Enabling Darwinian evolution in chemical replicators
| Promotie: | Dhr. E. Mattia |
| Wanneer: | 22 mei 2017 |
| Aanvang: | 12:45 |
| Promotor: | prof. dr. S. (Sijbren) Otto |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Evoluerende moleculen
Zelf-replicerende moleculen spelen een fundamentele rol in onderzoek naar het ontstaan van het leven. Dit soort moleculen vormt de eerste stap richting wat wij nu ‘levende organismen’ noemen. Elio Mattia werkte met een speciale vorm van zelf-replicerende moleculen die bepaalde karakteristieken van leven vormen, zoals Darwiniaanse evolutie.
Mattia laat zien dat bepaalde zelf-replicerende moleculen exponentieel groeien. Dit is belangrijke: exponentieel groeiende replicatoren zijn beter in staat om te overleven tijdens Darwiniaanse evolutie. Nagenoeg alle tot op heden ontwikkelde zelf-replicerende moleculen zijn juist niet in staat om exponentieel te groeien.
Het moleculaire oerleven was hoogstwaarschijnlijk het resultaat van herhaaldelijke pogingen tot replicatie in een destructieve omgeving. Daarom onderzocht Mattia de dynamiek in een systeem waarin replicatie en destructie gelijktijdig plaatsvinden, in het laboratorium en met computersimulaties. Op basis van deze studies kan nu een experimenteel systeem opgezet worden waarin de replicatoren constant worden afgebroken en omgezet in bouwstenen waaruit zich weer nieuwe replicatoren kunnen vormen. Computersimulaties suggereren welke omstandigheden optimaal zijn om de replicatoren af te breken.
De replicatoren van Mattia bestaan uit fibertjes, stapels van ringen die door zelforganisatie uit peptiden zijn ontstaan. Hij onderzocht hoe informatie kan worden uitgewisseld tussen fibertjes. Dat gebeurt aan het uiteinde van de fibers. Bouwstenen binnenin een fibertje kunnen nauwelijks worden gebruikt tijdens de replicatie van andere fibertjes: de informatie die ze dragen kan amper worden uitgewisseld, tenzij de fibertjes in kleinere stukjes worden gebroken.
Hoewel in de experimenten van Mattia Darwiniaanse evolutie nog niet plaats vindt, heeft hij al wel voor evolutie belangrijke processen waargenomen: exponentiële groei van fibertjes, destructie van replicatoren en selectieve uitwisseling van bouwstenen.
Het promotieonderzoek van Elio Mattia vond plaats bij de afdeling Synthetische Organische Chemie van het Stratingh Instituut. Hij werkt nu als Business Consultant bij Ortec Finance.