Петербургские ученые приблизились к разгадке тайны появления жизни на Земле. Специалисты из ИТМО совместно с зарубежными коллегами смоделировали процесс формирования молекул-коацерватов. Таким образом наука стала на шаг ближе к созданию искусственных клеток.
Ученые это сравнивают с химическим супом, в котором взаимодействуют молекулы разных веществ, в результате чего образуется новая молекула. Она контактирует с другими частицами, что провоцирует создание коацерватов.
А если говорить более приземленно, разработка позволит создавать, в том числе, и умные лекарственные препараты.
Это лаборатория ИТМО. Учёные утверждают, что они совместно с израильскими коллегами смогли математически предсказать, как поведут себя так называемые, коацерватные капли, которые хранят в себе тайну возникновения жизни на земле. Первым её попытался разгадать советский учёный Александр Опарин. Его теория возникновения жизни из коацерватных капель в науке считается общепризнанной.
Коацерватные капли – предшественники клеток. В теории Опарина они возникли в Мировом океане подобно масляным каплям в супе. Это скопления молекул, которые вступали друг с другом в химические реакции под воздействием солнечного излучения, молний и тепла земной коры. Каскады реакций протекали самыми различными способами. Те капли, чья структура разрушалась – выбывали из эволюции, а те, что сохранялись – продолжали бороться за место под солнцем. В какой-то момент последовательность химических реакций совпала с формулой, необходимой для размножения. И капли начали делиться. Так возникла жизнь. Учёные ИТМО и их израильские коллеги считают, что они близко подошли к доказательству теории Опарина.
«Если мы говорим, что будет считаться искусственной жизнью, что мы ищем на других планетах – это химическую систему, способную к размножению и к дарвиновской эволюции. Пока мы такого не сделали, но при этом у нас происходит умножение каких-то молекул. Это ещё не размножение как таковое, но мы можем умножать молекулы», – отметила директор НОЦ инфохимии ИТМО Екатерина Скорб.
На стеклянной подложке – некий силиконовый материал. Внутри – два канала, по которым протекают два специальных раствора. В определённой точке они встречаются и возникают коацерватные капли. В ИТМО утверждают, что создали математическую модель, которая предсказывает, как будут протекать реакции в этих каплях. Если это так, значит учёные практически подобрались к решению сразу нескольких научных проблем.
«Есть такое слово – автокатализ. Это значит, что что-то провоцирует возникновения следующей реакции. То есть у нас одна реакция порождает следующий продукт и этот продукт порождает либо запуск реакции по второму кругу, либо запуск другой реакции. Возможность такого запуска, его контроля, возможность запуска вот таких последовательных цепочек реакции, начиная с одной из них заканчивая какой-то совершенно другой. Без нашего участия именно в таких вот каплях», – отметила младший научный сотрудник, аспирант научно-образовательного центра инфохимии ИТМО Александра Тимралиева.
Контроль таких сложных химических процессов гипотетически открывает учёным возможность не только объяснить возникновение жизни, но и приблизиться к созданию искусственной клетки, а также разработать новые лекарства.
«Когда мы знаем природу образования коацервата, мы можем предсказывать дальнейшее его поведение. Для лекарств это высвобождение нужного вещества в определённое время», – рассказала аспирант научно-образовательного центра инфохимии ИТМО Полина Зырянова.
По словам ученых, их исследования могут лечь в основу создания таких лекарств, которые при попадании в организм будут заставлять его самостоятельно вырабатывать нужные для лечения вещества. Однако это пока только в перспективе.
