Учени твърдят, че са създали клетка от нулата за първи път

В продължение на хилядолетия науката се стреми да разкрие основните тайни на живота, а през последните десетилетия технологичният напредък позволява неговото успешно манипулиране за медицински и индустриални цели. Днес човечеството преминава към нов етап: създаване на живот от самото начало.

Учени съобщиха, че за първи път са създали клетка от нулата, способна да се храни, расте и размножава като естествените микроорганизми. Този пробив в синтетичната биология може да постави началото на ера, в която организмите се създават по поръчка и функционират като програмируеми живи машини, съобщава CNN.

Екипът от учени, ръководен от Кейт Адамала – синтетичен биолог и професор в Университета на Минесота, е изградил клетката стъпка по стъпка, използвайки единствено неживи химични компоненти.

Въпреки че създадената клетка е ограничен и крехък прототип, тя може да даде отговори за произхода на живота и в бъдеще да бъде програмирана за решаване на значими глобални проблеми. Клетката не е нито растение, нито животно, а най-много наподобява обикновена бактерия.

Нови ДНК данни променят представите за живота на неандерталците

В продължение на десетилетия учените модифицират естествени клетки чрез биоинженерство за създаване на иновации, като например въвеждането на човешки гени за инсулин в бактерията E. coli за лечение на диабет.

Синтетичните клетки представляват следващата значима стъпка в индустрията. Експертите смятат, че те могат да допринесат за разработването на нови терапии за рак, иновативни методи за улавяне на въглеродни емисии и производство на специфични химикали чрез биологични процеси.

Кейт Адамала нарича създадената клетка SpudCell – отчасти като шега, но и като препратка към Спутник, първия изкуствен спътник, който поставя началото на космическата ера през 50-те години на миналия век.

Самата изкуствена клетка се отличава със своята изключително минималистична структура. Тя е изградена от едва 150 до 200 молекули, което е нищожно количество в сравнение с естествените биологични клетки, които съдържат милиони, дори милиарди молекули.

Жизненият ѝ цикъл също е специфичен и много по-бавен. SpudCell се храни, расте и се възпроизвежда в продължение на около пет поколения. Всяко едно от тях изисква външно хранене и се нуждае от около 12 часа, за да се репликира при температура от 30 градуса по Целзий. За сравнение, естествената бактерия E. coli се дели на всеки 30 минути.

Учени възстановиха образа на гигантски праисторически скорпион с размерите на бейзболна бухалка

Механизмът, по който функционира синтетичното творение, има съществени разлики от този в природата. SpudCell има драстично по-малък геном, състоящ се от 90 000 базови двойки спрямо 4,6 милиона при E. coli.

Тъй като клетката няма цитоскелет – структурната рамка, характерна за естествените микроорганизми, тя е принудена да използва алтернативен подход. Синтетичният еквивалент произвежда протеини, които се струпват в мембраната и буквално я принуждават да се раздели на две.

Адамала отбелязва, че това е само началото и екипът е създал базово „шаси“, върху което тепърва ще се надгражда. Най-важното според нея е, че учените вече имат съвсем ясна представа как точно да контролират процеса.

Освен чисто научния триумф, проектът има и огромно бизнес измерение. Целта на създателите му е да поставят основите на истинска „биоикономика“.

Заедно с учените Дрю Енди и Ян Йедришек, както и биотехнологичния предприемач Крис Раджо, Адамала основава институция в обществена полза, наречена Biotic.

Тяхната дългосрочна визия е SpudCell да се превърне в глобален споделен стандарт за синтетична биология. Идеята е технологията да работи като операционната система Linux, но в света на науката – отворена платформа, която всеки може да надгражда.

Чрез Biotic основната технология ще бъде лицензирана. Планът е достъпът до нея да остане напълно свободен и безплатен за академични институции и организации с нестопанска цел. За търговска употреба обаче компаниите ще трябва да плащат.

Предопределят ли гените човешкия характер?

Екипът признава, че в момента SpudCell не е достатъчно ефективна, за да произведе нещо практически полезно, но целта е международната общност да обедини усилия и да ускори развитието ѝ.

Едно от главните постижения на изследването е доказателството, че синтетичните клетки са подложени на силите на селекцията. Когато учените въвеждат генетична промяна, увеличаваща производството на протеин на растежа, клетките, които я носят, започват да растат и да се делят по-бързо. Тъй като обаче тази промяна е въведена изкуствено в системата, а не е възникнала като спонтанна генетична мутация, не може да се каже, че SpudCell реално „еволюира“.

Дрю Енди, съосновател на Biotic и доцент по биоинженерство в Станфордския университет, е категоричен, че SpudCell все още не може да се нарече пълноценен живот. Той подчертава, че човечеството е далеч от пълното разбиране на жизнените процеси, но сравнява ситуацията с физиката – макар учените все още да не разбират напълно мистериите на гравитацията, това не пречи на инженерите да строят здрави мостове.

Що се отнася до биосигурността, екипът уверява, че в настоящия си вид SpudCell не крие абсолютно никакви рискове и по никакъв начин не може да се използва за създаване на биологично оръжие. Прототипът е изключително крехък и може да се дели само ако бъде захранван с всичко необходимо в лабораторни условия, включително с външни рибозоми. Извън тази строго контролирана среда клетката има нулев капацитет за възпроизвеждане.

Нещо повече, тъй като клетката се изгражда от дъното нагоре, в бъдеще архитектурата ѝ позволява програмирането на предпазни механизми на генетично ниво. Това ще гарантира, че дори при инцидент изкуствените организми няма да могат да оцелеят, ако попаднат в естествената околна среда.