Ученые часто используют искусственные клетки в качестве моделей, позволяющих изучать ранние этапы эволюции жизни. Однако, в отличие от настоящих, такие клетки не способны использовать энергию окружающего мира, чтобы синтезировать собственные компоненты.

Создать принципиально новый тип искусственных клеток удалось исследователям из Токийского технологического института. Как сообщает Science Daily, ученые заключили под одну мембрану систему синтеза белка и небольшие белково-липидные пузырьки-протеолипосомы, содержащие белки АТФ-синтазу и бактериородопсин.

АТФ-синтаза использует разность потенциалов между внеклеточной и внутриклеточной средой для производства молекулы АТФ — основной энергетической «валюты» клетки. В свою очередь бактериородопсин за счет солнечной энергии переносит ионы через мембрану и создает этот потенциал.

В теории двух этих белков достаточно, чтобы обеспечить клетку энергией, необходимой для работы всех ее внутренних систем, в том числе синтеза белка.

Как и надеялись ученые, синтезированный протеолипосомами АТФ использовался в качестве топлива для производства матричной РНК и белка. Помимо прочих белков, клетка синтезировала дополнительное количество АТФ-синтазы и бактериородопсина, что повысило эффективность процесса.

Самый значимый момент этой работы — создание искусственной клетки, которая способна самостоятельно производить необходимую для себя энергию. В будущем технологию можно будет использовать для конструирования синтетических клеток, которые, подобно настоящим, будут энергетически независимыми. Кроме того, исследование поможет больше узнать об эволюции ранних автотрофных клеток.

Исследователям из Германии удалось научить искусственные клетки общаться друг с другом с помощью химических молекул — точно так же, как это делают настоящие клетки. Это важный шаг к созданию синтетических биоматериалов со сложным поведением.