ساخت سلول‌های مصنوعی با قابلیت همانندسازی

گروهی از زیست‌شناسان ژاپنی سلول‌های مصنوعی مشابه با سلول‌های اولیه ساخته‌اند تا درک بهتری از نحوه آغاز تقسیم سلولی و تکامل سلول‌ها به دست آورند.

محققان تا پیش از این درک درستی از ساز و کار تکامل اشکال اولیه حیات نداشتند. این سلول‌ها با این که قادر به همانندسازی بودند، اما زنده نبودند.

محققان با استفاده از دی‌ان‌ای و پروتئین‌های بسته‌بندی شده در داخل چربی، سلول‌های اولیه مصنوعی ساخته‌اند که حاوی ترکیبات چربی مشابه با غشاء سلولی هستند. این سلول‌های کروی زنده نیستند اما دی‌ان‌ای موجود در آن‌ها حاوی دستورالعمل‌هایی برای همانندسازی در شرایط مناسب است.

با تغییر pH محیط این کره، محققان توانستند سلول‌ها را وادار به همانندسازی و تقسیم کنند. اما بخش دشوار دوباره پر کردن محتویات کره بود تا بتوانند همانند سلول‌های واقعی فرایند تقسیم سلولی را دوباره آغاز کنند. محققان برای غلبه بر این مشکل، سلول‌های جدیدی طراحی کردند که قابلیت جدا شدن داشته و می‌توانستند با دیگر ساختارهای سلول مانند در اطرافشان ترکیب شوند. این کار به خوبی نتیجه داد و سلول‌ها در آزمایشگاه موفق به تولید نسل جدیدی از سلول‌های همانند خود شدند.

پژوهشگران بر این باورند که توانسته‌اند فرایند چرخه‌ای را که در آن سلول‌های مصنوعی (و سلول‌های اولیه) می‌توانند تقسیم شوند، به خوبی بشناسند؛ این فرایند در چهار مرحله تکمیل می‌شود؛ بلعیدن (سلول‌ها ترکیب می‌شوند تا محتویات سلولی را به دست آورند)، همانندسازی (کپی شدن دی‌ان‌ای)، بلوغ (سلول‌ها برای تقسیم آماده می‌شوند) و تقسیم (سلول‌های جدید از سلول والد جدا می‌شوند).

محققان عقیده دارند که این مدل می‌تواند نشان دهد که فرم‌های اولیه حیات چگونه شکل گرفته و تکثیر شده‌اند. سلول‌ها صرفا بر محتویات داخلی خود متکی نبوده و نیاز داشته‌اند که ذخایر انرژی و ماده را قبل از ادامه همانندسازی مجددا بازیابی کنند. تغییر pH که در سومین مرحله از چهار مرحله این گذار و تحول اعمال می‌شود به سادگی می‌تواند در اطراف سوراخ‌های هیدروترمال زمین رخ دهد. با این حال هنوز سوالات زیادی در این زمینه بدون پاسخ باقی مانده است.

محققان هنوز درباره نحوه تاثیر ژن‌های سلول‌های اولیه بر خصوصیات فیزیکی یا فنوتیپ نظری ندارند یا نمی‌دانند جهش‌های منجر به تکامل چگونه در این سلول‌ها رخ داده و یا این که این سلول‌ها با چه سرعتی می‌توانند همانندسازی کنند. محققان امیدوارند در آینده مدل‌های مصنوعی پیچیده‌تری از سلول‌های اولیه بسازند تا نحوه عملکرد ژن‌ها را در این آغازگران حیات به طور دقیق‌تری مورد بررسی قرار دهند.

این پژوهش در مجله Nature Communications به چاپ رسیده‌ است.

تماشاخانه

دو دقیقه از اولین رویارویی انسان با هوش مصنوعی در سینما - 60 سال قبل (تماشا کنید)

دو دقیقه از فیلم وسترن که دستور زبان دوئل سینمایی را تغییر داد (تماشا کنید)

فیلم های دیگر