Forscher haben lebende Zellen von Grund auf künstlich konstruiert
Forschenden der University of Minnesota ist nach eigenen Angaben ein bedeutender Schritt auf dem Weg zur künstlichen Erzeugung von Leben gelungen. Sie entwickelten synthetische Zellen, die im Grunde alles tun können, was Leben im Kern ausmacht.
Die künstlichen Zellen wurden von Grund auf neu konstruiert. Anders als frühere Ansätze, die natürliche Organismen veränderten, wollten die Forschenden jede einzelne Komponente ihres Systems vollständig verstehen und kontrollieren. Grundlage der SpudCells sind winzige, mit Wasser gefüllte Bläschen: Liposomen. Diese wurden mit synthetisch hergestellter DNA ausgestattet, die grundlegende biologische Funktionen steuert.
Für ihr Wachstum sind die Zellen auf eine spezielle Flüssigkeit angewiesen, die reich an energieliefernden Molekülen und weiteren lebenswichtigen Bestandteilen ist. Durch die Verschmelzung mit kleineren "Fütterungs"-Liposomen nehmen sie Enzyme, Ribosomen und andere Moleküle auf, die für die Herstellung von Proteinen benötigt werden. Weitere genetische Anweisungen ermöglichen die Vervielfältigung des Erbguts und die anschließende Teilung.
Projektleiterin Kate Adamala betont jedoch, dass die SpudCells noch weit von echten lebenden Zellen entfernt seien. Sie könnten weder ihren Stoffwechsel selbst regulieren noch eigene Proteinproduktionssysteme aufbauen oder Abfallstoffe entsorgen. Zudem trete bei der Zellteilung häufig eine fehlerhafte Verteilung der DNA auf. Nach wenigen Generationen verliere das System daher seine Funktionsfähigkeit.
Langfristig hoffen die Forschenden, künstliche Organismen als Plattformen für die Herstellung von Medikamenten, Nahrungsmitteln, Treibstoffen oder anderen Materialien nutzen zu können. Gleichzeitig bleibt die Bedeutung der Ergebnisse umstritten. Kritiker weisen darauf hin, dass künstliche Zellen möglicherweise nur begrenzte Erkenntnisse über die komplexen Wechselwirkungen liefern, die lebende Organismen in natürlichen Lebensgemeinschaften auszeichnen. Die Forschungsarbeit wurde zunächst als Vorabveröffentlichung publiziert und steht noch vor der wissenschaftlichen Begutachtung durch Fachkollegen.
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Wachsen und vermehren
Die sogenannten SpudCells wachsen in einer Nährlösung. Sie können ihr Erbgut vervielfältigen und sich teilen. Damit zeigen sie erstmals einen vollständigen Zellzyklus aus Wachstum, genetischer Replikation und Zellteilung. Dies funktioniert allerdings noch ausschließlich unter stark kontrollierten Laborbedingungen.Die künstlichen Zellen wurden von Grund auf neu konstruiert. Anders als frühere Ansätze, die natürliche Organismen veränderten, wollten die Forschenden jede einzelne Komponente ihres Systems vollständig verstehen und kontrollieren. Grundlage der SpudCells sind winzige, mit Wasser gefüllte Bläschen: Liposomen. Diese wurden mit synthetisch hergestellter DNA ausgestattet, die grundlegende biologische Funktionen steuert.
Für ihr Wachstum sind die Zellen auf eine spezielle Flüssigkeit angewiesen, die reich an energieliefernden Molekülen und weiteren lebenswichtigen Bestandteilen ist. Durch die Verschmelzung mit kleineren "Fütterungs"-Liposomen nehmen sie Enzyme, Ribosomen und andere Moleküle auf, die für die Herstellung von Proteinen benötigt werden. Weitere genetische Anweisungen ermöglichen die Vervielfältigung des Erbguts und die anschließende Teilung.
Projektleiterin Kate Adamala betont jedoch, dass die SpudCells noch weit von echten lebenden Zellen entfernt seien. Sie könnten weder ihren Stoffwechsel selbst regulieren noch eigene Proteinproduktionssysteme aufbauen oder Abfallstoffe entsorgen. Zudem trete bei der Zellteilung häufig eine fehlerhafte Verteilung der DNA auf. Nach wenigen Generationen verliere das System daher seine Funktionsfähigkeit.
Bedeutung ist umstritten
Dennoch sehen Fachleute in der Entwicklung einen wichtigen Fortschritt. Der Biologe Tom Ellis vom Imperial College London bezeichnete die Arbeit als möglicherweise bedeutendsten Durchbruch des Forschungsfeldes der vergangenen Jahre. Künstliche Zellen könnten helfen zu verstehen, welche Mindestvoraussetzungen für Leben notwendig sind und wie sich Leben ursprünglich aus unbelebter Chemie entwickelt haben könnte.Langfristig hoffen die Forschenden, künstliche Organismen als Plattformen für die Herstellung von Medikamenten, Nahrungsmitteln, Treibstoffen oder anderen Materialien nutzen zu können. Gleichzeitig bleibt die Bedeutung der Ergebnisse umstritten. Kritiker weisen darauf hin, dass künstliche Zellen möglicherweise nur begrenzte Erkenntnisse über die komplexen Wechselwirkungen liefern, die lebende Organismen in natürlichen Lebensgemeinschaften auszeichnen. Die Forschungsarbeit wurde zunächst als Vorabveröffentlichung publiziert und steht noch vor der wissenschaftlichen Begutachtung durch Fachkollegen.
Zusammenfassung
- Forschende konstruierten künstliche SpudCells mit vollständigem Zyklus
- Die neuen synthetischen Zellen basieren auf winzigen Liposomenblasen
- Wachstum und Teilung erfolgen durch Fusion mit Fütterungs-Liposomen
- Trotz Durchbruch fehlen den Zellen wichtige Stoffwechselfunktionen noch
- Experten bewerten den Fortschritt als wertvoll für die Lebensforschung
- Zukunftspotenziale liegen in der Produktion von Medikamenten und Stoffen
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