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Urzeitliches Leben aus der Retorte

18.04.2007 - (idw) Friedrich-Schiller-Universität Jena

Forscher der Universität Jena stellen die Entstehung der ersten Zelle im Labor nach Jena (18.04.07) Man nehme: eine winzige Hülle aus Fetten oder fettartigen Biomolekülen, kleiner als ein Millionstel Meter im Durchmesser. In diesen winzigen Bläschen, Liposomen genannt, lasse man chemische Reaktionen ablaufen, die Energie für weitere chemische Prozesse liefern. Außerdem füge man einfachste Gene und Eiweiße hinzu und überlasse das Ganze anschließend sich selbst.

So oder ähnlich könnte sie aussehen, die erste Bauanleitung für eine künstliche "Minimalzelle", die Forscher der Friedrich-Schiller-Universität Jena herstellen wollen. Der Chemiker Prof. Dr. Wolfgang Weigand und der Biophysiker Prof. Dr. Alfred Fahr arbeiten daran gemeinsam mit Kollegen aus Kopenhagen, Lyon und Rom. Vor kurzem fiel der Startschuss für das gemeinsame Projekt "Synthcells", das von Prof. Dr. P. Luigi Luisi aus Rom koordiniert wird. Die Europäische Union fördert das gemeinsame Vorhaben in ihrem 6. Forschungsrahmenprogramm mit insgesamt 1,4 Millionen Euro. Davon fließen 360.000 Euro an die Friedrich-Schiller-Universität. Ziel des ehrgeizigen Projekts ist es, einfache zellähnliche Reaktoren zu synthetisieren, die einen eigenen Stoffwechsel aufweisen.

"Das bedeutet, in ihnen sollen Stoffwechselprozesse ablaufen, sie sollten sich selbst vermehren und auf veränderte Umweltbedingungen reagieren können", nennt Prof. Fahr die wichtigsten Kriterien, die die künstlichen Zellen einst erfüllen sollen. Für den Inhaber des Lehrstuhls für Pharmazeutische Technologie der Jenaer Universität steht dabei aber nicht die Erschaffung eines neuen Organismus im Mittelpunkt. "Es geht uns vielmehr darum herauszufinden, wie sich die Entstehung der ersten Ur-Organismen vor etwa 3,7 bis 3,9 Milliarden Jahren auf der urzeitlichen Erde abgespielt haben könnte." Denn darüber liege naturgemäß bis heute nur bruchstückhaftes Wissen vor.

Für ihre Untersuchungen stellen die Forscher von der Jenaer Universität mögliche Bedingungen der Zeit vor etwa 3,8 Milliarden Jahren im Labor nach. "Neben Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Schwefelwasserstoff und Wasser gab es vor allem reichlich Stickstoff und Eisen-Schwefelverbindungen, beispielsweise Eisensulfid", zählt Prof. Dr. Wolfgang Weigand auf. Das Eisensulfid ist in der Lage mit Schwefelwasserstoff zu reagieren. "Diese Reaktion setzt so viel Energie und Wasserstoff frei, dass größere Biomoleküle wie Fette und einfache Eiweiße entstehen können", so der Professor für Anorganische Chemie der Universität Jena weiter.

In den kommenden drei Jahren wollen Weigand und Fahr nun Liposomen herstellen, die Eisensulfid-Nanopartikel enthalten und prüfen, ob die urzeitliche Energiegewinnung der so genannten "Eisen-Schwefel-Welt" auch im Labor funktioniert. Gelingt dies, wollen später die dänischen und französischen Projektpartner die einfachen Zellvorläufer mit genetischer Information sowie größeren Eiweißen ausstatten.

Erste Eisensulfid-haltige Liposomen haben die Wissenschaftler der römischen und Jenaer Arbeitsgruppen bereits in einer vorherigen Zusammenarbeit hergestellt.


Kontakt:
Prof. Dr. Wolfgang Weigand
Institut für Anorganische Chemie und Analytische Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
August-Bebel-Straße 2, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 948160
E-Mail: wolfgang.weigand[at]uni-jena.de

Prof. Dr. Alfred Fahr
Institut für Pharmazie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Lessingstr. 8, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 949900
E-Mail: alfred.fahr[at]uni-jena.de
Weitere Informationen: http://www.uni-jena.de
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