Используя недавно открытую химическую реакцию (в 2002 году Шарплес и Мелдаль предложили так называемую click-реакцию CuAAC), учёные сумели создать самособирающуюся клеточную мембрану, своего рода конверт-оболочку, которая заключает в себе весь клеточный материал и в то же время является участником многих химических реакций, необходимых для жизни клеток.

Доктор Деварадж и его аспирант (фото UCSD).

Разработка искусственной мембраны — результат совместного проекта исследователей изКалифорнийского университета в Сан-Диего и Гарвардского университета (оба — США). Отчёт об этой работе опубликован в издании Journal of the American Chemical Society.

По словам учёных, их конечная цель — создание полностью искусственной клетки (синтетической жизни) с самого нуля, из «неживых» молекул, которые не имели бы никакой истории взаимодействия с живой природой. Ведь, возможно, когда-то в далёком прошлом так и произошло. В противном случае, по мнению доцента Калифорнийского университета Ниала Девараджа, жизни на Земле не было бы. Действуя таким образом, химики надеются найти необходимое подтверждение теории самопроизвольного зарождения жизни из абсолютно «неживых» исходных молекул.

Г-н Деварадж подчёркивает, что мы до сих пор совершенно не понимаем того действительно фундаментального периода в развитии жизни, который заключается в переходе от неживой материи к живой.

Молекулы, образующие клеточные мембраны в живой природе, являются типичными поверхностно-активными веществами (ПАВ) с липофильным «хвостом» и гидрофильной «головой». Попав в водный раствор, они способны самоорганизовываться в двойные слои, в которых липофильные хвосты направлены внутрь объёма, навстречу друг другу. Таким образом создаётся барьер, который и будет окружать клеточное вещество. К сожалению, на этом вся простота и заканчивается. Далее природа переходит к использованию особых ферментов-катализаторов, которые заранее встраиваются в материал мембраны и сшивают между собой липидные хвосты в трудно проницаемые клеточные стенки. Само присутствие подобных тщательно подобранных и оптимизированных ферментативных катализаторов делает абсолютно невозможным понимание того, как смогла появиться самая первая мембрана.

В своей работе учёные использовали самые «примитивные» катализаторы — ионы металлов, которые всегда присутствовали в изобилии на земной поверхности. Так была осуществлена абсолютно «искусственная» химическая реакция, сшивающая между собой липидные цепи и не имеющая никакого биологического эквивалента.

Процесс образования синтетических мембран выглядит по-настоящему завораживающим. В начале это всего лишь водная эмульсия органического масла и детергента, столь похожая по описанию на «протосуп». Сама по себе эмульсия устойчива, но стоит добавить немного раствора ионов меди, как абсолютно стабильные прежде везикулы начинают отпочковывать масляные капли, и всё приходит в движение. А через 24 часа везикулы и масляные капли исчезают: всё поглотила самособирающаяся мембрана.

Основная ценность этой работы, очевидно, состоит именно в её простоте. Как замечает руководитель проекта доктор Деварадж, процесс настолько прост, что может быть осуществлён за один день даже новичком, только начавшим работать в лаборатории...

Подготовлено по материалам Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Источник: http://science.compulenta.ru/657186/