Wissenschaftler Kurz Vor Der Rekonstruktion Der Ersten Lebenden Zelle
Wissenschaftler Kurz Vor Der Rekonstruktion Der Ersten Lebenden Zelle
Anonim

Forscher erhalten genetisches Material, um sich in einer Nachbildung einer einfachen Protozelle zu kopieren, die vor Äonen existiert haben könnte.

Moderne Zellen sind wie mikroskopisch kleine Städte: Sie haben Kraftwerke (Mitochondrien), Müllhalden (Lysosomen), lokale Behörden (der Kern, wobei DNA als gesetzliche Charta dient) und viele andere Aktivitäten, die innerhalb ihrer Grenzen stattfinden. Sie haben auch eine Grenzpatrouille in Form einer zweischichtigen Membran, die eine Reihe von proteingetriebenen Pumpen, Poren und Kanälen verwendet, um Nährstoffe einzulassen und andere Chemikalien und Substanzen fernzuhalten.

Aber die Zellen waren sehr unterschiedlich, als das Leben vor 3,5 bis 4 Milliarden Jahren begann. Anstelle kleiner Metropolen glichen sie eher einer Geldbörse, die Anweisungen enthielt, die nur aus einer Membran mit genetischer Information bestanden. Ihnen fehlten die Strukturen und Proteine, die sie jetzt zum Ticken bringen. Die Frage ist: Wie konnten sie dann die Nährstoffe aufnehmen, die zum Überleben und zur Fortpflanzung notwendig sind?

Forscher der Harvard Medical School berichten in Nature, dass sie ein Modell erstellt haben, wie ihrer Meinung nach die allererste lebende Zelle ausgesehen haben könnte, die einen Streifen genetischen Materials enthält, der von einer Fettmembran umgeben ist. Die Membranen moderner Zellen bestehen aus einer Doppelschicht von Fettsäuren, die als Phospholipide bekannt sind. Bei der Entwicklung einer Membran für ihre Zelle arbeiteten die Wissenschaftler jedoch mit viel einfacheren Fettsäuren, von denen sie glauben, dass sie auf einer Urerde existierten, als sich wahrscheinlich die erste Zelle bildete. Laut dem Co-Autor der Studie, Jack Szostak, einem Harvard-Genetiker, bestand der Schlüssel darin, einen zu entwickeln, der porös genug ist, um die benötigten Nährstoffe (wie Nukleotide, die Einheiten, aus denen genetisches Material besteht, oder DNA) einzulassen, aber stark genug, um das genetische Material zu schützen innen und verhindern, dass es nach dem Replizieren herausrutscht.

Bei dem Versuch, eine frühe Zelle zu duplizieren, gaben die Wissenschaftler Fettsäuren (die wahrscheinlich Membrankandidaten waren) und einen DNA-Streifen in ein Reagenzglas mit Wasser. Dort bildeten sich die Fettsäuren zu einem Ring oder einer Membran um das genetische Segment. Anschließend fügten die Forscher dem Reagenzglas Nukleotide - Einheiten genetischen Materials - hinzu, um festzustellen, ob sie in die Membran eindringen und die darin enthaltene DNA kopieren würden. Ihre Ergebnisse: Die Nukleotide drangen in die Zelle ein, klammerten sich an die DNA und replizierten sie über 24 Stunden.

Was Wissenschaftler jetzt herausfinden müssen, sagt Szostak, ist, wie sich die ursprünglichen und Nachahmer-DNA-Stränge trennten und diese frühe Zelle geteilt oder reproduziert wurde.

"Wir versuchen Schritt für Schritt, eine ganze Reihe von Problemen zu lösen", sagt er, "und bauen darauf auf, ein sich entwickelndes System zu replizieren."

David Deamer, Biomolekularingenieur an der University of California in Santa Cruz, glaubt, dass das Team auf dem Weg ist, einen Prototyp einer primitiven Zelle herzustellen, die "im Wesentlichen alle grundlegenden Eigenschaften des Lebens" aufweist.

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