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23 Julio 2018
del
Sitio Web
Tendencias21
Foto: Colin Behrens.
Científicos de Oxford han creado una molécula
artificial que imita a la vida y la muerte:
crece al mismo tiempo que se destruye.
Se nutre de hidrocarburos y se descompone en un
producto termodinámicamente estable.
Proporciona un modelo físico para crear vida en
laboratorio.
Científicos de la
Universidad de Oxford han desarrollado una molécula artificial (A
Transient Self-Assembling Self-Replicator) que imita a la
vida y la muerte:
se comporta como si
estuviera viva, ya que se desarrolla y se deteriora.
Se trata de una molécula
auto-replicante que tiene un comportamiento que varía entre la
regeneración y la autodestrucción:
se auto-ensambla al
mismo tiempo que se destruye.
Al auto-reproducirse,
toma una forma cada vez más compleja.
Como cualquier otra forma de vida, su funcionamiento necesita acopio
de energía y produce desechos:
se nutre de
hidrocarburos y se descompone en un producto termodinámicamente
estable.
"La combinación
de la formación y destrucción del replicador hace que el
sistema sea capaz de replicación sostenida, que es algo de
lo que solo los sistemas biológicos son capaces de hacer, y
el sistema continúa auto-reproduciéndose mientras se siga
alimentando", explicó Stephen P. Fletcher, uno de los
investigadores, a Phys.org.
El sistema está compuesto
de hidrógeno y carbono (hidrocarburos).
Inicialmente, el sistema
contiene dos tipos de hidrocarburos,
...que sirven como
materia prima o "alimento" para el sistema.
Un catalizador
para conseguir el alimento
Los dos tipos de hidrocarburos están separados por una interfaz,
pero con la ayuda de un catalizador de
rutenio son capaces de reaccionar a
través de la interfaz para formar un producto
anfifílico, que tiene propiedades
hidrofóbicas e hidrofílicas.
El "alimento" del sistema se consigue así mediante un catalizador,
una sustancia (en este caso rutenio) que acelera la reacción química
de los hidrocarburos sin participar en ella, convirtiéndolos en el
producto anfifílico que necesita el sistema para tomar energía.
De forma similar a como los organismos vivos crecen y regeneran
nuevas células, el producto anfifílico es un auto-catalizador que
tiene la capacidad de auto-ensamblarse, lo que aumenta su
concentración o "crecimiento".
Como el producto se auto-ensambla y se sigue generando a partir de
las materias primas hasta que se agotan, la concentración del
producto crece exponencialmente, al menos por un tiempo.
Pero, como la vida, este
producto es termodinámicamente inestable, por lo que, al
mismo tiempo que se crea el producto, también se descompone en un
producto de desecho termodinámicamente estable.
Una vez que se agotan las materias primas, la tasa de descomposición
supera la tasa de crecimiento y, finalmente, todo el sistema se
convierte en producto de desecho, alcanzando un estado de equilibrio
térmico.
Los investigadores, en una segunda fase de la investigación, dieron
un giro al experimento y agregaron más materias primas al sistema
después de que se agotaron inicialmente.
La adición de este
combustible químico causó un aumento temporal en el nivel del
producto anfifílico, aunque también se estaba creando un producto de
desecho.
Cuando los investigadores
dejaron de mantener el sistema con las materias primas, el producto
auto-ensamblado finalmente se destruyó por completo.
Replicando la
vida
En general, la creación de un sistema auto-replicante y fuera
de equilibrio que inevitablemente se mueve hacia el equilibrio
térmico proporciona un modelo físico para que los científicos
estudien las mismas características de la vida.
En el futuro, esto puede
ayudar a los investigadores a comprender cómo crear una vida mínima
en el laboratorio.
"Hacer vida sintética
simplemente no es posible en la actualidad", dijo Fletcher.
"Creo que esto se
debe a que todavía no entendemos exactamente qué es la vida,
y el desarrollo de modelos incluso primitivos de sistemas vivos
sigue siendo un desafío.
El diseño y estudio
de modelos sintéticos, donde se usan bloques de construcción
relativamente simples para hacer funciones complejas,
probablemente sea necesario para entender cómo imitar el tipo de
comportamiento lejos del equilibrio visto en los sistemas vivos
y permitir intentos realistas para hacer vida sintética".
A medida que los
organismos vivos comen, crecen y se regeneran a sí mismos, al mismo
tiempo mueren lentamente.
Desde el punto de vista
químico, esto se debe a que la vida es termodinámicamente
inestable, mientras que sus productos de desecho finales se
encuentran en un estado de equilibrio térmico.
Es una de las
características comunes a todas las formas de vida.
El sistema sintético creado en el marco de esta investigación puede
ayudar a los investigadores a comprender mejor qué separa la materia
biológica de la materia química más simple, y también cómo crear
vida sintética en el laboratorio...
Referencia
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