Un equipo de especialistas en Física Aplicada de la Escuela de Ingeniería de Harvard (SEAS) han demostrado la formación de vesículas semipermeables compuestas de arcilla inorgánica.
La investigación, publicada en la edición digital de la revista ''Soft Matter'', muestra que las vesículas de arcilla proporcionan un recipiente ideal para la compartimentación de las moléculas orgánicas complejas.
Los autores dicen que el descubrimiento abre la posibilidad de que las células primitivas pudieron haberse formado en el interior de microcompartimentos de arcilla inorgánica.
"Un montón de trabajo, que se remonta a varias décadas, explora el papel de burbujas de aire en la concentración de las moléculas y nanopartículas para permitir que se produzca este interesante proceso químico", dice el autor Anand Bala Subramaniam, un candidato doctoral en la SEAS.
"Hemos proporcionado un mecanismo físico completo para la transición de un sistema de burbujas arcilla-aire de doble fase, que se opone a cualquier química en fase acuosa, a un sistema de una sola en fase acuosa de arcilla," dice Subramaniam, "creando una vesícula semipermeable de materiales que están disponibles en el medio ambiente".
Cuando las burbujas de arcilla entran en contacto con líquidos orgánicos simples como el etanol y el metanol, que tienen una tensión superficial menor que el agua, el líquido moja las placas superpuestas. A medida que la superficie interna de la cáscara de arcilla se moja, la burbuja de aire perturbada en el interior se disuelve.
La vesícula de arcilla resultante es una cáscara fuerte, esférica que crea una frontera física entre el agua del interior y el agua de fuera. Las vesículas translúcidas, como las células, son lo suficientemente fuertes para proteger sus contenidos en un entorno dinámico, acuático, como el océano.
Los poros microscópicos en las paredes de la vesícula crean una membrana semipermeable que permite a los componentes químicos básicos entrar en la "celda", evitando a la vez que grandes estructuras eacapen.
Los científicos han estudiado la montmorillonita, una arcilla abundante, que es conocido por servir como un catalizador químico, para fomentar los lípidos para formar las membranas y los nucleótidos individuales a unirse en hebras de ARN.
Debido a que los liposomas y el ARN habrían sido precursores esenciales para la vida primordial, Subramaniam y sus colaboradores sugieren que los poros de las vesículas de arcilla podían hacer una doble función como puntos de entrada selectiva y lugares catalíticos.
"La conclusión es que las moléculas de ácidos grasos pequeños entran y se auto-ensamblan para formar estructuras más grandes, y entonces no pueden salir", dice el investigador principal Howard A. Stone. "Si hay un beneficio de ser protegido en una vesícula de arcilla, es que se trata de una forma natural para favorecer y seleccionar a las moléculas que pueden auto-organizarse."
"Si las vesículas de arcilla pudieron haber desempeñado un papel importante en los orígenes de la vida es, por supuesto, algo que se desconoce," dice Subramaniam, "pero el hecho de que sean tan robustas, junto con las propiedades catalíticas muy conocidas de la arcilla, sugiere que pudieron haber desempñado un papel".