Control over the emergence of self-replicators in dynamic molecular networks

Zoektocht naar oorsprong van het leven

De zoektocht naar de oorsprong van het leven vereist begrip van hoe cellen, de simpelste levende organismen, hebben kunnen ontstaan vanuit simpele moleculen, tot aan het punt waarop zij fundamentele eigenschappen zoals zelf-replicatie en metabolisme begonnen te vertonen.

Het onderzoek van Giulia Leonetti richtte zich op de replicatie van moleculen onder verschillende experimentele omstandigheden. Het uiteindelijke doel van haar werk is het ontwikkelen van een volledig synthetisch systeem dat als ‘levend’ gekwalificeerd kan worden. De groep waarin haar onderzoek plaatsvond heeft recentelijk ontdekt dat uit relatief simpele bouwstenen zelf-replicerende moleculen kunnen ontstaan.

Geïnspireerd door het huidige leven heeft Leonetti de bouwstenen blootgesteld aan verschillende omgevingsfactoren, wat leidde tot het ontstaan van verschillende soorten replicatoren. Het verschil in milieuomstandigheden werd verkregen door naast water een tweede oplosmiddel toe te voegen. De verhouding van de replicatorsoorten verandert als een geleidelijke verandering van het milieu plaatsvindt. Daarnaast vindt competitie plaats tussen twee replicatoren, wanneer zij dezelfde bouwstenen nodig hebben om kopieën van zichzelf te maken. Het gedrag van de onderzochte synthetische replicatormengsels vertoont verassende overeenkomsten met belangrijke aspecten van de evolutie van het leven.

Leonetti heeft haar replicatoren ook gebruikt voor de ontwikkeling van zichzelf assemblerende polymeren, waarbij we hebben laten zien dat we eigenschappen zoals de polymeerlengte zeer goed kunnen controleren.

Giulia Leonetti verrichtte haar promotieonderzoek bij de afdeling Synthetische Organische Chemie van het Stratingh Institute. Zij werkt inmiddels als Project Manager bij PRA Health Sciences (Groningen).

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/66b6b81f-234f-4aa0-980a-f624bd0fa163