À medida que os organismos vivos comem, crescer, e auto-regenerar, o tempo todo eles estão morrendo lentamente. Quimicamente falando, isso ocorre porque a vida é termodinamicamente instável, enquanto seus produtos residuais finais estão em um estado de equilíbrio térmico. É um pensamento um tanto mórbido, mas é também uma das características comuns a todas as formas de vida.

Agora em um novo estudo, pesquisadores criaram um autorreplicador que se auto-monta enquanto é destruído ao mesmo tempo. O sistema sintético pode ajudar os pesquisadores a entender melhor o que separa a matéria biológica da matéria química mais simples, e também como criar vida sintética no laboratório.

Os pesquisadores, Ignacio Colomer, Sarah M. Morrow, e Stephen P. Fletcher, na Universidade de Oxford, publicaram um artigo sobre o autorreplicador em uma edição recente da Nature Communications .

"A combinação da formação e destruição do replicador torna o sistema capaz de replicação sustentada, que é algo que apenas os sistemas biológicos são capazes atualmente, e o sistema continua a se auto-reproduzir enquanto você continuar alimentando-o, "Fletcher disse Phys.org .

O autorreplicador consiste em um sistema de pequenas moléculas compostas de hidrogênio e carbono (hidrocarbonetos). Inicialmente, o sistema contém dois tipos de hidrocarbonetos, hidrofóbico (que repele a água) e hidrofílico (que se dissolve na água), que servem como matéria-prima ou "alimento" para o sistema. Os dois tipos de hidrocarbonetos são separados por uma interface, mas com a ajuda de um catalisador de rutênio, eles são capazes de reagir através da interface para formar um produto anfifílico, que tem propriedades hidrofóbicas e hidrofílicas.

Semelhante a como os organismos vivos crescem e regeneram novas células, o produto anfifílico é um autocatalisador que tem a capacidade de se automontar, aumentando assim sua concentração ou "crescendo". Como o produto se auto-monta e continua a ser gerado a partir das matérias-primas até que elas acabem, a concentração do produto cresce exponencialmente, pelo menos por enquanto. Mas, como a vida, este produto é termodinamicamente instável, para que, ao mesmo tempo em que o produto está sendo criado, também está se decompondo em um produto residual termodinamicamente estável. Uma vez que as matérias-primas acabam, a taxa de decaimento supera a taxa de crescimento, e, eventualmente, todo o sistema se torna um produto residual, atingindo um estado de equilíbrio térmico.

Os pesquisadores então adicionaram uma reviravolta ao experimento, adicionando mais matérias-primas ao sistema depois que eles inicialmente acabaram. A adição deste combustível químico causou um aumento temporário no nível do produto anfifílico, embora o produto residual também estivesse sendo criado. Quando os pesquisadores pararam de sustentar o sistema com matérias-primas, o produto de automontagem acabou sendo completamente destruído.

Geral, a criação de uma auto-replicação, O sistema fora de equilíbrio que inevitavelmente se move em direção ao equilíbrio térmico fornece um modelo físico para os cientistas estudarem as mesmas características da vida. No futuro, isso pode ajudar os pesquisadores a entender como criar um mínimo de vida no laboratório.

"Tornar a vida sintética simplesmente não é possível atualmente, "Fletcher disse." Acredito que isso seja porque ainda não entendemos exatamente o que é a vida, e desenvolver até mesmo modelos primitivos de sistemas vivos ainda é um desafio. O projeto e estudo de modelos sintéticos, onde blocos de construção relativamente simples são usados ​​para fazer sistemas funcionais complexos, é provavelmente necessário entender como fazer imitar o tipo de comportamento distante do equilíbrio visto em sistemas vivos e permitir tentativas realistas de fazer vida sintética. "

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