研究者らが自己複製可能な人工細胞を開発

科学者たちは、地球上の生命がどのように始まったかについてかなり良い理論を立てている。地球に衝突した隕石が、アミノ酸と呼ばれる単純な炭素ベースの化合物をもたらした。最終的に、ゆっくりとこれらの化学物質が結合して細胞を作り、それが複製できるようになり、今日のようにますます複雑な形態の生命になった。しかし、研究者たちは、最古の生命体が進化したメカニズムを完全には理解していなかった。これらの細胞は複製できたものの、まだ生きていなかったのだ。今日、 Nature Communicationsに発表された研究によると、日本の生物学者チームが、地球上で最初に存在した可能性のある細胞に似た人工細胞を作成し、それらがどのように分裂し進化し始めたかをよりよく理解しようとしているという。

研究者らは、細胞膜を模倣した脂肪化合物である脂質内に DNA とタンパク質を詰め込んだ合成「プロトセル」を作成した。これらの球体は生きているわけではないが、その中の DNA には適切な条件下で複製するための指示が含まれている。球体の環境の pH を変えることで、研究者らは細胞分裂を誘発することができた。しかし難しいのは、球体の補給物を補充して、実際の細胞と同じように分裂プロセスを再開できるようにすることだ。これを回避するために、研究者らは新しく分割された合成細胞が近くにある他の細胞のような構造と結合するように設計した。これはうまくいき、球体は研究室で 3 世代にわたって正常に動作した。

さらに、研究者たちは、合成細胞（つまり原始細胞）が分裂した可能性のある周期的なプロセス、すなわち摂取（細胞が結合して補給する）、複製（DNAがコピーされる）、成熟（細胞が分裂の準備をする）、分裂（新しい細胞が親細胞から分離する）を理解したと考えている。

研究者らは、このモデルが生命の前駆細胞の形成と増殖の仕方を模倣できると考えている。細胞は自己完結的ではなく、増殖を続ける前にエネルギーを補充する必要があったはずだ。4つの相転移のうち3つを引き起こしたpH変化は、熱水噴出孔の周囲で容易に起こり得ると研究者らは書いている。しかし、この研究ではいくつかの重要な疑問が未解決のままである。研究者らは、原始細胞の遺伝子が原始細胞の物理的特性、つまり表現型にどのように影響するか、進化を促す突然変異がどのように原始細胞で起こったか、原始細胞がどのくらいの速さで複製できたかについてまだ確信が持てていない。研究者らは、将来的にはより洗練された原始細胞モデルを作成し、これらの生命の前駆細胞で遺伝子がどのように機能したかをさらに調査したいと考えている。