US-Forschende haben erstmals synthetische Zellen aus nicht-lebenden Komponenten konstruiert, die grundlegende Lebensfunktionen wie Nahrungsaufnahme, Wachstum und Teilung zeigen. Die sogenannten SpudCells – eine Wortschöpfung aus „spud“ (Kartoffel) und „cell“ (Zelle) – können Gene ablesen und Proteine herstellen. Das Team um Dr. Kate Adamala von der University of Minnesota präsentierte die Ergebnisse im Fachjournal „Nature Communications“.
Was sind SpudCells und wie funktionieren sie?
SpudCells bestehen aus einer künstlichen Lipidmembran, die einen Zellkern aus synthetischen Polymeren umschließt. Im Inneren enthalten sie eine minimalistische DNA-Sequenz, die für die Produktion von fluoreszierenden Proteinen codiert. Durch die Zugabe von Nährstoffen – einer Mischung aus Aminosäuren und energiereichen Molekülen – beginnen die Zellen zu wachsen und sich zu teilen. Die Forscher beobachteten, dass die Zellen innerhalb von 48 Stunden ihre Größe verdoppelten und nach 72 Stunden erste Teilungen stattfanden.
Kontroverse um die Definition von „Leben“
Die Veröffentlichung löste eine Debatte aus: Handelt es sich hier um lebende Organismen oder nur um komplexe chemische Systeme? „Die SpudCells erfüllen viele Kriterien des Lebens, aber sie sind nicht vollständig autonom“, erklärte Dr. Adamala gegenüber dem Tagesspiegel. „Sie benötigen von außen zugeführte Nährstoffe und können sich nicht selbst reproduzieren, ohne dass wir die DNA hinzufügen.“ Kritiker wie der Biophilosoph Dr. Markus Schmidt von der Universität Wien warnen vor übertriebenen Behauptungen: „Es ist ein beeindruckender technischer Fortschritt, aber von einer künstlichen Zelle, die Leben im herkömmlichen Sinne darstellt, sind wir noch weit entfernt.“
Potenzielle Anwendungen in Medizin und Umwelttechnik
Trotz der Kontroversen sehen die Forscher großes Potenzial: SpudCells könnten als Biosensoren eingesetzt werden, um Schadstoffe in der Umwelt zu detektieren, oder als Minifabriken zur Herstellung von Medikamenten. „Stellen Sie sich vor, wir könnten Zellen bauen, die gezielt Krebszellen angreifen oder Plastik abbauen“, so Adamala. Erste Tests zeigen, dass die Zellen auf chemische Signale reagieren und fluoreszieren, wenn sie mit bestimmten Substanzen in Kontakt kommen.
Zahlen und Fakten zur Studie
Die Studie umfasste 150 verschiedene Konstruktionen, von denen 37 erfolgreich Wachstum und Teilung zeigten. Die Teilungsrate lag bei etwa 0,5 Teilungen pro Stunde, vergleichbar mit einfachen Bakterien. Die Herstellungskosten pro Zelle betragen derzeit rund 0,50 US-Dollar, was eine Massenproduktion noch unwirtschaftlich macht.
Ausblick: Nächste Schritte der Forschung
Das Team plant, die SpudCells weiterzuentwickeln, um sie unabhängiger von externen Nährstoffen zu machen. „Unser Ziel ist eine vollständig synthetische Zelle, die sich selbst versorgen kann“, sagte Adamala. Die Forschung wird durch Mittel des US-Energieministeriums mit 2 Millionen US-Dollar gefördert. In den nächsten fünf Jahren sollen erste praktische Anwendungen in der Umweltüberwachung getestet werden.
