Szathmáry Eörs evolúcióbiológus John Maynard Smith brit matematikussal közösen írt könyvében, az Evolúció nagy lépéseiben az evolúciós folyamatok rejtelmeit tárja fel, amelynek részét képezi a genetikai információk szerveződésével és generációk közti átadásával kapcsolatos módszerek folyamatos változásai is. A kutatók beszámolnak az egyik visszatérő mintáról, aminek lényege, hogy egy nagyobb evolúciós átmenet eredményeként az eredetileg önállóan szaporodó entitások elvesztik ezen képességüket és már csak egy magasabb evolúciós egység részeként replikálódhatnak. A komplex összefüggések rendszerének kibogozása nem egyszerű feladat, de az átmenetek tanulmányozása megadhatja a kulcsot a változások megértéséhez.

"Nincs olyan elméleti ok, ami alapján azt várhatnánk, hogy a leszármazási vonalak bonyolultsága növekedjen az idővel és empirikus bizonyíték sem áll rendelkezésre arról, hogy ez történne.

Mindazonáltal, az eukarióta sejtek bonyolultabbak, mint a prokarióták, az állatok és növények komplexebbek, mint a protiszták és így tovább. A komplexitás növekedése lehetséges, hogy jelentős evolúciós átmenetek sorozatának eredményeként alakult ki." - magyarázta Szathmáry és Smith egy 1995-ös tanulmányban.

Az evolúció titkainak kifürkészésére egy újabb projekt, a MiniLife ad lehetőséget, amelyet Szathmáry Eörs Sijbren Ottóval, a Groningeni Egyetem rendszerkémiai professzorával, Gonen Ashkenasy vegyészprofesszorral és Andrew Griffiths molekuláris biológussal együtt valósít meg és aminek célja, hogy önmaguktól növekedő és osztódó rendszereket, egyfajta életet hozzanak létre laboratóriumi körülmények között és a kialakuló evolúciót vizsgálják a segítségével.

"Élő rendszerek de novo megteremtése az emberiség régi álmát jelenti.

Ahhoz, hogy valóra váltsunk ezt az álmot, a cél tiszta megfogalmazására van szükség, valamint a kísérleti módszerekre, amivel átültethetjük a gyakorlatba. Úgy gondoljuk, hogy megérett az idő a komoly próbálkozásra." - szól a projekt bemutatása - "Egyetértés alakult ki azzal kapcsolatban, hogy egy élő minimálrendszer nem-egyensúlyi állapotú és önfenntartó kell hogy legyen, rendelkeznie kell anyagcserével, egy öröklődő rendszerrel, egy határoló rendszerrel, ami az összetevőket egyben tartja és egy ilyen élő rendszer populációjának képesnek kell lennie arra, hogy darwini evolúción menjen keresztül."

A MiniLife keretében egy olyan szintetikus kémiai rendszert fejlesztenek, amelyre mindezek a jellemzők ráillenek. Ennek a mesterséges kémiai "élőlénynek" a kialakításához többlépcsős folyamat vezet, aminek része egy autokatalitikus szuperrendszer fejlesztése, ami kémiai és információs replikátorként működik, majd ennek összekapcsolása anyagcserével, a különböző szakaszok fejlődését és osztódását lehetővé tevő komponenssel, majd jöhet az evolúcióra való képesség bizonyítása a létrejövő rendszerben. A kísérlet hat évig zajlik, a végére pedig a tervek szerint mikroszkopikus golyók alakulnak ki a tartályban, amelyek növekednek és osztódnak is. Mivel az osztódás során hibák is bekövetkezhetnek, az utódok között megjelenhet a szelekció, vagyis a valamilyen szempontból "erősebb" egyedek tudnak majd gyorsabban nőni és sikeresebben osztódni, így lehetőség nyílik az evolúciós folyamatok megfigyelésére és megértésére egy jól kontrollált és monitorozott rendszer vizsgálata révén.

A rendszer megtervezésében számítógépes algoritmusok segítenek, amelyekkel a rendkívül bonyolult folyamatok szimulálhatóak.

"Megjelentek a kémiai hálózatokat a komputerben generálni tudó algoritmusok.

Képzeljük el, hogy vannak építőköveink, vagyis atomok, továbbá a kémia működését tükröző szabályok. A programnak csak annyit kell mondani, hogy lássuk, mi tud ebből keletkezni egy lépésben. Megnézzük a keletkezett vegyületeket, és megkérjük a programot, hogy nézze meg a következő lépésben lezajló reakciókat. És így, mint a hagyma héjai, épülnek egymásra a reakciótermékek halmazai. Eközben pedig folyamatosan figyeljük, megjelenik-e valamilyen autokatalitikus organizáció – ez ugyanis emergens jelenség, vagyis a jelen levő molekulák és reakciók teljes rendszeréből következik, nem igazán lehet előre számítani rá." - mondta el Szathmáry a Magyar Tudományos Akadémiának - "Ezt hívják in silico generatív kémiának – hiszen szilíciumcsipeken, nem pedig lombikban zajlanak a reakciók, és a program az előfeltételek és kémiai szabályok mentén maga állít elő új molekulákat."

Azt még azonban nem lehet tudni, hogy fejlesztés közben hogyan alakul a folyamat és milyen meglepetéseket tartogat a kutatók számára. A projektnek nem célja kifejezetten a földi élet kialakulásának vizsgálata, annál sokkal egyszerűbb verziót fognak létrehozni. Szathmáry kiemelte, hogy azok a reakciórendszerek, amelyeket kiindulási pontként megjelöltek, nem a való világból vannak kiragadva, a bennük szereplő molekulák legfeljebb funkcionálisan, a rendszerben betöltött szerepük szerint lehetnek analógak az élet valódi alkotóelemeivel. "A valóságból vett elképzelésekhez legközelebb álló rendszer az RNS és a fehérjék valamiféle hibridjeként felépülő molekulákkal operál, de egyáltalán nem biztos, hogy ez az irány lesz a befutó." - írja az MTA.

A kísérlet épít Gánti Tibor vegyészprofesszor chemoton (kemoton) elméletére, ami a legegyszerűbb élő rendszerek feltételeivel foglalkozik, az élet minimálrendszerét mutatja be. A kemotonmodellben az élő rendszer alapvető fontosságú összetevőjét három dolog képviseli: a metabolizmus (anyagcsere), a membrán (a határoló rész) és a replikátor (örőklődő, programvezérlést biztosító rész). A MiniLife szintetikus alkotmánya is ezekből a részegységekből fog összeállni. A kutatás az Európai Kutatási Tanács pályázatának keretében zajlik és a kutatók Németországban valósítják majd meg a Parmenidész Alapítvánnyal.

"A siker mérföldkőnek számító eredmény lesz az alaptudományokban."

- az alapítvány bemutatása szerint.

(Fotó: anusorn nakdee/Getty Images)

Megalkották a világ első élő, öngyógyító robotját A xenobot nem teljesen robot, nem teljesen élőlény, hanem egy békasejtekből álló, új organizmus.