To może być największe osiągnięcie w historii bioinżynierii.
Nazywa się „SpudCell”.
Twórcy twierdzą, że jest to duży przełom w dziedzinie biologii syntetycznej i część entuzjazmu wokół projektu jest uzasadniona.
To jest klatka. Bardziej przypomina jej podobieństwo.
Zawiera 36 genów, które pozwalają mu kopiować DNA.
Jest zdolny do replikacji.
Jednak po około pięciu podziałach proces zostaje zatrzymany.
Jest to jednak najlepsze osiągnięcie innych grup badawczych.
System ten stworzyła Kate Adamala z University of Minnesota.
Ona i jej zespół niedawno udostępniły dane źródłowe projektu.
Po co?
Aby inni naukowcy mogli dalej rozwijać tę technologię.
Celem jest nieskończone dzielenie komórki.
Co to jest SpudCell
Wyobraź sobie minimalną formę życia.
W pełni zbadane funkcje.
Wcześniej próby stworzenia takiego życia sprowadzały się do przycięcia genomu istniejących bakterii.
W 2016 roku genom bakterii został zredukowany z 901 genów do 473.
Adamala poszedł w przeciwnym kierunku.
Zaczęła z 36 genami.
Większość z nich pochodzi z bakterii E. coli.
Niektóre pochodzą z bakteriofagów żywiących się bakteriami.
Inny gen odpowiada za fluorescencyjne białko meduzy, dzięki czemu komórki są widoczne pod mikroskopem.
Więc żyje?
Nie.
Imituje żywe komórki.
Replikuje geny i dzieli.
Ale robi to słabo.
Aby działać nawet na prymitywnym poziomie, wymaga ogromnego wsparcia zewnętrznego.
Naukowcy wykazali, że system jest zdolny do ewolucji.
Jeśli wprowadzisz korzystną mutację, komórki zaczną lepiej funkcjonować.
Ale taką mutację trzeba wprowadzić ręcznie.
Nie powstaje samoistnie.
W tym procesie nie ma nic naturalnego.
„Uznałbym system za żywy, gdyby potrafił się samodzielnie replikować i ulegać darwinowskiej ewolucji” – Kate Adamala
Teraz nie robi żadnej z tych rzeczy bez pomocy.
Czy to jest komórka syntetyczna?
Zależy od definicji.
Tak, został zmontowany w laboratorium.
Nie, nie został stworzony od zera.
Wykorzystuje składniki z istniejących organizmów.
Jest to niezwykle uproszczona wersja E. coli z dodatkami przeciwko wirusom, bakteriom i meduzom.
Jak oni to stworzyli
Zespół inżynierów umieścił 36 genów na siedmiu okrągłych fragmentach DNA.
Zrobili kopie.
Całość umieszczono następnie w roztworze zawierającym elementy budulcowe DNA, białka i cząsteczki tłuszczu, które tworzą struktury przypominające bąbelki.
Niektóre bąbelki przechwyciły wszystkie siedem fragmentów DNA.
To wszystko.
No prawie.
Jak ona pozostaje „przy życiu”
Komórka nie jest w stanie sama syntetyzować niezbędnych substancji.
Dlatego dwa geny kodują białka tworzące pory w błonie.
Małe cząsteczki przedostają się przez te otwory.
Duże cząsteczki są dostarczane w małych pęcherzykach, które łączą się bezpośrednio z komórką.
SpudCell jest zasadniczo pasożytem własnego projektu.
Wszystkie surowce dostarczane są mu z zewnątrz.
Wewnątrz nie ma własnej linii produkcyjnej.
Nierówny proces podziału
W ten sposób zdobywają nowe komórki.
Do roztworu dodaje się duże białka.
Białka te wiążą się z porami wystającymi z błony.
Tłoczą się nawzajem.
Wywiera to nacisk na membranę, powodując jej wygięcie.
Część SpudCell jest niezasznurowana.
Tworzy się osobna bańka.
Komórki potomne dziedziczą losowe fragmenty DNA.
Zwykle brakuje im pełnego zestawu genów.
Dlaczego DNA jest podzielone na kawałki
Można by pomyśleć, że umieszczenie wszystkich genów w jednym dużym kręgu DNA rozwiązałoby problem dziedziczenia.
Rzeczywiście, to by to rozwiązało.
Jednak praca z tak dużymi fragmentami DNA jest obecnie niezwykle trudna technicznie.
Adamala przyznaje, że ostatecznie genom zostanie przesunięty o jeden fragment.
Na razie muszą pogodzić się z fragmentacją.
Zakleszczenie w piątej generacji
Dlaczego te komórki przestają się dzielić po pięciu cyklach?
Nie wiadomo dokładnie.
Podejrzewa się rybosomy.
SpudCell nie może tworzyć własnych rybosomów.
Należy je dodać z roztworu.
Z biegiem czasu rybosomy ulegają zniszczeniu.
Zapasy są na wyczerpaniu.
Komórka umiera.
Według Adamali problem ten można rozwiązać, zmuszając komórki do wytwarzania własnych rybosomów.
Wierzy, że stanie się to już wkrótce.
Wtedy możliwy będzie nieskończony podział.
Dlaczego jest to konieczne?
Klimat.
Społeczeństwo.
Uzależnienie od ropy.
„Chcemy wytwarzać produkty petrochemiczne, korzystając z biologii” – mówi Adamala.
Plastik, pestycydy, leki – większość z nich wytwarzana jest z ropy i gazu.
Często są toksyczne dla normalnych układów biologicznych.
Normalne bakterie giną, próbując je wyprodukować.
Komórki syntetyczne można zaprojektować tak, aby tolerowały toksyny.
Zamień rafinerię na laboratorium.
Czy to niebezpieczne?
Zupełnie nie.
Wyobraź sobie potwora Frankensteina, przykutego do łóżka.
Naukowcy karmią go łyżeczką.
Nie może przetrwać poza specjalnym roztworem w kolbie.
Nie będzie biegał po ulicach.
Dzikie bakterie pozostają realnym zagrożeniem.
SpudCell po prostu tam siedzi i czeka na jedzenie.
