hirdetés
2025. július. 27., vasárnap - Olga, Liliána.
hirdetés

 

Magyar akadémikus részvételével kerültünk közelebb az élet keletkezésének megértéséhez

A világ egyik vezető kémiai szakfolyóirata, a Nature Chemistry közölte annak a kísérletnek az eredményeit, amelyben Szathmáry Eörs akadémikus és munkatársai megmutatták, hogy milyen mechanizmusok vezethettek a szaporodó sejtek kialakulásához az élet keletkezésének hajnalán, írja az MTA oldala.

Az autokatalízis folyamata volt az élet kialakulása szempontjából az egyik legfontosabb kémiai jelenség. A katalízis során a kémiai reakció sebessége megnő, mivel egy, a reakcióban tartósan nem átalakuló anyag (a katalizátor) lecsökkenti a kölcsönhatáshoz szükséges aktiválási energiát. Az autokatalízis ettől abban különbözik, hogy a reakció egyik terméke viselkedik katalizátorként. Vagyis, ahogy egyre többször megy végbe a reakció, és egyre több termék képződik, a katalizátorból is egyre több lesz, így a kölcsönhatás öngerjesztővé válhat.

Az evolúcióbiológiai elméletek szerint a hosszan fenntartott autokatalízis, illetve a kompartmentalizáció (vagyis a sejtszerű, elkülönült struktúrák létrejötte, növekedése és szaporodása) az élet létrejöttének egyik kulcsfontosságú lépése lehetett. Ennek ellenére eddig szinte senkinek sem sikerült demonstrálnia, hogy a kismolekulájú autokatalízis és a kompartmentalizáció egy rendszerben is tartósan megvalósulhat. Egy nemzetközi kutatócsoport, amelynek tagja volt Szathmáry Eörs evolúcióbiológus, az MTA rendes tagja is, azonban most létrehozott egy mesterséges kémiai rendszert, amely bizonyítja, hogy a kompartmentumokban (amelyeket nevezhetünk akár „protosejteknek” is) zajló autokatalízis elősegíti az élő sejtek működése szempontjából is alapvető jelentőségű ozmózist és diffúziót, ami a kompartmentumok növekedését eredményezi. A kísérlet eredményei, amelyet a Nature Chemistry folyóiratban publikáltak, Gánti Tibor kémikus évtizedekkel ezelőtti felvetéseit támasztják alá.

„A rendszerkémia tudományterülete, vagyis a különféle autokatalitikus rendszerek analízise és szintézise három úttörő tudós egyéniség: Manfred Eigen, Günter von Kiedrowski és Gánti Tibor munkásságának hála születhetett meg – mondta Szathmáry Eörs az mta.hu-nak. – A rendszerkémia tehát szorosan összefügg az élet keletkezésének kutatásával, hiszen olyan rendszereket vizsgál, amelyek a kémiai és a biológiai evolúció közötti átmenetnek tekinthetők: bonyolultabbak, mint az egyszerű molekulák, de egyszerűbbek, mint az élő sejtek.”

Gánti Tibor már 1978-ban leírta az önreprodukáló mikrogömböket. Ezekből még hiányzott a genetikai anyag, viszont a membránjukon belül elkülönített (kompartmentalizált), kismolekulájú autokatalitikus anyagcsere-hálózatot rejtettek. Ahogy zajlik az autokatalitikus folyamat, termelődik a membránt felépítő anyag, ami végül a gömb osztódásához vezet. E rendszer látszólag élő sejtnek tűnhet, és bár hiányzik belőle a genetikai anyag, ez csak kísérletesen igazolható. Szathmáry definíciója szerint e mikrogömbök „infrabiológiai” kémiai rendszernek tekinthetők, hiszen nem érik el a biológiai szervezettség szintjét, viszont a szokványos kémiai reakciók összetettségét már meghaladják.

A tanulmány alapjául szolgáló kísérletet a párizsi ESPCI (École supérieure de physique et de chimie industrielles) intézet biokémiai laborjában végezték el Andrew Griffiths és munkatársai. Griffiths arról híres, hogy a Cambridge-i Egyetemen ő dolgozta ki az in vitro kompartmentalizációs technikát, amellyel apró kompartmentumokat lehet előállítani, és nemcsak az evolúciókutatásban hasznos, de a biotechnológiai fejlesztéseket is segítheti. Szathmáry Eörs első, tíz évvel ezelőtti ERC (Európai Kutatási Tanács) Advanced kutatási támogatásában az akadémikus mellett Griffiths volt a társkutató, innen eredeztethető az együttműködésük.

Szathmáry Eörs (Forrás: mta.hu/Szigeti Tamás)

„Már e kutatások idején elkezdtünk gondolkodni azon, hogy kísérletesen is meg kellene valósítani azt a folyamatot, amikor egy kismolekulás anyagcsere-hálózat növekedése oda vezet, hogy a hálózatot magába záró kompartmentumok is növekednek, illetve valamilyen hatás folytán osztódni tudnak – folytatja Szathmáry Eörs. – Már Gánti Tibor is leírta, hogy e rendszer egyik legígéretesebb jelöltje a formóz reakció, vagyis az autokatalitikus cukorkeletkezés, amely formaldehidet fogyaszt, és glikolaldehid molekulák körkörös átalakulása és szaporodása zajlik benne. A reakció enzimeket nem igényel.”

A kísérletben apró vízcseppecskéket hoztak létre olajos közegben, amelyek nem olvadtak össze, tehát afféle mesterséges sejtekként viselkedtek. Egyes „sejtekhez” adtak glikolaldehidet autokatalizátorként (a formaldehid, mint tápanyag mellett), másokhoz viszont nem. Előbbi csoportban beindult a formóz reakció, és az ozmózis révén elszívta a vizet azon kompartmentumoktól, amelyekben nem volt glikolaldehid. Emiatt növekedni kezdtek, és külső hatásra osztódni is tudtak. Számos kutató szerint a szabályozott sejtosztódás megjelenése előtt külső hatásra, például a turbulens áramlás miatt osztódtak a kezdeti sejtek. Minthogy ehhez külső hatás kell, e mechanizmust csak szemiautonóm (részben önálló) reprodukciónak tekinthetjük. De Szathmáry Eörs szerint, ha megbízhatóan jelen volt a hatás a környezetben, akkor fenntarthatóan is működhetett a rendszer.

„Több okból is büszkék vagyunk e cikkre. Egyrészt a kísérlettel bizonyítottuk, hogy lehetséges a kémiai és a biológiai rendszerek közötti átmeneti organizációkat létrehozni – mondta el az akadémikus. –, Másrészt pedig különösen örülök, hogy ezáltal egy magyar tudós, Gánti Tibor hosszú ideig méltatlanul mellőzött gondolatai fordulnak termőre. Mindez azt mutatja, hogy a mai tudomány fejlődése sem egyértelmű és magától értetődő. Hiába hisszük, hogy ma már nem fordulhat elő, hogy egy-egy eredményt csak évtizedek múltán fedeznek fel ismét, ez a kísérlet bizonyítja, hogy ilyen hibák még ma is történnek. A tudomány fejlődése mozaikos: bizonyos elemei gyorsan haladnak, más részek viszont évtizedekig stagnálhatnak.”

A kísérlet egésze a kutatók szerint inkább analógiaként értelmezhető, nem gondolják, hogy ezekből az összetevőkből jöttek volna létre az igazi élő sejtek évmilliárdokkal ezelőtt. Ugyanakkor maga a formóz reakció valóban szerepet játszhatott a kémiai és a biológiai evolúció közötti átmenetben, hiszen a reakció révén autokatalízissel a szerves molekulák felépítésében használható cukrok jönnek létre. Bár nem ismerünk olyan baktériumot, amelyben a formóz reakció lenne az anyagcsere magja, de Szathmáry Eörs szerint az evolúció korai fázisában előfordulhatott, hogy totálisan új biokémiai rendszerek léptek a korábbiak helyébe, így nem kizárható, hogy a formóz reakció részt vett az élet keletkezésében.

Nagy kérdés, hogy hol váltott át a kémiai evolúció biológiai evolúcióba. „A kettőt az öröklődés természete különbözteti meg egymástól – vélekedik Szathmáry Eörs. – Már bizonyos kémiai rendszerek is képesek korlátozott öröklődési rendszerek kialakítására, amelyek stabilis szaporodást tesznek lehetővé. De a nukleinsavak megjelenésével teljesen más helyzet állt elő, hiszen már egy viszonylag rövid (száz építőkőből álló) nukleinsav is praktikusan végtelen (1,6 x 1060) sok különböző sorrenddel bírhat. Az örökölhető állapotok kombinatorikus robbanása jelzi az igazi biológia kezdeteit.”

E vizsgálat jelentőségét a kutató megfogalmazása szerint az adja, hogy „a világon elsőként megmutattuk, hogy a kismolekulájú autokatalitikus folyamatokból álló reakcióhálózat működése, genetikai anyag és enzimek nélkül is oda vezet, hogy a kompartmentek növekedni és osztódni kezdenek, vagyis újabb generációik jönnek létre. Ezt soha korábban nem sikerült demonstrálnia senkinek, így az eredmény alapvető jelentőségű a rendszerkémia elveinek kísérletes igazolásában, és az élet keletkezésének kutatásában is irányt mutat”.

(forrás: MTA)
Olvasói vélemény: 0,0 / 10
Értékelés:
A cikk értékeléséhez, kérjük először jelentkezzen be!
hirdetés

Könyveink

  • learn more Nyílt lábszártörések

    A Traumatológia Témakörök sorozatban újdonságként egy monográfia is megjelent, mely egyben egy tudományos munka összefoglalója is. A 222 oldalas...

  • learn more Kötözzük sebeinket

    A mindennapokban rengeteg alkalommal kerülünk kapcsolatba sebekkel. Akár háztartási balesetek kapcsán, akár orvosi beavatkozás eredményeként. A...

  • learn more Útmutató a fogorvosnak való segédkezésben

    „E könyv célja, hogy az assistálással foglalkozni akarót az e pályán szükséges alapfogalmakkal megismertesse és megadja...

  • learn more Flow - Az áramlat. A tökéletes élmény pszichológiája - Az elme kerekei

    A Flow a tökéletes élmény pszichológiájának eredeti, legátfogóbb kifejtése....

  • learn more Sorból ki lóg

    Leírás: Mikrobiológia, járványtan és egészségpolitika szakembereknek és kíváncsiaknak. Nem baj, ha kilógsz a sorból. Lehet, hogy a sorral van a baj! –...

  • learn more A gyógyszerészet kialakulása és fejlődése

    A könyv átfogó képet nyújt a gyógyszerészet kialakulásáról és fejlődéséről az őskortól napjainkig. A szerző...

  • learn more Sportélettani kislexikon

    A sportélettan a sportnak és általában az emberi test mozgásainak az életfolyamatokra gyakorolt hatásaival, és a teljesítőképesség lehető...

  • learn more Férfigyógyászat

    Az orvosi szakterületek szétválása óta létezik a nőgyógyászat, amely alapvetően a női reprodukcióval és annak szerveivel foglalkozik. A FÉRFIGYÓGYÁSZAT...

  • learn more Akadémikus portrék - Ferge Zsuzsa - szociológus

    Ferge Zsuzsa akadémikus, szociológus, egyetemi tanár. Kezdetben statisztikusként dolgozott. Szociológusként...

  • learn more Tic-taktika

    „A Tourette-szindrómás gyermekek napi gondozása/nevelése nem sokban különbözik más gyermekekétől, azonban a Tourette-szindróma és az esetlegesen ezzel együtt...

  • learn more Magyarországi várak grafikus látványtérképe

    Hazánk történelmében jelentős szerepet játszó 49 vár történetét és elhelyezkedését ismerhetik meg a vásárlók...

  • learn more Figyelem és értelmezés

    „Amit ezzel a könyvvel kapcsolatban mondok, az a pszicho-analitikus ülésre is érvényes; határozottan az a benyomásom, hogy a pszicho-analitikus...

  • learn more Szombathely belvárosának látványtérképe

    Több száz légi fotó és közel ezer földi felvétel segítségével készítette el Ferenc Tamás képzőművész a mai...

  • learn more Orbán Viktor és te

    Orbán Viktorra égető szükségünk van. Vagy talán nem is rá, hanem arra az Orbán Viktor-képre, amit a stábjával együtt professzionálisan alkotott meg,...

  • learn more Trauma-eredetű disszociáció

    A gyermekkori bántalmazás és elhanyagolás, ahogyan más traumatikus élmények is, bármely korban és bárhol előfordulhatnak. Ugyanígy nem...

  • learn more Gyermekszemészet

    A könyv összegzi mindazon tapasztalatokat, amelyek az utóbbi évtizedek során felhalmozódtak a gyermekkor szemészeti betegségeinek ellátásában. A szakemberek...

  • learn more Útmutató a SCID-5-CV használatához

    Nélkülözhetetlen segédlet a nemrégiben megjelent strukturált klinikai interjú (SCID-5-CV) alkalmazásához. Szakembereknek és leendő...

  • learn more Patikai emlékek. Kerámiaedények

    A Semmelweis Orvostörténeti Múzeum gyógyszerésztörténeti szakgyűjteményei közül nem csupán számbeli nagyságával, és szakmailag...

  • learn more Pszichoanalitikus terápia a gyakorlatban

    A mű nemcsak címében kézikönyv, a modern pszichoanalitikus pszichoterápia tankönyvét hozta létre a szerző –...

  • learn more Inkretintengelyen ható terápia a diabetológiai gyakorlatban

    Az utóbbi mintegy két évtizedben a 2-es típusú diabetes került a figyelem középpontjába a...