Crecimiento acoplado y división de las membranas de protocélulas modelo

Área de la Ciencia:

• El origen de la vida Estudios sobre el origen de la vida
• Biología sintética Biología sintética.
• La biofísica es la biofísica.

Sus antecedentes:

• La creación de vida celular sintética requiere comprender cómo los procesos biológicos como el crecimiento y la división pueden surgir de los sistemas físicos y químicos.
• Los métodos anteriores para la división de protocélulas artificiales condujeron a una pérdida significativa de contenidos internos, lo que obstaculizó el desarrollo de sistemas autosuficientes.

Objetivo del estudio:

• Describir una vía simple y eficiente para modelar el crecimiento y la división de la membrana de las protocélulas.
• Para demostrar el crecimiento y la división acoplados en un modelo de protocélula sin pérdida de contenido.
• Investigar el potencial para múltiples ciclos de reproducción de protocélulas y distribución del genoma.

Principales métodos:

• Utilizó grandes vesículas multilamellares de ácidos grasos alimentadas con micelas de ácidos grasos en una solución de baja permeabilidad.
• Elongamiento inducido de las vesículas a través de un desequilibrio de superficie y volumen durante el crecimiento.
• Se aplicaron modestas fuerzas de corte para inducir la división de las vesículas alargadas.
• Moléculas de ARN encapsuladas para representar un genoma primitivo.

Principales resultados:

• El crecimiento de las vesículas transformó las estructuras esféricas en formas de hilo.
• Las fuerzas de corte suaves dividieron eficientemente las vesículas en forma de hilo en vesículas hijas sin pérdida de contenido.
• Las protocélulas se sometieron a múltiples ciclos de reproducción, con ARN encapsulado distribuido a la progenie.
• El proceso demostró un crecimiento y división acoplados de la membrana.

Conclusiones:

• Esta vía ofrece un método robusto y simple para la reproducción de protocélulas modelo, abordando los desafíos clave en la vida sintética.
• Los hallazgos sugieren que procesos físicos y químicos similares pueden haber sido cruciales para el surgimiento de la vida en la Tierra primitiva.
• Esta investigación avanza el objetivo de sintetizar una protocélula completa con genoma y membrana autorreplicantes.