Искусственно созданная форма жизни озадачила ученых

      Комментарии к записи Искусственно созданная форма жизни озадачила ученых отключены

Искусственно созданная форма жизни озадачила ученых

Разберите домик по частям — уберите оштукатуренные стенки, покрытые шифером потолки, паркетные полы — и вы останетесь с рамой, скелетом, что образовывает ядро любой структуры. Можем ли мы выполнить то же самое с судьбой? Смогут ли ученые послойно уменьшить сложность судьбы, дабы распознать сущность судьбе, базу биологии?

Пробуя это выполнить, ученые создали неестественный организм, владеющий только генами, нужными ему для выживания. Но они понятия не имеют, что делает приблизительно треть этих генов.

Работа Крейга Вентера и его сотрудников на эту тему была размещена в издании Science практически пару дней назад. Команда кожный покров скрупулезно развинчивала геном Mycoplasma mycoides, бактерии, которая живёт в крупном скоте , дабы распознать чистый костяк генетических руководств, талантливых делать жизнь как процесс. Это повлекло за собой маленький организм называющиеся syn3.0, содержащий всего 473 гена. (Для сравнения: кишечная палочка E. coli содержит от 4 до 5 тысяч генов, а человек — порядка 20 000).

Однако в этих 473 генах обнаружилась зияющая дыра. Ученые понятия не имеют, что делает треть этих генов. Вместо того дабы подсветить главные компоненты судьбы, syn3.0 продемонстрировал, сколько нам осталось определить о самых базах биологии.

«На мой взор, в особенности Примечательно, что это может нам поведать о том, чего мы не знаем, — говорит Джек Шостак, биохимик из Гарвардского университета, не принимавший участия в изучении. — Так много генов с малоизвестными функциями кажутся такими важными».

«Мы совсем поражены и шокированы, — говорит Вентер, биолог, управляющий Университет им. Дж. Крейга Вентера в Ла-Хойя, Калифорния, узнаваемый за собственный вклад в картирование человеческого генома.

Исследователи ожидали, что в смеси будет некое количество малоизвестных генов, быть может, от пяти до десяти процентов генома. — Но в следствии оказалась потрясающая цифра».

Семя для происков Вентера было посажено в 1995 году, в то время, когда его команда расшифровала геном Mycoplasma genitalium, микроба, живущего в мочеполовых дорогах человека. В то время, когда ученые Вентера начали работату над этим новым проектом, они выбрали M. genitalium — второй всецело секвенированный бактериальный геном — в частности, из-за его маленького размера. С 517 буквами и 580 000 генами ДНК, эта бактерия владеет одним из самых мелких известных геномов среди самовопроизводящихся организмов. (Кое-какие симбиотические микробы смогут выживать со 100-буквенными генами, но надеются на ресурсы собственного хозяина при таких условиях).

Компактный комплект ДНК M. genitalium поднял вопрос: какое мельчайшее число генов может позволить себе клетка? «Мы желали определить базисные генные компоненты судьбы, — говорит Вентер. — 20 лет назад это казалось хорошей идеей — мы и понятия не имели, к чему нас приведут двадцатилетние поиски».

Минимальный план

Вентер и его коллеги изначально собирались создать урезанный геном, основанный на знаниях учеными биологии. Они желали начать с генов, участвующих в самые важных процессах клетки, наподобие перевода и копирования ДНК, и от них уже строить.

Но перед тем как они имели возможность создать эту краткую версию судьбы, ученым необходимо было узнать, как спроектировать и выстроить геном с нуля. Вместо того дабы редактировать ДНК в живом организме, как делает большая часть ученых, они желали взять полный контроль — спланировать собственный геном на компьютере и после этого синтезировать ДНК в пробирках.

В 2008 году Вентер и его соратник Гамильтон Смит создали первый синтетический бактериальный геном, выстроив модифицированную версию ДНК M. genitalium. После этого, в 2010 году, они создали первый самовоспроизводящийся синтетический организм, произведя версию генома M. mycoides и пересадив его различным видам Mycoplasma. Синтетический геном побеждал над клеткой, вытеснил родную рабочую совокупность и заменил ее версией людей. Неестественный геном M. mycoides был фактически аналогичен природной версией, за исключением нескольких генетических пометок — ученые добавили собственные имена и пара известных цитат, включая легко искаженную версию высказывания Ричарда Фейнмана:

«Чего я не могу создать, того не осознаю».

Заполучив верные инструменты, ученые создали последовательность генетических чертежей для собственных минимальных клеток и после этого постарались выстроить их. «Ни один план не удался», говорит Вентер. Он посчитал собственные бессчётные неудачи наказанием за их гордость. Владеет ли современная наука достаточными знаниями базисных биологических правил, дабы выстроить клетку? «Ответом было сокрушительное нет», говорит он.

Исходя из этого ученые выбрали более трудоемкий и тёмный путь, заменив подход проектирования способом ошибок и проб. Они нарушали гены M. mycoides, определяя нужные для выживания бактерий. И стирали лишние гены, дабы создать syn3.0, имеющую самый мелкий геном среди всех независимо размножающихся организмов, найденных на сегодня на Почва.

Что же осталось по окончании липосакции генетического жира? Большая часть оставшихся генов участвовало в одной из трех функций: производство РНК и белков, сохранение точности воспроизведения генетической информации и создание клеточных мембран. Гены для редактирования ДНК были в основном расходным материалом.

Действительно, осталось неясным, что делают остальные 149 генов. Ученые смогли примерно классифицировать около 70 из них, основываясь на структуре генов, но они понятия не имеют, какую как раз роль эти гены играются в клетке. Функция 79 генов была безотносительной тайной.

«Мы не знаем, что они дают и из-за чего они имеют серьёзное значение для жизни. Быть может, они делают что-то более узкое, пока не очевидное и не оцененное в биологии», — говорит Вентер.

Несколько Вентера собирается узнать, что делают таинственные гены, но сложность задачи умножается на то, что эти гены не похожи ни на какие конкретно другие узнаваемые гены. Один из способов изучить их функцию — создать версию клетки, в которой любой из этих генов возможно будет включить и отключить. В то время, когда его выключают, «что первое нарушается?», говорит Шостак. «Возможно постараться прикрепить его к неспециализированному классу, наподобие метаболизма либо воспроизводства ДНК».

Уменьшая до нуля

Вентер с опаской старается не назвать syn3.0 универсальной минимальной клеткой. Если бы он проделал тот же комплект опытов с другим микробом, говорит ученый, он имел возможность бы прийти к совсем второму комплекту генов.

В действительности, нет никакого единого комплекта генов, в котором нуждаются все живые существа, дабы существовать. В то время, когда ученые в первый раз начали искать что-то подобное 20 лет назад, они сохраняли надежду, что простое сравнение последовательностей генома от различных видов окажет помощь распознать главную сущность, которая свойственна всем видам. Но по мере роста каталога последовательностей генома, эта главная сущность растворялась.

В 2010 году Дэвид Ассери, биолог из Национальной лаборатории Оук-Ридж в Теннесси, и его сотрудники сравнили 1000 геномов. И узнали, что нет ни единого гена, что имелся бы у каждого проявления судьбы. «Существуют различные методы взять базисный комплект руководств», говорит Шостак.

Помимо этого, очень серьёзное в биологии зависит в основном от внешней среды организма. К примеру, представьте себе микроба, что живет в присутствии яда наподобие антибиотика. Этому микробу потребуется ген, что сможет бороться с токсином и будет ответственным для него.

Но уберите ген — и токсин больше не нужен.

Минимальная клетка Вентера есть продуктом не только собственной среды, но и всей истории судьбы на Земле. Когда-то в истории биологии длиной в 4 миллиарда лет имела возможность существовать клетка несложнее данной. «Мы не просто взяли и с нуля пришли к клетке с 400 генов», говорит Шостак. Вместе с другими учеными он пробует создать более базисные жизнеформы, каковые являются показательными для ранних этапов эволюции.

Кое-какие ученые говорят, что таковой подход снизу вверх нужен, дабы по-настоящему осознать сущность судьбе.

«В случае если мы когда-нибудь сможем осознать хотя бы несложный живой организм, мы сможем спроектировать и создать его с нуля, — говорит Энтони Фосте, биолог из Университета Упсалы в Швеции. — Мы все еще далеки от данной цели».

По данным Quanta Magazine

Мы все живём ПОД КУПОЛОМ? Документальный фильм о нас.


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: