Um pesquisador de Harvard em busca de um modelo para as primeiras células criou um sistema que se auto-monta a partir de uma sopa química em estruturas semelhantes a células que crescem, mover-se em resposta à luz, replicar quando destruído, e exibem sinais de seleção evolutiva rudimentar.

Enquanto o sistema, desenvolvido pelo pesquisador sênior Juan Pérez-Mercader, imita o que se pode conceber como comportamento celular inicial, uma advertência importante é que seu principal componente é uma molécula que normalmente não é encontrada em seres vivos.

Pérez-Mercader disse que é intencional. Físico por formação, Pérez-Mercader iniciou o trabalho para dar seguimento a um artigo que escreveu em 2003, discutindo modelos matemáticos para algumas das propriedades básicas da vida. O trabalho recente, descrito no jornal de acesso aberto Relatórios Científicos , é uma tentativa de usar a química para traduzir esses modelos matemáticos para o mundo real, ele disse.

"Estou tentando construir algo que imite a vida de uma forma completamente artificial, "Pérez-Mercader disse.

Pérez-Mercader veio para Harvard para se juntar à Iniciativa Origens da Vida, um esforço de toda a Universidade envolvendo pesquisadores de todas as escolas e disciplinas. O trabalho vai desde investigações sobre os processos ainda obscuros pelos quais a vida surgiu pela primeira vez até o estudo de exoplanetas distantes da Terra.

A vida tem quatro atributos principais, Pérez-Mercader disse. Ele armazena, comunica, usa, e replica informações - como nos dados mantidos no DNA. Possui metabolismo que lhe permite fazer suas próprias peças. É capaz de auto-replicação. E é capaz de evoluir.

"A vida ... faz todas essas coisas com base na química. Se houver alguma química que faça todas as opções acima, e não é a bioquímica conhecida, estamos procurando de cima a baixo por [isso], " ele disse.

A capacidade de se separar do ambiente circundante é um componente-chave de qualquer sistema vivo, Pérez-Mercader disse. Isso permite que a química da vida ocorra em uma estrutura encapsulada, o que impede que ele se espalhe para o ambiente circundante. O trabalho de outros pesquisadores nesta área incluiu a criação de células rudimentares por meio de moléculas de gordura, que são usados ​​na construção de células por seres vivos. Pérez-Mercader procurou reduzir o processo ao essencial para entender melhor o básico.

“Você precisa ter algo que gere essa compartimentação. Então dissemos:'Podemos construir o compartimento de uma forma simples?'”, Disse Pérez-Mercader.

Para criar o sistema, Pérez-Mercader trabalhou com Anders Albertsen, um associado do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias, e Jan Szymanski, um ex-pós-doutorado em Harvard, para criar uma sopa química composta de metacrilato de 2-hidroxipropil. Eles adicionaram rutênio, um metal sensível à luz, para fazer a molécula responder à luz. A molécula modificada tende a se ligar a outras em longas cadeias repetidas chamadas polímeros, com uma extremidade repelindo a água e a outra atraindo-a. Essa interação com a água faz com que os polímeros se alinhem, e, finalmente, formar vesículas.

O sistema é ativado por luz azul. Ao longo de várias horas de exposição, os monômeros se ligam para formar polímeros, e os polímeros se alinham para formar vesículas esféricas, com alguns se aproximando do tamanho de células naturais. Eles crescem devido à osmose até estourarem e então começarem a crescer novamente.

"Em cinco horas a mistura muda, "Disse Pérez-Mercader." Às seis horas fica turvo. A partir da mistura homogênea, desenvolva esses recipientes. Os recipientes implodem e crescem novamente, eles começam a fazer coisas muito interessantes. "

O comportamento regenerativo é o que levou Pérez-Mercader à descrição "vesículas de fênix, "depois do pássaro mítico que queimou em seu ninho e renasceu.

Além da capacidade de se formar espontaneamente e se replicar, as vesículas são atraídas pela luz, e tendem a se agrupar perto da fonte de luz. Hora extra, vesículas maiores dominam a população, Pérez-Mercader disse, indicando que uma forma de seleção está em ação.

Além de quaisquer lições potenciais sobre o início da vida, Pérez-Mercader disse que as descobertas podem ser úteis na criação de um sistema de entrega de automontagem na indústria. Ele disse que planeja continuar o trabalho com vesículas mais complexas e incluir alguma química ativa em seu interior.

"As implicações para as origens da vida para mim são muito interessantes, embora ainda precisem ser explorados, " ele disse.

Esta história foi publicada como cortesia da Harvard Gazette, Jornal oficial da Universidade de Harvard. Para notícias adicionais da universidade, visite Harvard.edu.