Voor het eerst is de klassieke relatie tussen roofdier en prooi teruggebracht naar moleculaire schaal. Onderzoekers in Tokio wisten met korte stukjes DNA gelijksoortige oscillaties te creëren, melden ze in ACS Nano.

Die oscillaties zijn ooit wiskundig beschreven door de Amerikaan Alfred Lotka. Het komt er op neer dat eerst de prooidieren sterk in aantal toenemen. Even later pieken de roofdieren en vreten bijna alle prooidieren op, waarna ze zelf ook doodgaan van de honger. Daarna begint de cclus weer opnieuw.

Volgens Teruo Fujii en Yannick Rondelez werd Lotka op dat idee gebracht door chemische reactiekinetiek. En die gedachtenvorming kun je dus ook omdraaien.

Hunsysteem bestaat uit drie DNA-sequenties en een aantal enzymen. Sequentie N (CATTCGGCCG) is de prooi. Hij vermenigvuldigt zich door zich te hechten aan een sjabloon G, die bestaat uit tweemaal de complementaire sequentie achter elkaar. Na die hechting wordt de rest van de sjabloon door een eveneens aanwezig DNA-polymerase opgevuld met losse basen. Vervolgens splitst het geheel zich weer in 2 enkele strengen: de sjabloon en een sliert die tweemaal N bevat en die tot slot door een gespecialiseerd enzym in tweeën wordt geknipt.

Predator P bestaant uit de sequentie van N plus de complementaire sequentie van N. Als N zich daaraan bindt wordt de sequentie opnieuw vanzelf aangevuld... en dan hou je een kopie van P over terwijl je een N minder hebt.

Tot slot gaat er nog een exonuclease-enzym bij dat zowel N als P afbreekt tot monomeren, zodat de gemiddelde leeftijd van beide sequenties beperkt blijft en de populatie niet volledig op hol kan slaan.

Inderdaad krijg je zo de oscillaties die karakteristiek zijn voor Lotka’s jager-prooisysteem. De bedenkers voorspellen dat je op dezelfde wijze ook veel complexere ecosystemen moet kunnen simuleren.

bron: American Chemical Society

Onderwerpen