Un investigador de Harvard que busca un modelo para las primeras células ha creado un sistema que se autoensambla a partir de una sopa química en estructuras parecidas a células que crecen. moverse en respuesta a la luz, replicar cuando se destruye, y exhiben signos de selección evolutiva rudimentaria.

Mientras que el sistema, desarrollado por el investigador senior Juan Pérez-Mercader, imita lo que uno podría concebir como comportamiento celular temprano, una advertencia importante es que su componente principal es una molécula que no se encuentra normalmente en los seres vivos.

Pérez-Mercader dijo que es por diseño. Un físico de formación, Pérez-Mercader inició el trabajo de seguimiento en un artículo que escribió en 2003 sobre modelos matemáticos para algunas de las propiedades básicas de la vida. El trabajo reciente, descrito en la revista de acceso abierto Informes científicos , es un intento de utilizar la química para traducir esos modelos matemáticos al mundo real, él dijo.

"Estoy tratando de construir algo que imite la vida de una manera completamente artificial, "Dijo Pérez-Mercader.

Pérez-Mercader llegó a Harvard para unirse a la Iniciativa Origins of Life, un esfuerzo de toda la Universidad que involucra a investigadores de todas las escuelas y disciplinas. El trabajo abarca desde investigaciones sobre los procesos aún turbios por los que surgió la vida hasta el estudio de exoplanetas lejos de la Tierra.

La vida tiene cuatro atributos principales, Pérez-Mercader dijo. Almacena, comunica, usos, y replica información, como en los datos almacenados en el ADN. Tiene un metabolismo que le permite fabricar sus propias partes. Es capaz de autorreplicarse. Y es capaz de evolucionar.

"La vida ... hace todas esas cosas basadas en la química. Si hay alguna química que haga todo lo anterior, y no es la bioquímica conocida, lo estamos buscando por todas partes, " él dijo.

La capacidad de separarse del entorno circundante es un componente clave de cualquier sistema vivo, Pérez-Mercader dijo. Esto permite que la química de la vida ocurra en una estructura encapsulada, lo que evita que se difunda en el entorno circundante. El trabajo de otros investigadores en esta área ha incluido la creación de células rudimentarias a través de moléculas de grasa, que se utilizan en la construcción de células por los seres vivos. Pérez-Mercader trató de despojar el proceso de lo esencial para comprender mejor los conceptos básicos.

“Hay que tener algo que genere esa compartimentación. Entonces dijimos:'¿Podemos construir el compartimento de una manera sencilla?'”, Dijo Pérez-Mercader.

Para crear el sistema, Pérez-Mercader trabajó con Anders Albertsen, un asociado del Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias, y Jan Szymanski, un ex becario postdoctoral en Harvard, para crear una sopa química compuesta de metacrilato de 2-hidroxipropilo. Añadieron rutenio, un metal sensible a la luz, para hacer que la molécula responda a la luz. La molécula modificada tiende a unirse con otras en largas cadenas repetidas llamadas polímeros, con un extremo que repele el agua y el otro que la atrae. Esa interacción con el agua hace que los polímeros se alineen, y finalmente forman vesículas.

El sistema se activa con luz azul. En el transcurso de varias horas de exposición, los monómeros se unen para formar polímeros, y los polímeros se alinean para formar vesículas esféricas, algunos se acercan al tamaño de las células naturales. Crecen debido a la ósmosis hasta que revientan y luego comienzan a crecer nuevamente.

"A las cinco horas la mezcla cambia, "Dijo Pérez-Mercader." A las seis horas se vuelve turbio. A partir de la mezcla homogénea se desarrollan estos recipientes. Los contenedores implosionan y vuelven a crecer, comienzan a hacer estas cosas muy interesantes ".

El comportamiento regenerativo es lo que llevó a Pérez-Mercader a la descripción "vesículas de fénix, "después del mítico pájaro que se quemó en su nido y volvió a nacer.

Además de la capacidad de formarse espontáneamente y replicarse, las vesículas son atraídas por la luz, y tienden a agruparse cerca de la fuente de luz. Tiempo extraordinario, vesículas más grandes dominan la población, Pérez-Mercader dijo, indicando que una forma de selección está en funcionamiento.

Aparte de las posibles lecciones sobre la vida temprana, Pérez-Mercader dijo que los hallazgos podrían ser útiles para crear un sistema de entrega autoensamblado en la industria. Dijo que planea continuar el trabajo con vesículas más complejas e incluir algo de química activa en su interior.

"Las implicaciones para los orígenes de la vida para mí son muy interesantes, aunque todavía necesitan ser explorados, " él dijo.

Esta historia se publica por cortesía de Harvard Gazette, Periódico oficial de la Universidad de Harvard. Para noticias universitarias adicionales, visite Harvard.edu.