Учените са на път да създадат съвършено нова изкуствена форма на живот
Учени за пръв път са създали геном на съвършенно нов синтетичен вид бактерия, като тя е проектирана от компютърен алгоритъм. Още няма жива клетка от тази новосъздадена форма на живот, но първите тестове с части от ДНК се оказали успешни. пише в прес-релийза на Висшето техническо училище в Цюрих ( ETH Zurich).
Да се създаде идеална изкуствена форма на живот, това е мечтата на много генни инженери, но от друга страна това е все още много спорна тема. Благодарение на прогреса в синтетичната биология учените се приближават към осъществяването на тази си мечта.
Още през 2010 година Крейг Вентер (Craig Venter) със своя екип успява да пресъздаде геном на бактерия с абсолютна точност , като след това го имплантира на живи микроби. Малко по-късно учените успяват да конструират първата синтетична хромозома на клетка на дрождев екуариот.
Във всички тези случай е използвана синтетично създадена последователност на ДНК, която основно е била непроменена, а само леко съкратено копие на нейния природен образец. Но сега екипът на Джонатан Венетц (Jonathan Venetz) от Висшето техническо училище в Цюрих е стигнал по-далеч.
Те не само са копирали синтетичен геном на бактерия, но с помощта на компютърен алгоритъм са успели да сменят части от генома. „ В нашия геном последователността в ДНК е абсолютно нова и не прилича на първичната последователност” – пояснява Бит Кристен (Beat Christen), участник в екипа на Венетц – Но биологическата функция на ниво протеини остава непроменена”.
Изходната точка на изследването е бил генома на разпространената в цял свят бактерия Caulobacter crescentus, живееща в сладководни водни басейни. В природата нейният геном се състои от 4 000 гена, но само 680 от тях са необходими за поддържане живота на микроба, което се установило в предходни изследвания.
В своя експеримент учените използвали компютърен алгоритъм, който опростил бактериалните гени и стандартизирал ДНК-кода. Ако в естествения геном еднакъв белтък е кодиран в няколко последователности, то на компютъра учените използвали само един от тези кодове. Като цяло генетичната секвенция (последователност) от 800 000 ДНК-„букви” (A,C,G,T на нуклеотидните единици в една ДНК верига — аденин, цитозин, гуанин и тимин) на природния образец , учените заменили с ДНК секвенция с около 130 000 „букви”.
Венетс и екипът му използвали пренареденото ДНК, за да възпроизведат тази променена последователност в лабораторията, създавайки по този начин напълно нов синтетичен бактериален геном. Със значителната разлика от оригинала, учените смятат своето творение за нов вид и са го нарекли Caulobacter ethensis 2.0. С това име синтетичният геном е внесен в официалната база данни на Националния център за биотехнологична информация на САЩ.
По време на изследването възникнал и основния въпрос дали от този изкуствен геном може да се появи изкуствен организъм. За да проверят, учените създали бактерия, на която част от природните гени били заменени със синтетични участъци на ДНК. В резултат се оказало, че приблизително 580 от 680 изкуствени гени в клетките на Caulobacter са функционални.
„Нашият метод е като лакмусова хартийка , която проверява правилно ли биолозите разбират генетиката. Това позволява да запълним някои празнини в нашите знания” – пояснява Бит Кристен.
Благодарение на получените знания, алгоритъмът може да бъде подобрен и да се разработи функционална версия на генома 3.0. „Ние смятаме, че скоро ще сме способни да създаваме от такъв геном жизнеспособна бактериална клетка”- казва Кристен.
Така може да бъде създаден първия проектиран „идеално” организъм. „Даже ако съвременните версии на генома не са идеални, нашето изследване демонстрира, че биологическият синтез е възможен. Затова в бъдеще ние ще можем да го определяме и в края на краищата да го създаваме на компютър в съответствие с нашите цели”- казва другият съавтор в изследването Матиас Кристен от Висшето техническо училище в Цюрих.
Тази технология притежава огромен потенциал, но поражда и етически въпроси. Така с помощта на синтетичен геном могат да се създават микроби, произвеждащи медикаменти, ваксини и други важни биомолекули. От друга страна, тези изкуствени форми на живот се намесват съществено в природата и еволюцията. По тази причина дългосрочните последствия все още е изключително трудно да бъдат предвидени.
„Учените възлагат много надежди на получените резултати от изследването и възможното им последващо използване. Но от друга страна е необходима широка обществена дискусия с каква цел могат да се използват такива технологии и как може да се предотврати злоупотребата с тях.” – отбелязва Бит Кристен.
