Ученые использовали метод искусственной эволюции в синтетических частицах, чтобы получить ферменты, способные производить новые кремниевые материалы. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, ее краткое содержание приводит сайт Phys.Org.
Исследователи пытались выяснить возможности белков силикатеинов - ферментов, которые проводят минерализацию тканей у разных животных - от одноклеточного планктона до кораллов. Они способны образовывать кристаллы диоксида кремния, однако, как именно различаются кристаллы, созданные разными силикатеинами, было неизвестно.
Для того, чтобы получить кристаллы с нужными свойствами, исследователи провели искусственную эволюцию: смешали в случайном порядке последовательности двух генов разных силикатеинов, и внесли в них дополнительные случайные мутации. В результате у исследователей оказалась смесь разных молекул ДНК, последовательность которых была похожа на исходные силикатеины, но имела некоторое количество случайных изменений.
ДНК прикрепляли к пластиковым шарикам, а шарики вместе с белок-синтезирующим аппаратом (раствор рибосом и вспомогательных веществ) заключали в пузырьки масла. Эти пузырьки, "искусственные клетки" синтезировали внутри себя собственные силикатеины, которые, в свою очередь, формировали кристаллы диоксида кремния. Затем ученые отбирали индивидуальные "искусственные клетки" с самыми толстыми и прочными кристаллами и определяли последовательность тех генов, которые в них содержались.
В результате удалось получить последовательности 30 вариантов силикатеинов, хорошо справлявшихся с минерализацией. Большинство из них были похожи на исходные гены, но некоторые имели сильные отличия. Например, один их вариантов гена "X1" кодировал фермент, производящий плоские сворачивающиеся кристаллы.
Разработанная система может помочь найти ферменты, с помощью которых можно будет производить новые материалы для электроники. Такой же подход можно применить не только для кремния, но и для других веществ.