Membrane cellulari artificiali

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 ad 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.