Die Demonstration von Evolvierbarkeit in einem unbelebten, enzymfreien System ist bisher noch nicht gelungen – sie wäre ein wichtiger Durchbruch für unser Verständnis des Lebensursprungs.

Nanokonstrukt: Akteure der Replikationsversuche © RUB

Und nicht nur das: Wissenschaftler der Ruhr-Universität Bochum (RUB) arbeiten neben der Erforschung der Evolution durch selbstreplizierende Systeme auch daran, sie gezielt zu nutzen: So gelingt es Wissenschaftlern bereits, mit Hilfe des Wissens um die Informationsspeicherung in chemischen Systemen etwa zehn Nanometer große Konstrukte aus DNA oder künstlichen DNA-ähnlichen Substanzen (DNA-Mimetika) zu erzeugen, die von DNA-spaltenden Enzymen (Nucleasen) nicht abgebaut werden können. In den Sequenzen dieser Bausteine liegen die Baupläne für das Konstrukt und seine 3D-Struktur, so dass es sich selbst aufbauen kann.

In Zukunft sollen diese Konstrukte replizierbar sein, was ihre Produktionskosten senken wird. Sie können funktionelle Module tragen, zum Beispiel Peptide, Peptidähnliche Substanzen (Peptidomimetika), Proteine und Zuckerverbindungen (Oligosaccharide), kleine organische Moleküle oder anorganische Nanocluster.

Solche Nanokonstrukte wären beispielsweise in der Lage, gezielt bestimmte Bindungsstellen ("Nanoepitope") auf der biologischen Zellmembran aufzusuchen – wie Puzzleteile, die von selbst die passende Stelle im Puzzle finden. Durch diese Eigenschaft könnten sie Informationen über die Zelle gewinnen. Denn wenn Moleküle und membrangebundene Rezeptoren der Zelle eine bestimmte Ordnung haben, die ihnen das Zellskelett vorgibt und die den Zustand, Zellzyklus und die Differenzierung einer Zelle verrät, könnte man diese Informationen von außen mit dem Nanokonstrukt ablesen. Noch ist allerdings nicht bekannt, ob und in welchem Umfang eine solche Ordnung existiert.