Wij zijn geïnteresseerd in de chemische en fysische processen die de overgang van chemische evolutie naar biologische evolutie op de vroege aarde mogelijk hebben gemaakt. Om deze processen te onderzoeken, probeert ons laboratorium een synthetisch cellulair systeem te bouwen dat Darwinistische evolutie ondergaat. Ons beeld van hoe zo’n chemisch systeem eruit zou zien, is gebaseerd op een model van een primitieve cel, of protocel, die bestaat uit twee hoofdcomponenten: een zichzelf replicerend genetisch polymeer en een zichzelf replicerende membraanscheiding. De taak van het genetisch polymeer is informatie over te dragen op een manier die zowel replicatie als variatie mogelijk maakt, zodat nieuwe sequenties die nuttige functies coderen kunnen worden overgeërfd en verder kunnen evolueren. De rol van het membraan van de protocel is deze informatiepolymeren gelokaliseerd te houden, zodat de functies die zij coderen tot een voordeel leiden in termen van hun eigen replicatie of overleving. Een dergelijk systeem zou, als het de tijd en de juiste omgeving krijgt, op Darwinistische wijze moeten beginnen te evolueren, wat mogelijk leidt tot het spontane ontstaan van genomisch gecodeerde katalysatoren en structurele moleculen.
We hopen dat onze verkenningen van de chemie en de fysica achter het ontstaan van Darwinistische evolutie zullen leiden tot verklaringen voor enkele van de universele eigenschappen van moderne cellen, en ook tot verklaringen van hoe moderne cellen zijn ontstaan uit hun eenvoudiger voorouders. Terwijl we deze fundamentele vragen onderzoeken, zijn we ook op zoek naar chemische of fysische verschijnselen die van praktisch nut kunnen zijn in het biomedisch onderzoek.
De huidige en vroegere leden van het Szostak Lab feliciteren Jack met het winnen van de Nobelprijs voor fysiologie of geneeskunde 2009.