Wissenschaftler haben lebende Zellen aus Kohlenstoff-Silizium-Bindungen hergestellt. Dies beweist zum ersten Mal, dass die Natur Silizium in die Bausteine des Lebens einbeziehen kann.
"Es ist kein lebender Organismus bekannt, der Silizium-Kohlenstoff-Bindungen zusammenfügt, obwohl Silizium überall um uns herum, in Felsen und am ganzen Strand so häufig vorkommt", sagt Jennifer Kan, Postdoc-Wissenschaftlerin und Hauptautorin der neuen Studievon Caltech .
Diese Kohlenstoff-Silizium-Bindungen wurden bereits zuvor gesehen, aber dies ist das erste Mal, dass sie in der Natur gefunden wurden. Es könnten Teile fehlen, um das Leben auf Siliziumbasis in anderen Teilen des Universums zu verstehen.
[Mit freundlicher Genehmigung von Warut Roonguthai / Wikimedia ]
Heißt das, wir erwarten jetzt Siliziumorganismen? Nun, außerhalb von Star Trek Horta-Kreaturen, noch nicht. Kohlenstoff und Silizium sind chemisch ähnlich. Beide können dank ihrer Struktur leicht Ketten bilden.
Die Studie wurde kürzlich mit dem Dow Sustainability Innovation Student Challenge Award SISCA von Caltech ausgezeichnet und hat gezeigt, dass die in Pharmazeutika verwendeten Anleihen umweltfreundlicher gestaltet werden können.
Frances Arnold, Caltechs Hauptforscherin der Studie, sagte, das Team habe die Biologie verbessert.
"Wir haben beschlossen, die Natur dazu zu bringen, das zu tun, was nur Chemiker können - nur besser" Arnold sagte .
Die Forscher verwendeten eine gerichtete Evolution, die durch künstliche Selektion neue Enzyme in Labors erzeugt. Das Ziel besteht nicht nur darin, das Enzym durch Evolution zu verbessern, sondern das Enzym auch davon zu überzeugen, eine Silizium-Kohlenstoff-Bindung herzustellen.
"Es ist wie ein Rennpferd zu züchten" sagte Arnold . "Ein guter Züchter erkennt die inhärente Fähigkeit eines Pferdes, Rennfahrer zu werden, und muss dies in aufeinanderfolgenden Generationen herausstellen. Wir machen es einfach mit Proteinen."
Rendern einer Lebensform auf Siliziumbasis [Bild mit freundlicher Genehmigung von Lei Chen und Yan Liang für Caltech ]
Wenn wir in naher Zukunft keine Silizium-Lebensformen auf der Erde erwarten können, was können wir dann erwarten? Nun, eine Reihe von Dingen. Apotheken-, Landwirtschafts- und Kraftstoffspezialisten könnten die Verfahren nutzen, um die benötigten Kohlenstoff-Silizium-Bindungen effizienter herzustellenihre Produkte.
"Dies ist etwas, worüber die Leute reden, träumen, sich wundern", sagte Annaliese Franz von der University of California in Davis zu neuer Wissenschaftler . Franz war an der Forschung nicht beteiligt. "Jeder pharmazeutische Chemiker konnte dies am Donnerstag lesen und am Freitag entscheiden, dass er dies als Baustein betrachten möchte, den er möglicherweise verwenden könnte."
Dies könnte auch zeigen, dass Kohlenstoffspuren möglicherweise nicht die einzigen Lebenszeichen sind, nach denen wir suchen sollten. Wenn Forscher weiterhin Kohlenstoff-Silizium-Bakterien kombinieren, könnten wir möglicherweise vorhersagen oder verstehen, wie sie aussehen könnten.
Sie können das gesamte Papier lesen, " Gerichtete Evolution von Cytochrom c für die Bildung von Kohlenstoff-Silizium-Bindungen: Silizium zum Leben erwecken , "ein Wissenschaft .
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Via Caltech