابولیسم ، فرآیندهای شیمیایی که برای حفظ فعالیت سلولی مولکول ها را جمع و تجزیه می کنند
- انتخابی که در آن برخی از مولکول ها به دلیل خاصیت یا عملکرد آنها به طور طبیعی نسبت به دیگران ترجیح داده می شوند
از نظر تاریخی ، بسیاری از مطالعات در این زمینه بر درک جدایی متمرکز شده است. با این حال ، متابولیسم به همان اندازه قابل توجه است. این سیستم زندگی را قادر می سازد تا با پردازش مداوم مولکول ها در پاسخ به تغییرات در محیط ، با پردازش مداوم مولکول ها سازگار شوند.
سلولهای مصنوعی با متابولیسم
محققان دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو اکنون سیستمی را طراحی کرده اند که غشای سلولی را سنتز می کند و شامل فعالیت متابولیکی است. کار آنها در ظاهر می شود شیمی طبیعی و در جلد نسخه ژوئن 2025 ارائه شده است.
نیل دوراراج ، رئیس موری گودمن ، وقف شیمی و بیوشیمی در UC سن دیگو و محقق اصلی این سند گفت: “سلولهایی که فاقد شبکه متابولیک هستند ، گیر کرده اند – آنها قادر به بازسازی ، رشد یا تقسیم نیستند.” “زندگی امروز بسیار توسعه یافته است ، اما ما می خواهیم دریابیم که آیا متابولیسم می تواند در سیستم های شیمیایی بسیار ساده پیش از وقوع تکامل زیست شناسی پیچیده تر رخ دهد.”
لیپیدها ترکیبات چربی هستند که نقش مهمی در عملکردهای بسیار سلولی دارند. در سلولهای زنده ، غشاهای لیپیدی به عنوان موانع عمل می کنند و سلول ها را از محیط خارجی جدا می کنند. غشاهای لیپید پویا هستند ، قادر به بازسازی در پاسخ به نیازهای سلولی هستند.
به عنوان یک گام تعیین کننده در درک چگونگی رشد سلولهای زنده ، آزمایشگاه Devaraj سیستمی را طراحی می کند که در آن لیپیدها نه تنها می توانند غشاها را تشکیل دهند بلکه از طریق متابولیسم نیز می توانند آنها را بشکنند. سیستمی که آنها ایجاد کردند غیر زنده بود ، به این معنی که فقط از ماده بی جان استفاده شده است. این مهم برای کمک به درک چگونگی زندگی در سرزمین پربیوتیک در هنگام وجود یک ماده بی جان است.
“ما در حال تلاش برای پاسخ به سؤال اساسی هستیم: حداقل سیستم هایی که ویژگی های زندگی را دارند چیست؟” الساندرو فركاسی گفت ، دكتراي آزمایشگاه Devarai و اولین نویسنده روزنامه.
یک چرخه شیمیایی که ایجاد و قطع می شود
چرخه شیمیایی ایجاد شده از سوخت شیمیایی برای فعال کردن اسیدهای چرب استفاده می کند. سپس اسیدهای چرب با لیزوفسفولیپیدها که باعث تولید فسفولیپیدها می شوند ، همراه هستند. این فسفولیپیدها به طور خودجوش غشایی را تشکیل می دهند ، اما در صورت عدم وجود سوخت از هم پاشیده می شوند و به چربی باز می گردند اسید و اجزای لیزوفسفولیپید. چرخه دوباره شروع می شود.
اکنون که آنها نشان داده اند که می توانند یک غشای سلولی مصنوعی ایجاد کنند ، آنها می خواهند همچنان به لایه های پیچیدگی اضافه کنند تا زمانی که چیزی را ایجاد کنند که بسیار بیشتر از خواصی باشد که با “زندگی” در ارتباط هستیم.
Frakassi گفت: “ما در مورد سلول های زنده و آنچه از آنها ساخته شده چیزهای زیادی می دانیم.” “اما اگر تمام مؤلفه های فردی را در معرض دید خود قرار داده اید ، ما واقعاً نمی دانیم که چگونه آنها را برای ساخت عملکرد سلول و همچنین آن جمع کنیم.
علاوه بر ریختن نور در مورد چگونگی شروع زندگی در یک محیط غیر زنده ، توسعه سلولهای مصنوعی می تواند تأثیر واقعی داشته باشد. تحویل داروها ، تولید ارگانیک ، بازیابی محیطی ، سنسورهای بیومیمی همه فرصت ها در دهه های آینده هستند ، زیرا ما همچنان درک خود را از نحوه زندگی روی زمین عمیق تر می کنیم.
Devoradj خاطرنشان کرد: “ما ممکن است این نوع پیشرفت را برای 10 یا 20 سال نبینیم.” “اما امروز ما باید کار را انجام دهیم زیرا هنوز چیزهای زیادی برای یادگیری داریم.”
مرجع: “متابولیسم لیپیدهای غیر زنده ، امکان انعطاف پذیری غشای موجود در سلولهای مصنوعی” توسط آلساندرو Frakassi ، آندرس سئوآن ، روبرتو جی. برایا ، هنگ-گون لی ، الکساندر هارژونگ و نیل کی دوراج ، 22 مه 2025 ، شیمی طبیعیحرف
doi: 10.1038/s41557-025-01829-5
نویسندگان: آلساندرو فراکسی ، آندرس سئوآن ، هونگ گین لی ، الکساندر هارژونگ و نیل K. Devaraj (همه UC San Diego) ؛ و Roberto J. Brea (Universidade da Coruña (اسپانیا)).
این کار توسط بنیاد ملی علمی تأمین می شود (CHE-2304664).
هرگز موفقیت را از دست ندهید: به خبرنامه Scitechdaily بپیوندید.
