Δημιουργήθηκε το πρώτο αυτοκινούμενο τεχνητό κύτταρο

Το πρώτο τεχνητό κύτταρο μπορεί να κινηθεί χωρίς ζωή, χρησιμοποιώντας μόνο τρία βασικά συστατικά και τους νόμους της χημείας. Η ανακάλυψη ανοίγει νέες κατευθύνσεις στη συνθετική βιολογία και αποκρυπτογραφεί τον τρόπο με τον οποίο κινείται η ζωή.

Εκτός από τη θεμελιώδη επιστημονική της αξία, η επιτυχία της δημιουργίας αυτοκινούμενων τεχνητών κυττάρων ανοίγει επίσης πολλές πιθανές εφαρμογές στη βιοϊατρική και τις κατασκευές - Φωτογραφία: AI

Στην εργασία που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science, μια ομάδα επιστημόνων στο Το Ινστιτούτο Βιοτεχνολογίας της Καταλονίας (IBEC) , το Πανεπιστήμιο της Βαρκελώνης, το University College London, το Πανεπιστήμιο του Λίβερπουλ, το Ινστιτούτο Biofisika και το Ίδρυμα Επιστημών Ikerbasque αναφέρουν ότι το τεχνητό κύτταρο είναι μια από τις απλούστερες δομές που δημιουργήθηκαν ποτέ: αποτελείται μόνο από μια λιπιδική μεμβράνη, ένα ένζυμο και έναν πόρο. Ωστόσο, έχει την ικανότητα να προσανατολίζεται και να κινείται με βάση χημικές αντιδράσεις, όπως ακριβώς το σπέρμα βρίσκει τα ωάρια ή τα λευκά αιμοσφαίρια εντοπίζουν σημάδια λοίμωξης.

Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται χημειοταξία, η ικανότητα κίνησης ανάλογα με τις χημικές συγκεντρώσεις, η οποία είναι μια σημαντική δεξιότητα επιβίωσης στον βιολογικό κόσμο . Αυτό που είναι ιδιαίτερο με αυτό το τεχνητό κύτταρο είναι ότι δεν χρειάζεται πολύπλοκες δομές όπως μαστίγια ή υποδοχείς.

«Αναδημιουργήσαμε όλη αυτή την κινητικότητα με μόνο τρία στοιχεία: μια μεμβράνη, ένα ένζυμο και έναν πυρηνικό πόρο. Χωρίς φασαρία. Και τότε αναδύθηκαν οι κρυμμένοι κανόνες της ζωής», δήλωσε ο καθηγητής Giuseppe Battaglia (IBEC).

Τα τεχνητά κύτταρα αποτελούνται από λιποσώματα, λιπαρές φυσαλίδες που μιμούνται πραγματικές κυτταρικές μεμβράνες. Όταν τοποθετούνται σε περιβάλλον με διαβάθμιση συγκέντρωσης γλυκόζης ή ουρίας, τα ένζυμα μέσα στα λιποσώματα αντιδρούν με αυτά τα μόρια, δημιουργώντας μια διαφορά συγκέντρωσης.

Αυτή η ανισορροπία δημιουργεί μια μικροσκοπική ροή στην επιφάνεια του κυττάρου, ωθώντας το προς την πλευρά της υψηλότερης συγκέντρωσης. Οι πόροι της μεμβράνης λειτουργούν ως ελεγχόμενη «πύλη αναχώματος», δημιουργώντας την ασυμμετρία που απαιτείται για τη δημιουργία ώθησης, παρόμοια με τον τρόπο που ένα σκάφος κινείται με τη ροή του νερού.

Στα πειράματά τους, η ομάδα εξέτασε περισσότερα από 10.000 τεχνητά κύτταρα σε μικρορευστομηχανικά κανάλια υπό αυστηρά ελεγχόμενες συνθήκες κλίσης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα κύτταρα με περισσότερους πυρηνικούς πόρους κινούνταν πιο έντονα προς την κατεύθυνση της χημειοταξίας, ενώ τα κύτταρα χωρίς πόρους κινούνταν μόνο παθητικά, πιθανώς με απλή διάχυση.

Στη φύση, η κινητικότητα είναι μια ζωτική στρατηγική επιβίωσης που βοηθά τα ζωντανά κύτταρα να βρίσκουν θρεπτικά συστατικά, να αποφεύγουν τις τοξίνες και να συντονίζουν την ανάπτυξή τους. Η ακριβής προσομοίωση αυτού του φαινομένου με μόλις τρία ελάχιστα στοιχεία έχει φέρει τους επιστήμονες πιο κοντά στην αποκρυπτογράφηση του πώς η ζωή μπορεί να άρχισε να κινείται στην πρώιμη εξέλιξή της.

Εκτός από τη θεμελιώδη επιστημονική της αξία, η έρευνα ανοίγει επίσης πολλές πιθανές εφαρμογές στη βιοϊατρική και τις κατασκευές. Για παράδειγμα, τα τεχνητά κύτταρα μπορούν να σχεδιαστούν για να χορηγούν φάρμακα στο σωστό σημείο της βλάβης στο σώμα, να ανιχνεύουν χημικές αλλαγές στο μικροπεριβάλλον ή να δημιουργούν προγραμματιζόμενα αυτοοργανωμένα συστήματα στον κατασκευαστικό κλάδο.

Επειδή αυτά τα κυτταρικά συστατικά είναι πανταχού παρόντα στη βιολογία, μπορούν να κλιμακωθούν ή να προσαρμοστούν για να δημιουργήσουν μαλακά βιομιμητικά μικρορομπότ που δεν απαιτούν μεταλλικά πλαίσια ή ηλεκτρονικά κυκλώματα.

«Παρατηρήστε προσεκτικά ένα τεχνητό κύτταρο που κινείται. Μέσα σε αυτό βρίσκεται το μυστικό: πώς ψιθυρίζει το κύτταρο, πώς μεταφέρει ζωτικά πράγματα. Αλλά η φυσική βιολογία είναι πολύ θορυβώδης, πολύ λεπτομερής. Έτσι «κλέβουμε» λίγο. Και τότε όλα γίνονται απλοποιημένα, όμορφα, μια καθαρή χημική μουσική», παρομοίασε ο καθηγητής Μπατάλια.

ΜΙΝΧ ΧΑΪ

Πηγή: https://tuoitre.vn/lan-dau-tien-tao-ra-te-bao-nhan-tao-tu-di-chuyen-20250727080301666.htm