Die wohl größte Leistung in der Geschichte der Biotechnologie? Vielleicht.
Es heißt „SpudCell“.
Die Schöpfer nennen es einen großen Fortschritt in der synthetischen Biologie und einige der Hype-Sticks.
Es ist eine Zelle. Irgendwie.
Es verfügt über 36 Gene, die es ihm ermöglichen, DNA zu kopieren.
Es repliziert.
Es scheitert jedoch nach etwa fünf Divisionen.
Immer noch besser als das, was jedes andere Team bisher geschafft hat.
Kate Adamala von der University of Minnesota hat dieses Ding gebaut.
Sie und ihr Team haben das Projekt gerade als Open Source veröffentlicht.
Warum?
Weil sie wollen, dass andere es weiterentwickeln.
Damit es sich auf unbestimmte Zeit teilt.
Das ist das Ziel.
Was ist die SpudCell?
Denken Sie an eine minimale Lebensform.
Vollständig verstandene Funktionen.
Bei früheren Versuchen wurden Gene aus vorhandenen Bakterien entfernt.
Im Jahr 2016 sank die Anzahl der Gene eines Bakteriums von 901 auf 473.
Adamala machte es umgekehrt.
Sie begann mit nur 36 Genen.
Die meisten von E. coli -Bakterien.
Einige stammen von Phagenviren, die Bakterien fressen.
Eines aus fluoreszierendem Quallenprotein, nur damit die Zellen unter dem Mikroskop sichtbar sind.
Es lebt also?
Nein.
Es ahmt lebende Zellen nach.
Es repliziert Gene und teilt sich.
Schlecht.
Um auf einem rudimentären Niveau zu funktionieren, bedarf es massiver Hilfe von außen.
Forscher zeigten sogar, dass es sich weiterentwickeln könnte.
Wenn sie eine vorteilhafte Mutation einführten, schnitten die Zellen besser ab.
Diese Mutation musste jedoch manuell eingegeben werden.
Nicht spontan.
Niemals natürlich.
„Ich denke, ich würde es gerne als lebend bezeichnen, wenn es sich unabhängig reproduziert und die darwinistische Evolution durchführen kann.“ – Adamala
Im Moment tut es weder das eine noch das andere.
Eine synthetische Zelle?
Das hängt von Ihrer Definition ab.
Ja, es wurde in einem Labor zusammengebaut.
Nein, es wurde nicht von Grund auf neu gemacht.
Es nutzt Teile vorhandener Organismen.
Es ist eine extrem abgespeckte Version von E. coli mit Zusätzen aus Viren, Bakterien und Quallen.
Wie haben sie es gebaut?
Das Team konstruierte die 36 Gene auf sieben zirkulären DNA-Stücken.
Sie haben sie kopiert.
Sie gossen alles in eine Lösung mit DNA-Bausteinen, Proteinen und Fettmolekülen, die blasenartige Strukturen bilden.
Einige Blasen haben alle sieben DNA-Teile erfasst.
Voila.
Irgendwie.
Wie es „am Leben“ bleibt
Die Zelle kann ihre eigenen Sachen nicht herstellen.
Zwei Gene kodieren also für Proteine, die Poren in der Membran bilden.
Durch diese Löcher dringen kleine Moleküle ein.
Große Moleküle sind in kleine Bläschen eingewickelt, die direkt mit der Zelle verschmelzen.
Die SpudCell ist im Grunde ein Parasit mit eigenem Design.
Lieferung mit allen Rohstoffen.
Keine Produktionslinie im Inneren.
Der chaotische Teilungsprozess
So stellen sie neue her.
Sie fügten der Lösung riesige Proteine hinzu.
Diese Proteine binden an Poren, die aus der Membran herausragen.
Sie verdrängen sich gegenseitig.
Dadurch wird gegen die Membran gedrückt, wodurch diese sich verbiegt.
Ein Teil der SpudCell-Knospen geht ab.
Es bildet sich eine separate Blase.
Die Tochterzellen erben jedoch zufällige DNA-Stücke.
Normalerweise fehlen ihnen vollständige Gensätze.
Warum die DNA spalten?
Man könnte meinen, dass das Vererbungsproblem gelöst werden würde, wenn man alle Gene in einen großen DNA-Kreis einordnet.
Das würde es.
Aber die Arbeit mit solch großen DNA-Stücken ist derzeit technisch gesehen eine Hölle.
Adamala gibt zu, dass das Genom irgendwann zu einem einzigen Stück zerfallen wird.
Vorerst müssen sie mit der Zersplitterung leben.
Die Klippe der fünf Generationen
Warum hören diese Dinger nach fünf Runden auf, sich zu teilen?
Genau unbekannt.
Verdächtig? Ribosomen.
Die SpudCell kann selbst keine Ribosomen herstellen.
Sie müssen mit der Lösung gefüttert werden.
Schließlich zerfallen die Ribosomen.
Der Vorrat geht zur Neige.
Zelle stirbt.
Adamala sagt, dass dies behoben werden sollte, indem man die Zellen dazu bringt, ihre eigenen Ribosomen herzustellen.
Sie glaubt, dass es sehr bald passieren wird.
Dann könnte es auch zu einer unbestimmten Teilung kommen.
Warum sich die Mühe machen?
Klima.
Gesellschaft.
Ölabhängigkeit.
„Wir wollen Petrochemikalien mit Biologie herstellen“, sagt Adamala.
Kunststoffe, Pestizide, Medikamente, die größtenteils aus Öl und Gas gewonnen werden.
Oft giftig für normale biologische Systeme.
Standardbakterien sterben, wenn sie sie produzieren.
Synthetische Zellen können so gebaut werden, dass sie Giftstoffe tolerieren.
Ersetzen Sie die Raffinerie durch das Labor.
Ist es gefährlich?
Nicht einmal annähernd.
Stellen Sie sich Frankensteins bettlägeriges Monster vor.
Von Wissenschaftlern mit dem Löffel gefüttert.
Außerhalb der spezifischen Lösung in einem Becherglas kann es nicht überleben.
Hier gibt es kein Amoklaufen.
Wilde Bakterien bleiben die eigentliche Bedrohung.
Die SpudCell bleibt einfach stehen und wartet darauf, gefüttert zu werden.
