Ученые из Института биоинженерии Каталонии создали минималистичную искусственную клетку, которая демонстрирует сложное поведение при помощи простых химических механизмов. Эта система воспроизводит ключевую способность живых организмов – хемотаксис.
Искусственная клетка состоит всего из трех элементов: липидной мембраны, фермента и мембранной поры. При помещении в раствор с градиентом концентрации глюкозы или мочевины, фермент внутри клетки вступает в реакцию, создавая перепад концентраций. Поры в мембране действуют как регулируемые каналы, обеспечивая асимметричный поток жидкости, который толкает клетку в нужном направлении.
Ученые проверили работу системы на более чем 10 000 везикул в микрофлюидных устройствах. Клетки с большим количеством пор демонстрировали более выраженное направленное движение, в то время как везикулы без пор перемещались пассивно.
По словам исследователей, эта система раскрывает фундаментальные принципы клеточного движения. Вместо сложных биологических механизмов, она использует минимальный набор компонентов для воспроизведения ключевой функции живых клеток. Такой подход характерен для синтетической биологии, которая стремится понять сложные биологические явления через простые химические взаимодействия.
Разработка открывает перспективы для создания микроустройств для адресной доставки лекарств, экологических сенсоров и программируемых биоматериалов. Все компоненты системы биосовместимы, что упрощает их потенциальное медицинское применение.
Это достижение также дает новое понимание возможных механизмов возникновения жизни, показывая, как сложное поведение могло возникнуть из простых химических систем на ранних этапах эволюции.