ULISSE

Membrane cellulari artificiali

FUTURO – Creare – pardon, produrre – vita artificiale da zero fa ancora parte esclusiva dell’iperuranio scientifico, ma pochi giorni fa la chimica ha abbattuto una frontiera importante verso questo obiettivo. Usando una nuova reazione chimica, ricercatori dell’università della California di San Diego, condotti da Neal Devaraj, insieme a Itay Budin, studente della Harvard University, hanno prodotto membrane cellulari che si assemblano da sole.

Queste membrane sono gli involucri strutturali che contengono e facilitano le reazioni necessarie alla vita (a proposito di origini della vita sulla Terra, si veda anche qui). I risultati del lavoro del gruppo sono riportati dal Journal of the American Chemical Society, e coincidono quasi nel tempo con la Gordon Research Conference sulle origini della vita tenutasi dall’8 al 13 di questo mese a Galveston, in Texas.

“Uno dei nostri obiettivi di lungo termine, anche se molto ambizioso, è cercare di creare una cellula artificiale, un’unità vivente sintetica da cima a fondo: produrre cioè un organismo vivente da molecole non viventi, che non abbiano avuto alcun tipo di contatto con un organismo vivente”, afferma Devaraj. “Presumibilmente ciò è successo a un certo punto nel passato, altrimenti la vita non esisterebbe”.

Riuscendo a creare una componente essenziale della vita terrestre attraverso l’uso di precursori non biologici, il gruppo spera di far luce su alcuni aspetti delle origini della vita. “La transizione che ignoriamo è quella fondamentale, cioè come dalla materia non vivente si sia passati a quella vivente”, continua Devaraj. “La biochimica è un’area senz’altro matura per provare a darci risposte sulle fasi del passaggio da non-vivente a vivente. Se riuscissimo a comprendere queste fasi, di sicuro potremmo imparare molto sulle origini della vita: per esempio, i princìpi chimici e biologici necessari alla vita stessa”.

Le molecole che formano le membrane cellulari hanno ‘teste’ che si mischiano facilmente con l’acqua, e ‘code’ che la respingono. Nell’acqua, queste molecole formano un doppio strato, con le teste rivolte all’infuori e le code all’indentro, e costituiscono una barriera che isola i contenuti della cellula. Devaraj e Budin hanno creato molecole simili grazie a una nuova reazione che unisce due catene di lipidi. Per arrivare a questo stesso risultato, la natura usa dei complessi enzimi, inseriti in membrane, e ciò rende difficile la comprensione di come le prime membrane siano venute a crearsi.

“Nel nostro sistema, usiamo una specie di catalizzatore primitivo, uno ione metallico molto semplice”, spiega Devaraj. “La reazione chimica che usiamo è totalmente artificiale: non ne esistono equivalenti biologici. In questo modo, possiamo assemblare membrane partendo da zero”.

I chimici hanno creato le membrane sintetiche da un’emulsione acquosa di un olio e un detergente. In sé, quest’emulsione è stabile; poi hanno aggiunto ioni rame, e dalle goccioline d’olio hanno cominciato a formarsi vescicole e tubuli. Dopo ventiquattr’ore, le gocce d’olio erano sparite, ‘consumate’ dalle membrane autoassemblanti.

Un procedimento simile per produrre membrane, a dire il vero, era già stato usato l’anno scorso da un gruppo condotto da Leroy Cronin dell’università di Glasgow, in Scozia: tuttavia, queste proto-cellule (dette iChells) sono prive di Dna e non possono replicarsi. Sul versante opposto, nonostante altri scienziati abbiano recentemente annunciato la creazione di cellule artificiali, soltanto il loro genoma era in effetti sintetico. Il resto era una cellula batterica pilotata. La vita totalmente artificiale richiederà l’unione di un genoma portatore d’informazione e di una struttura tridimensionale che lo ospiti.

Il valore reale di questa scoperta potrebbe trovarsi nella sua semplicità. Da precursori commercialmente disponibili, il gruppo statunitense ha avuto bisogno soltanto di un passaggio preparatorio per creare tutti le catene lipidiche da cui partire. “È banale, e può essere fatto in un giorno”, conclude Devaraj. “I nuovi ricercatori che arrivano al laboratorio possono creare delle membrane fin dal loro primo giorno di lavoro”.

Crediti immagine: kaibara87 (CC)

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