Comme les organismes vivants mangent, grandir, et s'auto-régénérer, pendant tout ce temps, ils meurent lentement. Chimiquement parlant, c'est parce que la vie est thermodynamiquement instable, tandis que ses déchets ultimes sont dans un état d'équilibre thermique. C'est un peu une pensée morbide, mais c'est aussi l'une des caractéristiques communes à toutes les formes de vie.

Maintenant dans une nouvelle étude, les chercheurs ont créé un auto-réplicateur qui s'auto-assemble tout en étant simultanément détruit. Le système synthétique peut aider les chercheurs à mieux comprendre ce qui sépare la matière biologique de la matière chimique plus simple, et aussi comment créer une vie synthétique en laboratoire.

Les chercheurs, Ignace Colomer, Sarah M. Morrow, et Stephen P. Fletcher, à l'Université d'Oxford, ont publié un article sur l'auto-réplicateur dans un récent numéro de Communication Nature .

« La combinaison de la formation et de la destruction de réplicateurs rend le système capable d'une réplication soutenue, ce dont seuls les systèmes biologiques sont actuellement capables, et le système continue de s'auto-reproduire tant que vous continuez à le nourrir, " Fletcher a dit Phys.org .

L'auto-réplicateur est constitué d'un système de petites molécules composées d'hydrogène et de carbone (hydrocarbures). Initialement, le système contient deux types d'hydrocarbures, hydrophobe (qui repousse l'eau) et hydrophile (qui se dissolvent dans l'eau), qui servent de matières premières ou de « nourriture » ​​pour le système. Les deux types d'hydrocarbures sont séparés par une interface, mais avec l'aide d'un catalyseur au ruthénium, ils sont capables de réagir à travers l'interface pour former un produit amphiphile, qui possède à la fois des propriétés hydrophobes et hydrophiles.

Semblable à la façon dont les organismes vivants se développent et régénèrent de nouvelles cellules, le produit amphiphile est un autocatalyseur qui a la capacité de s'auto-assembler, augmentant ainsi sa concentration ou "croissant". Comme le produit s'auto-assemble et continue d'être généré à partir des matières premières jusqu'à leur épuisement, la concentration du produit croît de façon exponentielle, au moins pour un moment. Mais, comme la vie, ce produit est thermodynamiquement instable, pour qu'en même temps que le produit soit créé, il se décompose également en un déchet thermodynamiquement stable. Une fois les matières premières épuisées, le taux de décroissance dépasse le taux de croissance, et finalement l'ensemble du système devient un déchet, atteindre un état d'équilibre thermique.

Les chercheurs ont ensuite ajouté une touche à l'expérience en ajoutant plus de matières premières au système après leur épuisement initial. L'ajout de ce combustible chimique a provoqué une élévation temporaire du niveau du produit amphiphile, même si des déchets étaient également en cours de création. Lorsque les chercheurs ont cessé de soutenir le système avec des matières premières, le produit d'auto-assemblage a finalement été complètement détruit.

Globalement, la création d'une auto-réplication, système hors d'équilibre qui se déplace inévitablement vers l'équilibre thermique fournit un modèle physique aux scientifiques pour étudier les mêmes caractéristiques de la vie. À l'avenir, cela peut aider les chercheurs à comprendre comment créer une vie minimale en laboratoire.

"Faire de la vie synthétique n'est tout simplement pas possible actuellement, " a déclaré Fletcher. "Je crois que c'est parce que nous ne comprenons toujours pas exactement ce qu'est la vie, et développer même des modèles primitifs de systèmes vivants est toujours un défi. La conception et l'étude de modèles synthétiques, où des blocs de construction relativement simples sont utilisés pour créer des systèmes fonctionnels complexes, est probablement nécessaire pour comprendre comment imiter le type de comportement loin de l'équilibre observé dans les systèmes vivants et permettre des tentatives réalistes de créer une vie synthétique. »

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