Мастни капчици се преобразуват, поглъщат околната течност като живи клетки (видео)

Микроскопични мастни капчици във вода правят нещо, което обикновено се прави от живите клетки: променят формата си по сложни, контролируеми начини и дори поглъщат околен материал.

Констатациите на изследователи от Нюйоркския университет (NYU), публикувани в Nature Communications, показват, че някои от характерните поведения на живота - като превръщането в сложни форми и улавянето на материал - могат да възникнат само от физиката и химията, без гени, протеини или активни клетъчни механизми.

Една от определящите характеристики на живота е морфогенезата - способността на клетките и тъканите да се променят, да образуват отделения и да поглъщат материал от заобикалящата ги среда. Тези забележителни трансформации обикновено разчитат на сложен молекулярен инструментариум.

Може ли това поведение на промяна на формата да бъде възпроизведено в синтетични частици, за да се имитират характеристики, уникални за живите организми? Да, учените са установили - и всичко, от което се нуждаете, е масло, вода и молекули, подобни на сапун.

"Това, което ни изненада, е, че не е необходима клетъчна механика, за да се постигне същото поведение", разказва Стефано Сакана (Stefano Sacanna), професор по химия в Нюйоркския университет и съавтор на изследването.

Преобразуване на мастните капчици в отговор на наличието на сапуноподобни молекули в околната течност. Кредит: Florent Fessler, NYU

От сфери до сложни форми

Сакана и колегите му са комбинирали микроскопични мастни капчици, плаващи във вода, със сапуноподобна молекула, наречена блоков съполимер P123. Когато сапуноподобната молекула се добави към сферични мастни капчици във вода, капчиците спонтанно се трансформират в различни форми, включително подобни на цветя структури, дендритни форми (подобни на дендритни имунни клетки), гири, дискове и чашки.

Този процес е контролируем и, за разлика от клетките в почти всички живи същества, обратим: Чрез регулиране на концентрацията на сапунената молекула или просто затопляне и охлаждане на пробата, изследователите биха могли да насочват капчиците от една форма към друга и обратно, обръщайки морфогенетичния път.

Освен това, авторите на изследването откриват, че капчиците могат да поглъщат частици от обкръжаващата ги среда. При подходящи условия, капката се сгъва около себе си, обгръща околната течност и улавя вътре всичко, което се носи наблизо.

"Това поведение при поглъщане отразява много добре клетъчен процес, наречен макропиноцитоза, понякога описван като "пиене на клетки", при който клетката поглъща част от заобикалящата я среда. Нашите капчици правят това самостоятелно, без да участват биологични части", обяснява Флоран Феслер (Florent Fessler), постдокторант в Нюйоркския университет и първи автор на изследването.

Мастни капчици, преминаващи от сфери към червееподобни форми, дискове и чашки, преди да се затворят и да погълнат част от околната течност и суспендирани частици. Кредит: Florent Fessler, NYU

По-опростен заместител на клетки

Изследователите отбелязват, че макар експериментите им да напомнят за клетъчната морфогенеза, те не възпроизвеждат клетъчната биохимия, нито създават изкуствен живот. Въпреки това, откритието им представлява моделна система за изучаване на това как клетките оформят и образуват своите структури.

"Тези промени са трудни за изолиране в живите клетки, така че моделната система предоставя по-проста и по-контролирана платформа за изучаване на физическите принципи, стоящи зад клетъчното поведение", отбелязва Пол Чайкин (Paul Chaikin), професор по физика в Нюйоркския университет и съавтор на изследването.

Констатациите са обещаващи и за разработването на интелигентни, адаптивни материали, които могат да се променят в отговор на околната среда или да улавят товари при поискване.

"При подходящи условия тези капчици могат да се преструктурират и да обхванат част от средата около тях, образувайки защитна капсула или обвивка. Този малък контейнер би могъл да защити ценен товар - и тъй като тази промяна на формата е неспецифична и доста гъвкава, тя би могла да има много потенциални приложения", посочва Сакана.

Справка: Florent Fessler et al, Morphogenic colloids, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-75586-5

Източник: Oil droplets remodel themselves, swallow their surroundings like living cells, Phys.org

Още по темата

02/09/2024

Животът

Живот от капка дъжд: Как са се формирали стените на първите протоклетки?

08/12/2023

Животът

Как градивните елементи на живота са оцелели при екстремната радиация на ранната Земя

31/08/2023

Медицина

Физици разкриват скрита заплаха за ДНК от мастните капки

23/09/2020

Животът

(НЕ) живото във Вселената