Malen Umjetni Život: Laboratorijski Napravljeni Bakterijski Spori Najmanji Genom Ipak

{h1}

Novostvorena bakterija, sa sintetičkim genomom, može metabolizirati hranjive tvari i samostalno se umnožavati, čime je svijet korak bliže izgradnji umjetnog umjetnog života.

Umjetni bakterijski genom s najmanjim brojem gena potrebnih za život stvoren je u laboratoriju, što otvara put stvaranju sintetskih organizama s prilagođenim setovima gena usmjerenih na specifične zadatke, poput jesti ulje.

Novostvorena bakterija, koja može metabolizirati hranjive tvari i samoobnavljati se (dijeliti i razmnožavati), tim tim približava izgradnji prilagođenog umjetnog života s određenim funkcionalnostima, rekli su.

Umjetna bakterija ima samo 473 gena, u usporedbi s tisućama postojećih u divljim bakterijama. Tim još ne zna funkciju 149 ovih gena koji su neophodni za život. [Rješavanje ljudskog genoma: 6 molekularnih milja]

"Pokazujemo kako je složeni život čak i kod najjednostavnijih organizama", rekao je Craig Venter, osnivač i izvršni direktor Instituta J. Craig Venter (JCVI), gdje je studija završena. "Ovi su nalazi u tom pogledu vrlo ponizni."

Priča počinje rodom bakterija zvanim Mycoplasma, klice koje imaju najmanje genoma bilo kojeg organizma koji se nalazi u prirodi i imaju tendenciju da žive kod ljudi i drugih sisavaca.

Venter je rekao da su on i još jedan od autora studije, Clyde Hutchison iz JCVI-ja, tijekom devedesetih razgovarali o tome što će trebati da odgovore na osnovna pitanja o načinu funkcioniranja života. Njihov zaključak bio je da bi trebali izgraditi organizam s najmanjim mogućim genomom.

1995. godine, rekao je Venter, drugi su istraživači procijenili da će takvom umjetnom organizmu trebati najmanje 256 gena da bi bili održivi. Pokazalo se da nije u redu - ali do sada nisu znali koliko pogrešno.

Tim je upotrijebio genom gena M. mycoides stvoriti svoje bakterije. Genom te bakterije sintetiziran je 2010. godine, stvarajući prvu samoobnavajuću ćeliju iz umjetnog genoma. Venter Institut nazvao je tu bakteriju syn1.0. Ta bakterija je, međutim, imala 1,1 milijuna baznih parova u svojoj DNK, odnosno 901 genu.

Njihova nova bakterija ima 531.000 baznih parova, za 473 gena. Kako bi smanjili broj gena, tim je upotrijebio syn1.0 genom kao predložak. Odatle su osmislili skup mogućih genoma za bakteriju i razbili ih u kraće nizove. Da bi vidjeli koji su geni apsolutno potrebni za život, znanstvenici su umetnuli genetske sekvence nazvane transpozoni koji su poremetili funkcioniranje određenog gena. Ako je nakon toga ćelija ostala živa, tada se to smatralo nepotrebnim i istjerano je. Suprotno tome, ako je stanica umrla, tada je bilo jasno da je sve što je izvađeno bitno.

Međutim, postupak nije bio tako jednostavan, rekao je Venter. Ponekad se jedan gen mogao ukloniti sam, ali zajedno s drugim postao je nužan. Venter je to upozorio sa zrakoplovom: "Ako ne znate ništa o avionima i gledate 777... i maknete desno krilo, avion i dalje može letjeti i sletjeti, pa biste rekli da nije bitno, a ne Doista nećete otkriti bitnost dok ne uklonite drugi. "

Na kraju su izgradili sintetički genom koji bi mogao biti umetnut u drugi Mycoplasma bakterija (stari genom je uklonjen), koja je samostalno mogla rasti i živjeti poput normalne stanice. Rezultat su nazvali syn3.0. [Infographic: Kako su znanstvenici stvorili oblik polu-umjetnog života]

Venter i njegov tim dodali su da će se minimalni broj gena potreban za život razlikovati ovisno o organizmu s kojim su započeli - dobili bi, na primjer, vrlo različite rezultate da su započeli, primjerice, s algama. Koji su geni bitni mogu ovisiti i o okolini u kojoj se nalaze stanica ili bakterija.

Na primjer, u ranom radu na Mycoplasma genitalium, medij rasta bio je i fruktoza i glukoza. Ispadanje gena koji prenosi fruktozu možda neće utjecati na stanicu koja je u okruženju bogatom glukozom, a izbacivanjem transportera glukoze to također neće utjecati. Ali ako oboje budu pobijeni, stanica će umrijeti. Dakle, koji je gen ključan nije prijedlog koji je sve ili ništa.

Hutchison, vodeći autor studije i ugledni istraživač na JCVI, primijetio je da će minimalni genom ovisiti i o tome što čovjek želi raditi - bakterija koja svijetli u mraku imat će drugačiji minimalni genom nego nešto drugo.

"Bit će puno minimalnih genoma", rekao je Venter.

Maria Lluch Senar, znanstvena suradnica i biotehnologinja u Centru za gensku regulaciju u Barceloni, u Španjolskoj, rekla je da je postignuće uzbudljivo jer je otkrilo da je metoda dizajna genoma mnogo brža od metoda pokušaja i pogreške koje se trenutno koriste. "Stvar je u tome da možete prepoznati koji je minimalni genom koji želite", rekla je, za određenu funkciju. "Pomoću ove tehnike možete odrediti koja je najbolja kombinacija fragmenata DNK... Kasnije ih možete sastaviti i stvoriti različite molekule koje se mogu testirati."

"Teoretski, mogli bismo dodati genske setove i stvoriti u biti bilo koji organizam", rekao je Venter. "Bilo bi to važno eksperimentalno sredstvo."

U skladu s tim, tehnika obećava bolje načine za pravljenje klica koje čine sve, od konzumiranja ulja do stvaranja biogoriva.

"Naša dugoročna vizija bila je dizajnirati i graditi sintetičke organizme na zahtjev gdje možete dodati određene funkcije i predvidjeti kakav će ishod biti", rekao je koautor studije Dan Gibson, izvanredni profesor u Institutu Venter.

Minimalna ćelija posvetila bi maksimalnu količinu energije onome što ste zamislili da bi učinila i imala bi manje potencijala za mutiranje i bila bi lakša za inženjering, rekao je Gibson.

Ta sposobnost dodavanja genskih setova mogla bi također pomoći u razumijevanju zašto su se neke bakterije razvijale onako kako su i - čak i život općenito, mada je to više potez, rekao je Hutchison. "Možda ćemo vidjeti neke procese koji su se dogodili početkom evolucije", rekao je. "Ali [Mycoplasmagenomi] nisu mali jer su primitivni, mali su jer su evoluirali iz stanice koja je imala nekoliko tisuća gena i izgubili su gene koji im nisu potrebni u svom okruženju. "

Venter je rekao da je plan nastaviti raditi na dodavanju gena sintetičkom genomu, zadirkivati ​​funkcije nepoznatih gena. "Želimo doći do mjesta gdje razumijemo 100 posto gena u organizmu, a ne samo 66 posto."

Malen Umjetni Život: Laboratorijski Napravljeni Bakterijski Spori Najmanji Genom Ipak


Video Dodatak: .




HR.WordsSideKick.com
Sva Prava Pridržana!
Umnožavanje Bilo Koje Materijale Dozvoljen Samo Prostanovkoy Aktivni Link Na Stranicu HR.WordsSideKick.com

© 2005–2024 HR.WordsSideKick.com