Misschien wel de grootste prestatie in de geschiedenis van bio-engineering? Misschien.
Het wordt de ‘SpudCell’ genoemd.
De makers noemen het een grote vooruitgang in de synthetische biologie en een deel van de hype blijft hangen.
Het is een cel. Soort van.
Het heeft 36 genen waarmee het DNA kan kopiëren.
Het repliceert.
Het mislukt echter na ongeveer vijf divisies.
Nog steeds beter dan wat enig ander team tot nu toe heeft gedaan.
Kate Adamala van de Universiteit van Minnesota heeft dit ding gebouwd.
Zij en haar team hebben het project zojuist open source gemaakt.
Waarom?
Omdat ze willen dat anderen het verder ontwikkelen.
Om het voor onbepaalde tijd te laten verdelen.
Dat is het doel.
Wat is de SpudCell
Denk aan een minimale levensvorm.
Volledig begrepen functies.
Eerdere pogingen hebben genen uit bestaande bacteriën verwijderd.
In 2016 daalde een bacterie van 901 genen naar 473.
Adamala deed het omgekeerd.
Ze begon met slechts 36 genen.
De meeste van E. coli bacteriën.
Sommige van faagvirussen die bacteriën eten.
Eén van fluorescerend eiwit van kwallen, zodat de cellen onder een microscoop zichtbaar zouden worden.
Dus het leeft?
Nee.
Het bootst levende cellen na.
Het repliceert genen en verdeelt.
Slecht.
Het heeft enorme hulp van buitenaf nodig om op een rudimentair niveau te kunnen functioneren.
Onderzoekers hebben zelfs aangetoond dat het kan evolueren.
Als ze een gunstige mutatie introduceerden, presteerden de cellen beter.
Maar die mutatie moest handmatig worden ingevoerd.
Niet spontaan.
Nooit natuurlijk.
“Ik denk dat ik het levend zou noemen als het zich onafhankelijk zou kunnen vermenigvuldigen en als het de darwinistische evolutie zou kunnen doorvoeren.” – Adamala
Op dit moment doet hij dat op zichzelf niet.
Een synthetische cel?
Dat hangt af van je definitie.
Ja, het is in een laboratorium geassembleerd.
Nee, het is niet helemaal opnieuw gemaakt.
Het maakt gebruik van delen van bestaande organismen.
Het is een extreem uitgeklede versie van E. coli met toevoegingen van virussen, bacteriën en kwallen.
Hoe hebben ze het gebouwd
Het team heeft de 36 genen op zeven circulaire DNA-stukken gemanipuleerd.
Ze hebben ze gekopieerd.
Ze goten alles in een oplossing met DNA-bouwstenen, eiwitten en vetmoleculen die belachtige structuren vormen.
Sommige bellen grepen alle zeven DNA-delen.
Voila.
Soort van.
Hoe het “levend” blijft
De cel kan zijn eigen dingen niet maken.
Twee genen coderen dus voor eiwitten die poriën in het membraan vormen.
Kleine moleculen drijven door deze gaten naar binnen.
Grote moleculen worden verpakt in kleine belletjes die direct met de cel samensmelten.
De SpudCell is eigenlijk een parasiet van zijn eigen ontwerp.
Geleverd met alle grondstoffen.
Geen productielijn binnen.
Het rommelige verdelingsproces
Hier ziet u hoe ze nieuwe maken.
Ze voegden enorme eiwitten aan de oplossing toe.
Deze eiwitten binden zich aan poriën die uit het membraan steken.
Ze verdringen elkaar.
Dit duwt tegen het membraan waardoor het buigt.
Een deel van de SpudCell bloeit af.
Er vormt zich een aparte bel.
De dochtercellen erven echter willekeurige DNA-brokken.
Meestal missen ze volledige sets genen.
Waarom het DNA splitsen
Je zou kunnen denken dat het plaatsen van alle genen op één grote DNA-cirkel het overervingsprobleem zou oplossen.
Het zou.
Maar het werken met zulke grote DNA-stukken is momenteel technisch gezien een hel.
Adamala geeft toe dat het genoom uiteindelijk uit één stuk zal bestaan.
Voorlopig moeten ze leven met de fragmentatie.
De klif van vijf generaties
Waarom stoppen deze dingen met delen na vijf ronden?
Onbekend precies.
Verdachte? Ribosomen.
De SpudCell kan zelf geen ribosomen maken.
Ze moeten ze uit de oplossing krijgen.
Uiteindelijk worden ribosomen afgebroken.
De voorraad raakt op.
Cel sterft.
Adamala zegt dat het probleem moet worden opgelost als de cellen hun eigen ribosomen gaan maken.
Ze denkt dat het heel snel zal gebeuren.
Dan kan er ook een onbepaalde verdeling plaatsvinden.
Waarom moeite doen?
Klimaat.
Maatschappij.
Afhankelijkheid van olie.
“We willen petrochemicaliën maken met biologie”, zegt Adamala.
Plastic pesticiden medicijnen die het meest afkomstig zijn uit oliegas.
Vaak giftig voor normale biologische systemen.
Standaardbacteriën sterven als ze deze produceren.
Er kunnen synthetische cellen worden gebouwd die gifstoffen verdragen.
Vervang de raffinaderij door het laboratorium.
Is het gevaarlijk?
Niet eens in de buurt.
Stel je het bedlegerige monster van Frankenstein voor.
Met de lepel gevoed door wetenschappers.
Het kan niet overleven buiten de specifieke oplossing in een bekerglas.
Geen amok hier.
Wilde bacteriën blijven de werkelijke dreiging.
De SpudCell blijft gewoon zitten en wacht op voeding.
