Życie jak układanka

Badania nad syntezą minimalnego genomu od lat prowadzono w laboratoriach należących do weterana wojny w Wietnamie i amerykańskiego miliardera Craiga Ventera. Praca opisująca powstanie Syn 3.0 została opublikowana w ostatnich dniach w prestiżowym magazynie „Science”.

Do tej pory organizmem o najmniejszym genomie występującym w naturze był patogen Mycoplasma genitalium z tylko 525 genami. Dla porównania: szacuje się, że człowiek ma od 20 do 25 tysięcy genów.

Dzięki rozwojowi technologii inżynierii genetycznej geny, czyli fragmenty DNA, mogą być syntetyzowane w probówkach, następnie łączone ze sobą w dłuższe cząsteczki, czyli genomy. Taki materiał genetyczny jest wszczepiany do komórki bakteryjnej, z której wcześniej usunięto jej własny genom. Kolejnym etapem jest sprawdzenie, czy powstała sztuczna bakteria jest zdolna samodzielnie żyć i się namnażać. Taką procedurę powtarzano wielokrotnie dla różnych kombinacji genów, po kolei eliminując te, które nie są konieczne do życia, albo które występują w duplikacie.

Jako wyjściowy zbiór genów, z którego poszczególne fragmenty DNA usuwano metodą prób i błędów, wykorzystano genom Syn 1.0, czyli pierwszego sztucznego życia, powstałego w laboratorium Ventera w 2010 r. Syn 1.0 powstał na bazie innej minibakterii – Mycoplasma mycoides – z genomem o połowę większym od Syn 3.0.

Efektem tej precyzyjnej układanki jest kompromis pomiędzy minimalną liczbą genów a efektywnym namnażaniem. Syn 3.0 dla podwojenia swojej ilości potrzebuje zaledwie trzech godzin. Interesujące, że aż 149 genów ma kompletnie nieznane funkcje biologiczne. Naukowcy już zapowiadają, że w kolejnych eksperymentach prowadzonych zarówno w laboratoriach, jak też in silico będą próbować je zrozumieć.
Badania nad sztucznym życiem budzą wątpliwości etyczne, ale są też obiecującym źródłem wiedzy o podstawowych procesach życiowych zachodzących w każdej żywej komórce. Ponadto stanowią podstawę dla przemysłu biotechnologicznego do badań nad mikroorganizmami zdolnymi do syntezy interesujących nas związków lub biodegradacji tworzyw sztucznych. ©