Может быть, это величайшее достижение в истории биоинженерии.
Его называют «SpudCell».
Создатели утверждают, что это крупный прорыв в области синтетической биологии, и часть энтузиазма вокруг проекта вполне оправдана.
Это клетка. Скорее, её подобие.
Она содержит 36 генов, позволяющих ей копировать ДНК.
Она способна к репликации.
Однако после примерно пяти делений процесс заходит в тупик.
Тем не менее, это лучшее, чего достигли другие исследовательские группы.
Кейт Адамала из Университета Миннесоты создала эту систему.
Она и её команда недавно открыли исходные данные проекта.
Зачем?
Чтобы другие учёные могли развивать эту технологию дальше.
Цель — заставить клетку делиться бесконечно.
Что такое SpudCell
Представьте себе минимальную форму жизни.
Полностью изученные функции.
Ранее попытки создать подобную жизнь сводились к урезанию генома существующих бактерий.
Ещё в 2016 году геном бактерии был сокращён с 901 гена до 473.
Адамала пошла обратным путём.
Она начала с 36 генов.
Большинство из них взято у бактерии E. coli.
Некоторые — от бактериофагов, которые питаются бактериями.
Ещё один ген отвечает за флуоресцентный белок медузы, чтобы клетки были видны под микроскопом.
Так это живое?
Нет.
Оно имитирует живые клетки.
Оно реплицирует гены и делится.
Но делает это плохо.
Для работы даже на примитивном уровне ему требуется огромная внешняя поддержка.
Исследователи показали, что система способна к эволюции.
Если ввести полезную мутацию, клетки начинают функционировать лучше.
Но такую мутацию нужно вносить вручную.
Спонтанно она не возникает.
Ничего естественного в этом процессе нет.
«Я бы считала систему живой, если бы она могла реплицироваться самостоятельно и проходить дарвиновскую эволюцию» — Кейт Адамала
Сейчас она не делает ни того, ни другого без посторонней помощи.
Это синтетическая клетка?
Зависит от определений.
Да, она была собрана в лаборатории.
Нет, она не была создана с нуля.
В ней используются компоненты существующих организмов.
Это экстремально упрощённая версия E. coli с добавками от вирусов, бактерий и медуз.
Как они это создали
Команда инженеров разместила 36 генов на семи круговых фрагментах ДНК.
Они сделали копии.
Затем всё это поместили в раствор, содержащий строительные блоки ДНК, белки и жирные молекулы, образующие пузырькоподобные структуры.
Некоторые пузырьки захватили все семь фрагментов ДНК.
Вот и всё.
Ну, почти.
Как она остаётся «живой»
Клетка не может синтезировать необходимые вещества сама.
Поэтому два гена кодируют белки, формирующие поры в мембране.
Малые молекулы проникают внутрь через эти отверстия.
Крупные молекулы доставляются в маленьких пузырьках, которые слияются напрямую с клеткой.
SpudCell — это, по сути, паразит собственной разработки.
Ему поставляют всё сырьё извне.
Внутри нет собственной производственной линии.
Неровный процесс деления
Вот как они получают новые клетки.
В раствор добавляют крупные белки.
Эти белки связываются с порами, торчащими из мембраны.
Они теснят друг друга.
Это оказывает давление на мембрану, заставляя её изгибаться.
Часть SpudCell отшнуровывается.
Образуется отдельный пузырёк.
Дочерние клетки наследуют случайные фрагменты ДНК.
Обычно им не хватает полного набора генов.
Почему ДНК разбита на части
Возможно, вы думаете, что размещение всех генов на одном большом кольце ДНК решило бы проблему наследования.
Действительно, решило бы.
Но работа с такими крупными фрагментами ДНК сейчас технически крайне затруднительна.
Адамала признаёт, что в конечном итоге геном будет перемещён на один фрагмент.
Пока же им приходится мириться с фрагментацией.
Тупик на пятом поколении
Почему эти клетки перестают делиться после пяти циклов?
Точно неизвестно.
Подозревают рибосомы.
SpudCell не может создавать собственные рибосомы.
Их нужно добавлять из раствора.
Со временем рибосомы разрушаются.
Запас заканчивается.
Клетка умирает.
По словам Адамалы, заставив клетки производить собственные рибосомы, можно решить эту проблему.
Она считает, что это произойдёт совсем скоро.
Тогда возможно будет и бесконечное деление.
Зачем это нужно?
Климат.
Общество.
Зависимость от нефти.
«Мы хотим производить нефтехимию с помощью биологии», — говорит Адамала.
Пластик, пестициды, лекарства — большинство из них производится из нефти и газа.
Часто они токсичны для обычных биологических систем.
Обычные бактерии погибают, пытаясь их производить.
Синтетические клетки можно сконструировать так, чтобы они tolerировали токсины.
Заменить нефтеперерабатывающий завод лабораторией.
Опасно ли это?
Совсем нет.
Представьте себе монстра Франкенштейна, прикованного к постели.
Учёные кормят его с ложки.
Он не может выжить вне специального раствора в колбе.
Бегать по улицам он не станет.
Дикие бактерии остаются реальной угрозой.
SpudCell просто сидит на месте и ждёт корма.
