Cornell University (New York) – tendencias21

Leran kan ha varit livets vagga på jorden eller åtminstone av de komplexa biokemiska material som gör livet möjligt enligt forskning från Cornell University (New York). Leran bildar hydrogel, dvs polymerer som utgör en agglomererande av mikroskopiska utrymmen som kan absorbera vätskor, såsom en svamp, i vilken sker de kemiska reaktioner som bildar proteiner, DNA och levande celler.

Leran, en blandning av mineraler till synes ofruktsam, kan ha varit livets vagga på jorden. Eller åtminstone av de komplexa biokemiska material som gör livet möjligt, enligt forskning av ingenjörer i biologi från Cornell University (Ithaca, New York, USA), som publicerades i Nature Publishings nätupplaga av Scientific Reports.

I en simulerade gammalt havsvatten, bildade leran en hydrogel polymerer, en agglomeration som skapade mikroskopiska utrymmen som kan absorbera vätskor såsom en svamp. Under miljarder år, kan kemikalierna som samlades i dessa utrymmen ha genomfört komplicerade reaktioner som bildade proteiner, DNA och slutligen, hela det maskineriet som gör att en levande cell fungerar.

Lerans hydrogeler kan ha innehållit och skyddat dessa kemiska processer tills det membran som omger levande celler utvecklades, säger pressmeddelandet från universitetet, som rapporterades av EurekAlert!

För att testa idén, har den grupp som leds av Dan Luo, professor i biologisk och miljöteknik, visat hur proteinsyntesen sker på en lera hydrogel.

Forskarna använde tidigare syntetiska hydrogeler som en ”cell fri” miljö för produktion av proteiner. Fyller man den svampaktiga miljön med DNA, aminosyror, lämpliga enzymer och några bitar av cellulärt maskineri, då för man proteiner som kodifierar DNA, precis det som skulle uppstå i en tank av celler.

För att processen ska kunna producera stora kvantiteter av protein, såsom vid tillverkning av läkemedel, behövs det en stor mängd hydrogel, därför bestämde sig forskarna för att hitta ett billigare sätt att göra det. En av forskarna, Yang Dayong, insåg att leran bildar en hydrogel. ”Det är mycket billigt” sade Luo. Ännu bättre, det visade sig oväntat att användningen av lera förbättrade protein produktion.

Men sedan slog det forskarna att det de hade upptäckt kunde svara den urgamla frågan om hur biomolekyler utvecklades. Carl Sagans experiment vid Cornell och andra forskares, visade att aminosyror och andra biomolekyler kunde ha bildats i de ursprungliga oceaner, genom att utnyttja kraften av blixten, till exempel. Men i det stora havet, hur gick det till så att dessa molekyler förenades tillräcklig för att skapa mer komplexa strukturer, och vad skyddade dem från den hårda miljön?

Cellmembran

Forskarna har föreslagit i det förflutna att små fett eller polymerers ballonger kunde ha tjänat som en föregångare av cellmembranen.

Leran är en lovande alternativ eftersom biomolekylerna tenderar att vidhäfta sig till dess yta, och teoretikerna har visat att cytoplasman, insidan av en cell, fungerar som en hydrogel. Och, förklarar Luo, en lera hydrogel skyddar bättre sitt innehåll från skadliga enzymer (kallade ”nukleaser”), som kan avveckla DNA och andra biomolekyler.

Som ytterligare bevis visar geologisk historia att leran dök först upp just i det ögonblick då biomolekyler började bilda proto celler, cell liknande strukturer men ofullständiga, och slutligen färdiga celler. Geologiska händelser sammanföll med biologiska händelser.

Hur dessa biologiska maskiner utvecklades återstår att förklara, erkänner Luo. Just nu arbetar hans forskargrupp med att förstå varför en lera hydrogel fungerar så bra, med tanke på de praktiska tillämpningarna av produktionen av ”cell fria” proteiner.