Команда под руководством профессора Дитера Брауна из Мюнхенского университета имени Людвига Максимилиана воссоздала в лаборатории условия, которые могли существовать на молодой Земле: тонкие водяные капилляры с перепадом температур между концами. В таких условиях молекулы движутся от теплой части к холодной, накапливаясь внизу. Там они вступают в реакцию — и запускается синтез белков.
Ученые использовали систему, содержащую ДНК, РНК, аминокислоты, ферменты и рибосомы. При равномерной температуре реакция не начиналась: компонентов было слишком мало. Но под действием температурного градиента все нужные молекулы сконцентрировались у дна капилляра, и синтез белка стартовал — без мембран, стенок и иных границ.
Исследование продемонстрировало: температурные градиенты — простое физическое явление — могут заменить клеточную мембрану на этапе зарождения жизни. Без каких-либо оболочек молекулы аккумулируются, взаимодействуют и даже удерживаются внутри «протоклетки», несмотря на поток внешней воды.
Более того, система оказалась устойчивой: даже при имитации циркуляции жидкости из окружающей среды компоненты синтеза сохранялись и продолжали работать.
До сих пор создание синтетической клетки, которая питает себя через мембрану и осуществляет деление клеток для роста, было серьезным препятствием. Наше исследование показывает, как мы можем обойти это препятствие в будущем.
Исследование открывает новую главу в синтетической биологии. До сих пор воссоздание живой клетки в лаборатории упиралось в необходимость построения мембраны и транспортных белков. Здесь же предложен обходной путь: использовать тепловой поток как инструмент сборки таких структур.
По словам Дитера Брауна, теперь стало возможным представить, как до появления липидных оболочек жизнь могла зарождаться и развиваться — в том числе с передачей энергии, синтезом РНК и белков и даже «питанием» из внешней среды.
Ранее мы рассказывали, как клеточные «сахарные коды» управляют сборкой белков и развитием болезней мозга.
