Новостная лента

Первый напівштучний организм

06.02.2016

Эта история началась три года назад, когда ученые увеличили количество букв, из которых может состоять алфавит ДНК. Молекула ДНК служит для записи генетической информации в каждой клетке организма.

 

Генетический код любого живого существа состоит из четырех букв или азотных оснований – аденина, гуаніну, тимина и цитозину. Аденин всегда идет в паре с тимином, а гуанин с цитозином. Эти две пары, что идут в уникальной последовательности, обусловливают все функции и черты нашего организма: то, как мы выглядим, ведем себя, на что болеем и т. д.

 

Основой для искусственной ДНК стала природная ДНК, к которой добавили лишнюю синтетическую пару азотных основ. Можно сказать, что до алфавита жизни, который состоит из четырех букв (или пяти, если взять во внимание то, что в молекуле РНК заменяет тимин урацил), добавили еще две.

 

Ученые утверждают, что эти эксперименты открывают путь к созданию искусственных организмов, чьи свойства можно запрограммировать согласно нашим потребностям.

 

Искусственную пару азотных основ еще три года назад создала команда биологов во главе с профессором Фрейдом Ромесбергом из Исследовательского института им. Е. Скріппс в Калифорнии. В СМИ их называют X и Y. Теперь ученые пошли на шаг дальше и ввели эти искусственные буквы в геном живого организма – бактерии E. coli.

 

Синтетическая биология – это новая отрасль науки, которая активно развивается. Первоначально в нее мало кто верил. Писали даже, что это science fiction для фанатиков, которые мечтают создать искусственную жизнь и стать Господом Богом. Но сегодня ученые все убедительнее доказывают, что фикция становится реальностью. Свои исследования они мотивируют не только стремлением глубже познать феномен жизни, но и потребностью двигать мир в новых научно-технических горизонтов.

 

«Сегодня на Земле живут 7 млрд. человек, а скоро нас будет уже 9 млрд. Уже сейчас население планеты трудно обеспечить пищей, чистой водой и энергией, не говоря уже про качественную медицину. Чтобы выжить, человечеству остро нужны новые технологии», – говорит гуру синтетической биологии и визионер Крейг Вентер.

 

Создания живых организмов с напівштучною ДНК может начать настоящие бум в генной инженерии. Со временем, возможно, ученые смогут создавать новые аминокислоты и даже белки с возможностями, о которых мы сегодня даже не подозреваем. Комбинации из четырех букв ДНК способны образовывать 20 аминокислот, а шесть букв увеличивает их количество до 172! Трудно даже подумать, какие разнообразные свойства могли бы иметь эти аминокислоты и белки, какие из них будут складываться. Сегодня мы еще на шаг ближе к этой идеи.

 

Команда во главе с Флойдом Ромесбергом сообщает, что наконец создала первый в мире полусинтетический организм – бактерию E. coli – с шестилітерним генетическим кодом. Что интересно, живется этой бактерии вполне хорошо. «В нашей лаборатории сейчас живет первый в мире полусинтетический организм с генетическим кодом, который состоит из двух пар, которые существуют в природе, и дополнительной искусственной пары. Это то самое, будто на Земле жил бы Чужой. Он, однако, не прилетел из космоса, а был создан в нашей лаборатории», – говорит проф. Ромесберг.

 

Три года назад попытка вырастить бактерии с полуискусственным генетическим кодом завершилась фиаско. Бактерии вышли слабые и нежизнеспособные. Они гибли сразу после того, как им внедряли новую пару и не могли удержать ее в своем генетиному материале во время клеточного деления. Поэтому команда Ромесберга поставила себе цель создать организм, который мог бы проводить с новым геномом вполне нормальное, здоровое жизнь. И это им удалось!

 

Для этого ученым нужно было сначала усовершенствовать инструменты транспортировка искусственных оснований в молекуле ДНК и их помещения в нужном месте. «Транспортер, который мы использовали в 2014 г., оказался слишком токсичным для бактерии», – говорит член команды исследователей Йорк Жан. Найдя ему менее токсичную замену, ученые изменили долю, которую сначала использовали для создания основы Y. Новую долю легче распознавал бактериальный фермент, который синтезирует ДНК во время процесса репликации (дублирования генетической информации). В итоге команда использовала революционное средство редактирования генов CRISPR-Cas9, чтобы клетки E. coli не трактовали чужеродных частиц как «иностранных захватчиков». Живые организмы имеют механизмы, которые защищают от таких модификаций, ведь вирусы охотно встраиваются в бактериальные ДНК и размножаются, пользуясь процессами репликации самой бактерии.

 

Напівштучний организм? Это звучит немного страшно. Не только для нас, причем не только для рядовых людей, но и для ученых. Уже в 2014 г. научный аналитик Джим Томас из канадской организации ETC Group, которая отслеживает проблемы, связанных с внедрением новых технологий, сказал в интервью «The New York Times»: «Появление новых форм жизни может иметь неожиданные этические и правовые последствия. Биологи уже создают синтетические организмы и придумывают невероятные способы манипуляции самими основаниями жизни, а правительства не в состоянии создать даже общие основания законодательства и надзора, оценки и регуляции таких существ». Тогда искусственные бактерии E. coli никак не хотели выживать, а теперь они живые и вполне здоровые.

 

По словам проф. Ромесберга, причин для опасений нет, ведь синтетическая пара основ, которую встроили в ДНК, не выполняет никаких в организме никаких функций. Существование этих бактерий – это лишь доказательство того, что ученые готовы создавать такие формы жизни. Они, однако, уже готовятся к тому, чтобы помещать в геном основы, клеточные органеллы смогут отчитывать и превращать в белки. Кроме того, азотные основания X и Y приспособлены только к клеткам прокариот. В природе не существует никаких энзимных механизмов, способных транспортировать их к клеткам эукариот, включая человека.

 

Хотя много ученых и аналитиков имеют оговорки, нет сомнения в том, что команда Ромесберга будет работать и в дальнейшем над усовершенствованием этой технологии в надежде, что искусственные организмы будут приносить пользу, а не вред человечеству. Действительно это удастся? Судя по энтузиазму ученых, долго ждать этого не придется.

 

Результаты их экспериментов опубликованы в журнале Proceedings of National Academy of Sciences.

 

Margit Kossobudzka

Pierwszy półsyntetyczny organizm na Ziemi. Szansa czy… zagrożenie dla ludzkości?

Wyborcza.pl 31/01/2017

Отреферировал Евгений Ланюк

You Might Also Like

Loading...

Нет комментариев

Комментировать

Яндекс.Метрика