Un gran desafío para la producción de células sintéticas es que deben poder dividirse para tener descendencia. En el diario Angewandte Chemie , un equipo de Heidelberg ha introducido ahora un mecanismo de división reproducible para vesículas sintéticas. Se basa en la ósmosis y se puede controlar mediante una reacción enzimática o luz.

Los organismos no pueden simplemente emerger de material inanimado ("abiogénesis"), las células siempre provienen de células preexistentes. La perspectiva de células sintéticas recién construidas desde cero está cambiando este paradigma. Sin embargo, un obstáculo en este camino es la cuestión de la división controlada, un requisito para tener "descendencia".

Un equipo del Instituto Max Planck de Investigación Médica en Heidelberg, Universidad de Heidelberg, el tema de la vida de la escuela Max Planck, y Exzellenzcluster 3D Matter Made to Order, encabezada por Kerstin Göpfrich, ahora ha alcanzado un hito al lograr un control completo sobre la división de las vesículas. Lograr esto, produjeron "vesículas unilaminares gigantes, "que son burbujas del tamaño de un micrómetro con una cubierta hecha de una bicapa lipídica que se asemeja a una membrana natural. Se combinaron una variedad de lípidos para producir vesículas de fases separadas, vesículas con hemisferios de membrana que tienen diferentes composiciones. Cuando la concentración de sustancias disueltas en la solución circundante aumenta, La ósmosis hace que el agua salga de la vesícula a través de la membrana. Esto encoge el volumen de la vesícula mientras mantiene la superficie de la membrana igual. La tensión resultante en la interfaz de fase deforma las vesículas. Se contraen a lo largo de su "ecuador", cada vez más a medida que aumenta la presión osmótica, hasta que las dos mitades se separan por completo para formar dos "células hijas" (ahora monofásicas) con diferentes composiciones de membrana. Cuando la separación que se produce depende únicamente de la relación de concentración de partículas osmóticamente activas (osmolaridad) y es independiente del tamaño de la vesícula.

El método por el cual se eleva la osmolaridad tampoco juega ningún papel. Los métodos utilizados por el equipo incluyeron el uso de una solución de sacarosa y la adición de una enzima que divide la glucosa y la fructosa para aumentar lentamente la concentración. El uso de luz para iniciar la división de moléculas en la solución les dio a los investigadores un control espacial y temporal completo sobre la separación. Usando estrictamente controlado, la irradiación local permitió que la concentración se aumentara selectivamente alrededor de una sola vesícula, activándolo para dividir selectivamente.

El equipo también puede hacer crecer las células monofásicas de nuevo en vesículas separadas por fases fusionándolas con vesículas diminutas que tienen el otro tipo de membrana. Esto fue posible uniendo hebras simples de ADN a ambos tipos diferentes de membranas. Estos se unen entre sí y hacen que las membranas de la célula hija y la mini vesícula entren en contacto muy estrecho para que puedan fusionarse. Las vesículas gigantes resultantes pueden experimentar posteriormente ciclos de división adicionales.

"Aunque estos mecanismos de división sintética difieren significativamente de los de las células vivas, "dice Göpfrich, "Surge la pregunta de si mecanismos similares jugaron un papel en los inicios de la vida en la tierra o están involucrados en la formación de vesículas intracelulares".