Probabilmente la più grande impresa nella storia della bioingegneria? Forse.
Si chiama “SpudCell”.
I creatori lo chiamano un grande progresso nella biologia sintetica e alcuni dei bastoncini pubblicitari.
È una cellula. Più o meno.
Ha 36 geni che gli permettono di copiare il DNA.
Si replica.
Tuttavia fallisce dopo circa cinque divisioni.
Comunque meglio di quello che qualsiasi altra squadra è riuscita finora.
Kate Adamala dell’Università del Minnesota ha costruito questa cosa.
Lei e il suo team hanno appena reso il progetto open source.
Perché?
Perché vogliono che altri lo sviluppino ulteriormente.
Per farlo dividere all’infinito.
Questo è l’obiettivo.
Cos’è SpudCell
Pensa a una forma di vita minima.
Funzioni pienamente comprese.
Precedenti tentativi hanno eliminato i geni dai batteri esistenti.
Nel 2016 un batterio è passato da 901 geni a 473.
Adamala lo ha fatto al contrario.
Ha iniziato con solo 36 geni.
La maggior parte da E. coli batteri.
Alcuni provengono da virus fagici che mangiano i batteri.
Uno derivato dalla proteina fluorescente delle meduse, così le cellule sarebbero visibili al microscopio.
Quindi è vivo?
No.
Imita le cellule viventi.
Replica i geni e si divide.
Male.
Ha bisogno di un massiccio aiuto esterno solo per funzionare a un livello rudimentale.
I ricercatori hanno anche dimostrato che potrebbe evolversi.
Se introducevano una mutazione benefica le cellule funzionavano meglio.
Ma quella mutazione doveva essere inserita manualmente.
Non spontaneamente.
Mai naturale.
“Penso che mi accontenterei di chiamarlo vivente se si replica in modo indipendente e se può fare l’evoluzione darwiniana.” — Adamalà
In questo momento non fa né l’uno né l’altro da solo.
Una cellula sintetica?
Dipende dalla tua definizione.
Sì, è stato assemblato in un laboratorio.
No, non è stato creato da zero.
Utilizza parti di organismi esistenti.
È una versione estremamente ridotta di E. coli con additivi provenienti da virus, batteri e meduse.
Come l’hanno costruito
Il team ha ingegnerizzato i 36 geni su sette pezzi circolari di DNA.
Li hanno copiati.
Hanno versato il tutto in una soluzione con proteine costitutive del DNA e molecole di grasso che formano strutture simili a bolle.
Alcune bolle hanno afferrato tutte e sette le parti del DNA.
Voilà.
Più o meno.
Come rimane “vivo”
La cellula non può produrre le proprie cose.
Quindi due geni codificano per proteine che formano i pori nella membrana.
Piccole molecole entrano attraverso questi fori.
Le grandi molecole vengono avvolte in piccole bolle che si fondono direttamente con la cellula.
Lo SpudCell è fondamentalmente un parassita del suo stesso design.
Fornito con tutte le materie prime.
Nessuna linea di produzione all’interno.
Il complicato processo di divisione
Ecco come ne creano di nuovi.
Hanno aggiunto enormi proteine alla soluzione.
Queste proteine si legano ai pori che sporgono dalla membrana.
Si affollano a vicenda.
Questo spinge contro la membrana facendola piegare.
Una parte dello SpudCell germoglia.
Si forma una bolla separata.
Le cellule figlie ereditano però pezzi di DNA casuali.
Di solito mancano di set completi di geni.
Perché dividere il DNA
Si potrebbe pensare che mettere tutti i geni su un unico grande cerchio di DNA risolverebbe il problema dell’ereditarietà.
Lo farebbe.
Ma lavorare con pezzi di DNA così grandi è tecnicamente infernale in questo momento.
Adamala ammette che alla fine il genoma si sposterà in un unico pezzo.
Per ora devono convivere con la frammentazione.
Il dirupo delle cinque generazioni
Perché queste cose smettono di dividersi dopo cinque round?
Sconosciuto esattamente.
Sospettare? Ribosomi.
Lo SpudCell non può produrre ribosomi da solo.
Devono essere nutriti dalla soluzione.
Alla fine i ribosomi si rompono.
Le scorte finiscono.
La cellula muore.
Adamala dice che far sì che le cellule producano i propri ribosomi dovrebbe risolvere questo problema.
Lei pensa che accadrà molto presto.
Allora potrebbe verificarsi anche la divisione indefinita.
Perché preoccuparsi?
Clima.
Società.
Dipendenza dal petrolio.
“Vogliamo produrre prodotti petrolchimici con la biologia”, afferma Adamala.
Medicinali antiparassitari in plastica, la maggior parte derivati dal gasolio.
Spesso tossico per i normali sistemi biologici.
I batteri standard muoiono se li producono.
È possibile costruire cellule sintetiche per tollerare le tossine.
Sostituisci la raffineria con il laboratorio.
È pericoloso
Nemmeno vicino.
Immagina il mostro di Frankenstein costretto a letto.
Alimentato con il cucchiaio dagli scienziati.
Non può sopravvivere al di fuori della soluzione specifica contenuta in un bicchiere.
Non si corre qui.
I batteri selvatici rimangono la vera minaccia.
Lo SpudCell resta fermo e aspetta di essere nutrito.
