Можливо, це найбільше досягнення історії біоінженерії.
Його називають “SpudCell”.
Творці стверджують, що це великий прорив у галузі синтетичної біології, і частина ентузіазму навколо проекту цілком виправдана.
Це клітка. Скоріше, її подоба.
Вона містить 36 генів, що дозволяють їй копіювати ДНК.
Вона здатна до реплікації.
Однак після приблизно п’яти поділів процес заходить у глухий кут.
Проте це найкраще, чого досягли інші дослідницькі групи.
Кейт Адамала з Університету Міннесоти створила цю систему.
Вона та її команда нещодавно відкрили вихідні дані проекту.
Навіщо?
Щоб інші вчені могли розвивати цю технологію далі.
Мета – змусити клітину ділитися нескінченно.
Що таке SpudCell
Уявіть мінімальну форму життя.
Повністю вивчені функції.
Раніше спроби створити подібне життя зводилися до урізання геному існуючих бактерій.
Ще в 2016 році геном бактерії було скорочено з 901 гена до 473.
Адамала пішла зворотним шляхом.
Вона розпочала з 36 генів.
Більшість їх взято у бактерії E. coli.
Деякі – від бактеріофагів, які харчуються бактеріями.
Ще один ген відповідає за флуоресцентний білок медузи, щоб клітини було видно під мікроскопом.
Так це живе?
Ні.
Воно імітує живі клітини.
Воно реплікує гени та ділиться.
Але робить це погано.
Для роботи навіть на примітивному рівні йому потрібна величезна зовнішня підтримка.
Дослідники показали, що система здатна до еволюції.
Якщо запровадити корисну мутацію, клітини починають функціонувати краще.
Але ж таку мутацію потрібно вносити вручну.
Спонтанно вона виникає.
Нічого природного у цьому немає.
«Я вважала б систему живою, якби вона могла реплікуватися самостійно і проходити дарвінівську еволюцію» — Кейт Адамала
Наразі вона не робить ні того, ні іншого без сторонньої допомоги.
Це синтетична клітина?
Залежить від визначень.
Так, вона була зібрана у лабораторії.
Ні, вона не була створена з нуля.
У ньому використовуються компоненти існуючих організмів.
Це екстремально спрощена версія E. coli з добавками від вірусів, бактерій та медуз.
Як вони це створили
Команда інженерів розмістила 36 генів на семи кругових фрагментах ДНК.
Вони зробили копії.
Потім все це помістили в розчин, що містить будівельні блоки ДНК, білки та жирні молекули, що утворюють пухирцеподібні структури.
Деякі бульбашки захопили всі сім фрагментів ДНК.
Ось і все.
Ну майже.
Як вона залишається «живою»
Клітина неспроможна синтезувати необхідні речовини сама.
Тому два гени кодують білки, що формують пори в мембрані.
Малі молекули проникають усередину через ці отвори.
Великі молекули доставляються у маленьких бульбашках, які зливаються безпосередньо з клітиною.
SpudCell – це, насправді, паразит своєї розробки.
Йому постачають всю сировину ззовні.
Усередині немає своєї виробничої лінії.
Нерівний процес поділу
Ось як вони одержують нові клітини.
До розчину додають великі білки.
Ці білки зв’язуються з порами, що стирчать з мембрани.
Вони тіснять одне одного.
Це чинить тиск на мембрану, змушуючи її згинатися.
Частина SpudCell відшнуровується.
Утворюється окрема бульбашка.
Дочірні клітини успадковують випадкові фрагменти ДНК.
Зазвичай їм бракує повного набору генів.
Чому ДНК розбита на частини
Можливо, ви вважаєте, що розміщення всіх генів на одному великому кільці ДНК вирішило б проблему успадкування.
Справді, вирішило.
Але робота з такими великими фрагментами ДНК зараз технічно вкрай скрутна.
Адамала визнає, що зрештою геном буде переміщений на один фрагмент.
Поки що їм доводиться миритися із фрагментацією.
Тупик на п’ятому поколінні
Чому ці клітини перестають ділитись після п’яти циклів?
Достеменно невідомо.
Підозрюють рибосоми.
SpudCell не може створювати власні рибосоми.
Їх потрібно додавати із розчину.
Згодом рибосоми руйнуються.
Запас закінчується.
Клітина вмирає.
За словами Адамали, змусивши клітини виробляти власні рибосоми, можна вирішити цю проблему.
Вона вважає, що це станеться дуже скоро.
Тоді можливим буде і нескінченний поділ.
Навіщо це потрібно?
клімат.
Суспільство.
Залежність нафти.
“Ми хочемо виробляти нафтохімію за допомогою біології”, – говорить Адамала.
Пластик, пестициди, ліки — більшість із них виготовляється з нафти та газу.
Часто вони є токсичними для звичайних біологічних систем.
Звичайні бактерії гинуть, намагаючись їх виробляти.
Синтетичні клітини можна сформулювати так, щоб вони толерували токсини.
Замінити нафтопереробний завод лабораторією.
Чи небезпечно це?
Зовсім ні.
Уявіть собі монстра Франкенштейна, прикутого до ліжка.
Вчені годують його з ложки.
Він не може вижити поза спеціальним розчином у колбі.
Бігати вулицями він не стане.
Дикі бактерії залишаються реальною небезпекою.
SpudCell просто сидить на місці і чекає на корми.
