Keinosolu valottaa elämän alkuvaiheita

Jotta maailmassa voisi olla monisoluisia eliöitä, solujen on osattava jakautua epäsymmetrisesti. Epäsymmetrinen jakautuminen tarkoittaa sitä, että yhdestä solusta syntyy kaksi erilaista solua.
Ilman tätä kykyä solut eivät pysty erilaistumaan eli muodostamaan erilaisia kudoksia ja elimiä. Solujen jakautuminen on mutkikas prosessi, johon vaikuttavat monet eri geenit ja proteiinit. Tutkijoita onkin ihmetyttänyt, miten tällainen mekanismi on muinoin kehittynyt alkeellisissa eliöissä.

Vastauksen löytyminen on nyt askeleen lähempänä, sillä kaksi yhdysvaltalaistutkijaa on saanut keinotekoisesti tuotetut solut jakautumaan epäsymmetrisesti – vaikka niissä ei ole geenejä.

Pennsylvanian valtionyliopiston kemian tutkijat Christine Keating ja Meghan Andes-Koback loivat ensin niin alkeellisia keinosoluja kuin mahdollista. Solukalvon virkaa toimittivat lipidit eli rasva-aineet, ja polyetyleeniglykoli- ja dekstraani-nimiset polymeerit korvasivat soluliman, joka oikeissa soluissa sisältää mitokondriot, tuman ja muut soluelimet.

Rasvasta ja polymeereista syntyi solu

Keinosolun solukalvon rasva oli värjätty punaiseksi, jotta se erottui helpommin mikroskoopissa. Solun sisällä oleva dekstraani puolestaan oli värjätty siniseksi. Polyetyleeniglykoli ja dekstraani asettuvat solussa erilleen liukenematta toisiinsa.

Aineet sekoittuvat kuitenkin juuri sen verran, että polyetyleeniglykoli, joka on luonnostaan väritöntä, saa haalean sinisen sävyn, kun taas dekstraani näkyy tummansinisenä. Mikroskoopissa dekstraani ja polyetyleeniglykoli näyttävät hylkivän toisiaan, mistä seuraa, että ne muodostavat punaisen solukalvon sisään kaksi erillistä soluliman osaa: vaalean polyetyleeniglykolipallon ja tumman dekstraanipallon. Samankaltainen tilanne on nähtävissä, kun esimerkiksi kantasolu on jakautumassa.

Keating ja Andes-Koback saivat keinosolut hajoamaan polyetyleeniglykoli- ja dekstraanisoluiksi lisäämällä soluja ympäröivään nesteeseen sokeria. Sokeri imee vettä solujen sisuksista, jolloin niiden tilavuus pienenee ja solukalvo jää liian suureksi vähän samaan tapaan kuin vanha paita hoikistuneen ihmisen päällä. Solukalvon ominaisuudet eivät kuitenkaan salli sitä, että solun sisään jäisi tyhjää tilaa, vaan solu pyrkii jakautumaan kahtia.

Kun tutkijat seurasivat solujen jakautumista mikroskoopissa, he huomasivat, että jakolinja kulki lähes tarkalleen polyetyleeniglykoli- ja dekstraanipallojen välistä. Seurauksena oli epäsymmetrinen jakautuminen: molempia polymeereja sisältävä emosolu hajosi kahdeksi erilaiseksi tytärsoluksi, joissa kussakin oli vain toista polymeeria.