To může být největší úspěch v historii bioinženýrství.
Jmenuje se “SpudCell”.
Tvůrci tvrdí, že jde o zásadní průlom v oblasti syntetické biologie a určité nadšení kolem projektu je oprávněné.
Tohle je klec. Spíš její podoba.
Obsahuje 36 genů, které mu umožňují kopírovat DNA.
Je schopen replikace.
Po asi pěti divizích se však proces zastaví.
To je však to nejlepší, čeho ostatní výzkumné skupiny dosáhly.
Kate Adamala z University of Minnesota vytvořila tento systém.
Ona a její tým nedávno otevřeli zdrojová data projektu.
za co?
Aby další vědci mohli tuto technologii dále rozvíjet.
Cílem je, aby se buňka dělila donekonečna.
Co je SpudCell
Představte si minimální formu života.
Plně prozkoumané funkce.
Dříve se pokusy o vytvoření takového života scvrkávaly na oříznutí genomu existujících bakterií.
V roce 2016 byl bakteriální genom zredukován z 901 genů na 473.
Adamala šel opačnou cestou.
Začala s 36 geny.
Většina z nich je převzata z bakterie E. coli.
Některé jsou z bakteriofágů, které se živí bakteriemi.
Další gen je zodpovědný za fluorescenční protein medúzy, takže buňky jsou viditelné pod mikroskopem.
Takže to žije?
ne
Napodobuje živé buňky.
Replikuje geny a dělí se.
Ale dělá to špatně.
Fungovat i na primitivní úrovni vyžaduje obrovskou externí podporu.
Vědci ukázali, že systém je schopen evoluce.
Pokud zavedete prospěšnou mutaci, buňky začnou lépe fungovat.
Ale taková mutace musí být zavedena ručně.
Nevzniká spontánně.
Na tomto procesu není nic přirozeného.
„Považoval bych systém za živý, kdyby se dokázal replikovat sám a podstoupil darwinovskou evoluci“ – Kate Adamala
Nyní nedělá ani jednu z těchto věcí bez pomoci.
Je to syntetická buňka?
Záleží na definicích.
Ano, byl sestaven v laboratoři.
Ne, nevznikla od nuly.
Využívá složky z existujících organismů.
Toto je extrémně zjednodušená verze E. coli s přísadami proti virům, bakteriím a medúzám.
Jak to vytvořili
Tým inženýrů umístil 36 genů na sedm kruhových kousků DNA.
Vytvářeli kopie.
Celá věc byla poté umístěna do roztoku obsahujícího stavební bloky DNA, proteiny a mastné molekuly, které tvoří struktury podobné bublinám.
Některé bubliny zachytily všech sedm fragmentů DNA.
To je vše.
No, skoro.
Jak zůstává „naživu“
Potřebné látky si buňka nedokáže sama syntetizovat.
Proto dva geny kódují proteiny, které tvoří póry v membráně.
Těmito otvory vstupují malé molekuly.
Velké molekuly jsou dodávány v malých vezikulách, které fúzují přímo s buňkou.
SpudCell je v podstatě parazit vlastní konstrukce.
Všechny suroviny jsou mu dodávány zvenčí.
Uvnitř není žádná vlastní výrobní linka.
Nerovnoměrný proces dělení
Takto získávají nové buňky.
Do roztoku se přidávají velké proteiny.
Tyto proteiny se vážou na póry vyčnívající z membrány.
Navzájem se tísní.
To vyvíjí tlak na membránu a způsobuje její ohýbání.
Část SpudCell je nezašněrovaná.
Vytvoří se samostatná bublina.
Dceřiné buňky dědí náhodné fragmenty DNA.
Obvykle jim chybí kompletní komplement genů.
Proč je DNA rozbitá na kousky
Možná si myslíte, že umístěním všech genů do jednoho velkého kruhu DNA by se problém dědičnosti vyřešil.
Fakt by to vyřešilo.
Ale práce s tak velkými fragmenty DNA je nyní technicky extrémně obtížná.
Adamala uznává, že genom bude nakonec posunut o jeden fragment.
Zatím se musí smířit s roztříštěností.
Zablokování páté generace
Proč se tyto buňky po pěti cyklech přestanou dělit?
To se přesně neví.
Existuje podezření na ribozomy.
SpudCell nemůže vytvořit své vlastní ribozomy.
Je třeba je přidat z roztoku.
V průběhu času jsou ribozomy zničeny.
Zásoby se snižují.
Buňka umírá.
Podle Adamaly lze tento problém vyřešit tím, že buňky přinutíme vytvářet si vlastní ribozomy.
Věří, že se tak stane velmi brzy.
Pak bude možné nekonečné dělení.
Proč je to nutné?
Podnebí.
Společnost.
Závislost na ropě.
„Chceme vyrábět petrochemické produkty pomocí biologie,“ říká Adamala.
Plasty, pesticidy, léky – většina z nich se vyrábí z ropy a plynu.
Pro normální biologické systémy jsou často toxické.
Normální bakterie umírají při pokusu o jejich produkci.
Syntetické buňky mohou být upraveny tak, aby tolerovaly toxiny.
Vyměňte ropnou rafinerii za laboratoř.
Je to nebezpečné?
vůbec ne.
Představte si Frankensteinovo monstrum upoutané na lůžko.
Vědci ho krmí lžičkou.
Nemůže přežít mimo speciální roztok v baňce.
Nebude běhat po ulicích.
Divoké bakterie zůstávají skutečnou hrozbou.
SpudCell tam jen sedí a čeká na jídlo.
