Krijimi i një rrjeti metabolik fosfolipik abiotik. Kredia: Kimia e Natyrës (2025). DOI: 10.1038/s41557-025-01829-5
Nga: Michelle Franklin, Universiteti i Kalifornisë – San Diego, redaktuar nga Gaby Clark, rishikuar nga Andrew Zinin, [On the origins of life: Metabolic activity successfully incorporated into synthetic cell membranes]1
Në një moment gjatë evolucionit të jetës në Tokë, lënda inorganike u bë organike, materia jo e gjallë u bë e gjallë. Si ndodhi kjo është një nga misteret më të mëdha të njerëzimit. Sot, shkencëtarët punojnë për të zhvilluar qeliza sintetike që imitojnë qelizat e gjalla, duke shpresuar të zbulojnë të dhëna që do të ndihmojnë në përgjigjen e pyetjes: si filloi jeta në Tokë?
Ndërsa nuk ka një përkufizim të vetëm të jetës, tre elementë përsëriten në biologji:
- ndarje – një pengesë që ndan brendësinë e një qelize nga mjedisi;
- metabolizmi – ndërtimi dhe zbërthimi i molekulave për të kryer funksionin e qelizave; dhe
- përzgjedhja – një proces në të cilin molekula të caktuara favorizohen mbi të tjerat.
Në të kaluarën, studiuesit janë fokusuar në ndarjen, por jo në metabolizëm. Megjithatë, ky cikël i ndërtimit dhe zbërthimit të molekulave është një aspekt kritik i mënyrës se si qelizat e gjalla reagojnë ndaj stimujve mjedisorë, përsëriten dhe evoluojnë.
Tani studiuesit nga Universiteti i Kalifornisë në San Diego kanë projektuar një sistem që sintetizon membranat qelizore dhe përfshin aktivitetin metabolik. Puna e tyre shfaqet në Nature Chemistry dhe shfaqet në kopertinën e numrit të qershorit 2025.
“Qelizat që nuk kanë një rrjet metabolik janë të ngecur – ato nuk janë në gjendje të rimodelohen, të rriten ose të ndahen,” deklaroi Neal Devaraj, Kryetar i Murray Goodman në Kimi dhe Biokimi në UC San Diego dhe hetuesi kryesor në punim. “Jeta sot është shumë e evoluar, por ne duam të kuptojmë nëse metabolizmi mund të ndodhë në sisteme kimike shumë të thjeshta, përpara se të ndodhte evolucioni i biologjisë më komplekse.”
Lipidet janë komponime yndyrore që luajnë një rol vendimtar në shumë funksione qelizore. Në qelizat e gjalla, membranat lipidike shërbejnë si barriera, duke ndarë qelizat nga mjedisi i jashtëm. Membranat lipidike janë dinamike, të afta për t’u rimodeluar në përgjigje të kërkesave qelizore.
Si një hap vendimtar për të kuptuar se si evoluan qelizat e gjalla, laboratori i Devaraj projektoi një sistem ku lipidet jo vetëm që mund të formojnë membrana, por përmes metabolizmit, gjithashtu mund t’i shpërbëjnë ato. Sistemi që ata krijuan ishte abiotik, që do të thotë se përdorej vetëm materia jo e gjallë. Kjo është e rëndësishme për të ndihmuar në të kuptuarit se si u shfaq jeta në Tokën prebiotike, kur ekzistonte vetëm materia jo e gjallë.
“Ne po përpiqemi t’i përgjigjemi pyetjes themelore: cilat janë sistemet minimale që kanë vetitë e jetës?” tha Alessandro Fracassi, një studiues postdoktoral në laboratorin e Devarajt dhe autori i parë në punim.
Cikli kimik që ata krijuan përdor një lëndë djegëse kimike për të aktivizuar acidet yndyrore. Acidet yndyrore më pas kombinohen me lizofosfolipide, të cilat gjenerojnë fosfolipide. Këto fosfolipide formojnë spontanisht membrana, por në mungesë të karburantit, ato shpërbëhen dhe kthehen në përbërësit e acideve yndyrore dhe lizofosfolipideve. Cikli fillon nga e para.
Tani që ata kanë treguar se mund të krijojnë një membranë qelizore artificiale, ata duan të vazhdojnë të shtojnë shtresa kompleksiteti derisa të kenë krijuar diçka që ka shumë më tepër veti që ne lidhim me “jetën”.
“Ne dimë shumë për qelizat e gjalla dhe nga çfarë janë bërë ato,” deklaroi Fracassi. “Por nëse vendosni të gjithë komponentët e veçantë, ne në fakt nuk e kuptojmë se si t’i bashkojmë ato për ta bërë qelizën të funksionojë ashtu siç funksionon. Ne po përpiqemi të rikrijojmë një qelizë primitive por funksionale, një shtresë në të njëjtën kohë.”
Përveç hedhjes së dritës se si jeta mund të ketë filluar në një mjedis abiotik, zhvillimi i qelizave artificiale mund të ketë një ndikim në botën reale. Shpërndarja e barnave, bioprodhimi, riparimi mjedisor, sensorët biomimetikë janë të gjitha mundësitë gjatë dekadave të ardhshme ndërsa ne vazhdojmë të thellojmë të kuptuarit tonë se si u krijua jeta në Tokë.
“Ne mund të mos shohim këto lloj përparimesh për 10 ose 20 vjet,” vuri në dukje Devaraj. “Por ne duhet ta bëjmë punën sot, sepse kemi ende shumë për të mësuar.”
–
Më shumë informacion: Alessandro Fracassi et al, Metabolizmi i lipideve abiotike mundëson plasticitetin e membranës në qelizat artificiale, Nature Chemistry (2025). DOI: 10.1038/s41557-025-01829-5
Informacioni i revistës: Kimia e Natyrës
Siguruar nga Universiteti i Kalifornisë – San Diego
–
Reference
