Bottom of the sea

Kunstcellen bootsen het eerste leven na

Onderzoekers hebben het voor elkaar gekregen dat primitieve kunstmatige cellen zonder DNA zich gingen delen tot twee soorten cellen, via asymmetrische celdeling. De doorbraak kan helpen verklaren hoe complexe meercellige organismen lang geleden op aarde hebben kunnen ontstaan.

6 februari 2012

Bij asymmetrische celdeling deelt een cel zich in twee niet-identieke dochtercellen. Dit is een voorwaarde voor alle hogere organismen, want anders kunnen de cellen zich niet ontwikkelen tot complexe weefsels en organen. Asymmetrische celdeling is een zeer ingewikkeld proces, waarbij veel genen en eiwitten betrokken zijn, en daarom is het moeilijk te begrijpen hoe deze ooit bij de eerste primitieve levensvormen heeft kunnen ontstaan.

Nu laten Amerikaanse onderzoekers echter zien hoe kunstmatige cellen – zonder enige genen – zich asymmetrisch kunnen delen. Christine Keating en Meghan Andes-Koback van de Pennsylvania State University in de VS begonnen met het maken van een soort kunstmatige cellen in de eenvoudigste vorm.

Een vetstof diende als celmembraan en een oplossing van twee ketenvormige moleculen, PEG en dextraan, waren model voor het cytoplasma van de levende cellen, dat normaal de hele santenkraam aan biochemische stoffen, enzymen, mitochondriën en DNA bevat die het leven in stand houden.

Membranen en vulstoffen krijgen kleur

De vetstof in de kunstmatige celmembraan was rood gekleurd, zodat deze goed met de microscoop te zien was, en een blauwe kleurstof maakte dextraan in het binnenste van de cel zichtbaar. PEG en dextraan ontmengen zich in twee componenten, net als olie en water.

Van volledige ontmenging is echter geen sprake; het kleurloze PEG-bestanddeel zal een beetje donkerblauw dextraan bevatten en dus blauwig van kleur zijn. De onderzoekers namen met de microscoop waar hoe PEG en dextraan elkaar afstootten.

Daardoor strekten de kunstmatige cellen zich uit tot halve bollen – één blauwige met veel PEG en een donkerblauwe met vooral dextraan – waar het rode vetmembraan omheen zat. Zo deden de kunstmatige cellen denken aan levende cellen die op het punt staan zich asymmetrisch te delen.

Het enige wat de kunstmatige cellen voor deze celdeling nodig hadden, was suiker bij de oplossing waarin ze zaten.

De suiker zuigt letterlijk water uit het binnenste van de kunstmatige cellen, waardoor het volume minder wordt, en daarmee wordt het membraan eromheen te groot – zoals je kleding gaat slobberen als je afvalt.

De natuur- en scheikundige eigenschappen van de membraan staan echter niet toe dat er lege plooien ontstaan, dus de cel wordt onder druk gezet om zich in tweeën te delen.

Thema

Bekijk ook ...

ONTVANG DE NIEUWSBRIEF VAN WETENSCHAP IN BEELD

Je ontvangt je gratis special, Onze extreme hersenen, als download zodra je je hebt aangemeld voor onze nieuwsbrief.

Ook gelezen

Niet gevonden wat je zocht? Zoek hier: