Een team van wetenschappers heeft voor het eerst een werkende stofwisseling geïntegreerd in synthetische, niet-biologische celmembranen. Daarmee laten zij zien hoe het leven ooit had kunnen ontstaan — zonder DNA, RNA of eiwitten. Klinkt als sciencefiction, maar het is in 2025 eindelijk werkelijkheid geworden.
Inhoudsopgave
Wie herinnert zich Stanley Millers beroemde experiment uit de vorige eeuw niet? Door de oersoep van onze aarde na te bootsen, lukte het hem organische moleculen te maken uit ‘loze’ gassen. een ommezwaai voor de wetenschap. Maar—de kernvraag bleef: hoe gingen we van dode materie naar echt werkende cellen? Decennia later weten we het nog steeds niet helemaal. Maar recent onderzoek uit Nature Chemistry brengt daar verandering in.
Onder leiding van Neil Devaraja (Universiteit van Californië, San Diego), samen met Roberto J. Brea van de Universiteit van Coruña, zijn wetenschappers het bijna onmogelijke gelukt: ze creëerden synthetische celmembranen die daadwerkelijk een chemisch werkende stofwisseling laten zien — en dat zonder biologische bouwstenen. Dankzij deze doorbraak begrijpen we niet alleen iets meer van het ontstaan van leven op aarde, maar openen zich ook nieuwe deuren voor biomimetische technieken en langetermijnoplossingen in de medische technologie. U zult straks merken: dit is geen klein bier voor wie in biotech geïnteresseerd is.
Een cel in wording
Wie het ontstaan van leven wil ontrafelen, moet systemen bouwen die wel leven imiteren—maar het nog niet zijn. Dat is de uitdaging: tot nu toe wisten onderzoekers vooral vetbolletjes (vesikels) te maken, die het compartiment van cellen imiteren. Maar het draait om drie bouwstenen—compartimentering, stofwisseling en selectie—en de tweede ontbreekt meestal.
De stofwisseling was het ontbrekende puzzelstuk. Die is essentieel, want via een netwerk aan reacties kan een cel groeien, herstellen en reageren op zijn omgeving. Maar zonder de dynamiek van echte chemie is dat amper na te bouwen in het lab. Nu is dit eindelijk gelukt: onderzoekers activeerden een volledige stofwisselingscyclus binnen een puur niet-biologisch membraan. Dat is echt uniek.
Niet-levende stofwisseling die écht werkt
Devaraja’s team ontwikkelde een ingenieus systeem met een ‘chemische brandstof’. Daarmee laten ze vetzuren aan lysofosfolipiden koppelen, zodat er fosfolipiden ontstaan. Die vormen op hun beurt de basis van elk celmembraan. Zonder brandstof valt het hele proces stil.
Het bijzondere van deze cyclus? Niet alleen ontstaan de membranen vanzelf, ze kunnen zichzelf ook herhalen: ontstaan, uit elkaar vallen, herstellen—net zoals cellen doen. Zoals de onderzoekers zelf schrijven: “We willen weten wat echt de minimale eigenschappen van leven zijn”. Dat kan pas als je een chemisch netwerk bouwt zonder enzymen of levende componenten—en dat is nu gelukt, met een klein beetje hulp van toeval (dat maken in het lab is trouwens best lastig).
Kunstenaarsimpressie van een energiestroom (swirl), die vetten en zuren samen laat klonteren tot een membraan. Bron: Zhen Xu
Een membraan dat leeft… zonder te leven
Het écht vernieuwende? Deze synthetische membranen staan niet stil—ze zijn, zoals wij dat in Amsterdam zeggen, ‘kneedbaar’. Ze passen zich aan, groeien én kunnen zelfs delen als de omstandigheden goed zijn. Dat zie je normaal alleen bij levende cellen. Volgens Devaraja: “Zonder stofwisseling blijft een cel stilstaan. Geen groei, geen deling, geen evolutie.”
Deze studie laat zien hoe een primitieve cel, nog zonder DNA of eiwitten, al een basale stofwisseling had kunnen hebben. Dat is fascinerend. Alles wat nu complex is (zoals wijzelf), begon ooit ongelooflijk simpel. Alessandro Fracassi, eerste auteur, zegt het treffend: “We bouwen laagje voor laagje een primitieve, maar werkende cel op.”
Waarom fundamentele wetenschap ertoe doet
Oké, het klinkt als academisch gepuzzel, maar deze kennis wordt straks hyperpraktisch. Kunstmatige cellen met minimale functies kunnen straks worden ingezet bij bioproduktie, of in de geneeskunde. Denk aan slimme capsules die medicatie op het juiste moment vrijgeven, of sensoren die zich in het lichaam ‘gedragen’ als een echte cel.
Mooie bonus: geen noodzaak voor echte biologische materialen. Dat betekent betere controle en minder risico op genetische knoeiboel. Met een beetje geluk kan men in de toekomst zelfs replicatie en evolutie nabootsen—bijvoorbeeld om duurzame materialen of milieusensoren te bouwen. Je hebt dan een perfect ‘safe’ model om biologische verschijnselen te testen zonder buiten het lab risico’s te lopen.
De volgende stappen in het onderzoek
Devaraja’s team stopt hier niet. Ze willen het systeem verder verfijnen—stapje voor stapje, net zolang tot hun modelcel steeds meer levensechte eigenschappen krijgt. Denk aan geheugencapaciteit, eenvoudige eiwitsynthese en een complexere respons op prikkels.
Maar, zo reëel is iedereen wel: het kan nog 10 tot 20 jaar duren voor we zover zijn. “Er valt nog zoveel te leren,” zegt Devaraja zelf, “en we moeten vandaag al beginnen.” Geduld hoort bij de wetenschap, zeker als je de eerste stapjes richting leven uit het niets probeert te zetten. Toegegeven, de route is lang. Maar wie weet, misschien drinken we straks in Café de Jaren een kop koffie naast écht synthetisch leven.
