Molecular origins of motile behaviour in life-like systems

Hoe beweging kan ontstaan in eerste levensvormen

Beweging is essentieel voor het leven, van eencellige organismen tot complexe wezens. Van zwemmende bacteriën tot kruipende cellen: beweging stelt organismen in staat hun omgeving te verkennen, zich aan te passen en te overleven. Inzicht in hoe beweging ontstond in de allereerste fase van het leven, toen de eerste compartimenten zich vormden, helpt ons ook bij het nabootsen van vergelijkbaar gedrag in synthetische celachtige systemen vandaag de dag.

In haar proefschrift bestudeert Beatrice Marincioni hoe eenvoudige druppels – gebruikt als modellen van primitieve compartimenten – autonoom kunnen bewegen. Hun beweging wordt aangedreven door spanningsverschillen aan het oppervlak. Door de experimentele omstandigheden aan het oppervlak te variëren, zoals het type zout of lipide dat aanwezig is, kunnen hun snelheid en richting worden aangepast, vergelijkbaar met het bijstellen van de brandstof van een klein motortje.

Daarnaast onderzoekt Marincioni hoe de omstandigheden op de vroege aarde de eerste bouwstenen van celmembranen zouden kunnen hebben gevormd. Door eenvoudige koolwaterstoffen bloot te stellen aan UV-licht, konden vetzuren worden gevormd die niet alleen druppels stabiliseren, maar zich ook zelf organiseren tot blaasjes, de voorlopers van moderne celmembranen.

Tot slot onderzocht Marincioni hoe moleculaire eigenschappen zoals chiraliteit of interne structuur de beweging van druppels beïnvloeden. Deze studies laten zien hoe motiliteit kan ontstaan in eenvoudige, levenachtige systemen, en bieden aanknopingspunten voor hoe de vroegste protocellen zich zouden kunnen hebben gevormd en het vermogen kregen om te bewegen en met hun omgeving te interageren, en geven richtlijnen voor het ontwerpen van synthetische celachtige systemen met gecontroleerde beweging.

Lees ook: Fundamenteel onderzoek met levensgrote effecten 

Beatrice Marincioni voerde haar onderzoek uit bij het Stratingh Institute for Chemistry, afdeling Moleculaire Anorganische Chemie. Ze vervolgt haar loopbaan als postdoc bij de Rijksuniversiteit Groningen. 

Proefschrift: https://hdl.handle.net/11370/ee99f23e-44ef-4778-95bd-41b0560c503d