Ученыесоздали самую простую искусственную клетку из когда—либо существовавших - всего лишь мембрану, фермент и миссию.

Результаты их исследования опубликованы в журнале Science. Совершив прорыв, который сводит жизнь к ее самым элементарным законам, ученые из Института биоинженерии Каталонии (IBEC) создали синтетическую минимальную клетку, которая может двигаться сама по себе, руководствуясь исключительно химическими принципами.

Подобно бактериям, которые плывут к пище, или иммунным клеткам, стремящимся к очагам инфекции, эти крошечные безжизненные пузырьки могут ощущать окружающую среду и перемещаться по ней. Хитрость заключается в процессе, называемом хемотаксисом, - способности перемещаться по химическим градиентам. В природе именно так сперматозоиды находят яйцеклетку или белые кровяные тельца обнаруживают воспаление.

Но вместо того, чтобы полагаться на сложные биологические механизмы, такие как жгутики или рецепторы, эта искусственная клетка использует только три части: липидную мембрану, фермент и мембранную пору. Структурной оболочкой служили липосомы - жировые пузырьки, состоящие из тех же молекул, что и настоящие клеточные мембраны.

При помещении в градиент глюкозы или мочевины фермент, находящийся внутри липосом, вступает в реакцию с молекулами, создавая дисбаланс в концентрации. Это создает поток жидкости вдоль поверхности пузырька, повышая его концентрацию. Поры действуют как управляемые шлюзы, создавая асимметрию, необходимую для движения, как у самоуправляемой лодки, приводимой в движение молекулярными течениями.

Чтобы доказать, что это работает, исследователи протестировали более 10 000 везикул в микрожидкостных каналах при тщательно контролируемых градиентах. Они обнаружили, что везикулы с большим количеством пор проявляли более сильную хемотаксическую активность, в то время как везикулы без пор пассивно перемещались к более низким концентрациям — вероятно, из-за простой диффузии.

В живых системах хемотаксис является фундаментальной стратегией выживания, позволяющей клеткам добывать питательные вещества, избегать опасности и координировать развитие. Воспроизведение такого поведения с помощью таких минимальных компонентов дает ученым модель того, как жизнь могла зародиться на ранних этапах эволюционной истории.

Эти результаты открывают путь к созданию синтетических клеток для точной доставки лекарств, зондирования окружающей среды или даже программируемых самосборных систем.

Поскольку все компоненты широко используются в биологии, масштабирование или модификация системы в конечном итоге могут позволить создавать отзывчивых микророботов, полностью построенных из мягких материалов.