Naukowcom udało się stworzyć żywe komórki z martwych bakterii poprzez przeszczepienie całkowicie syntetycznego genomu. Ten przełom może przyspieszyć postęp w dziedzinie biologii syntetycznej. Osiągnięcie demonstruje nową, potężną metodę inżynierii organizmów w celu wykonywania określonych zadań, od zrównoważonej produkcji paliw po produkcję farmaceutyczną.
Problem z życiem syntetycznym
Biologia syntetyczna ma na celu projektowanie i tworzenie systemów biologicznych o nowych funkcjach. W 2010 roku naukowcy stworzyli pierwszą syntetyczną komórkę, wstawiając zsyntetyzowany genom do żywej bakterii. Jednak sprawdzenie, czy komórka funkcjonuje wyłącznie pod kontrolą syntetycznego genomu, okazało się trudne: bakterie łatwo wchłaniają zewnętrzne DNA, zacierając granice między cechami naturalnymi i sztucznymi. Proces ten nazywa się poziomym transferem genów i utrudnia sprawę.
Nowe podejście: najpierw zabij, potem przywróć
Aby obejść ten problem, naukowcy z Instytutu J. Craiga Ventera (JCVI) podjęli radykalny krok: najpierw zabili bakterię gospodarza. Stosując mitomycynę C, lek stosowany w chemioterapii uszkadzający DNA, uniemożliwili komórkom Mycoplasma capricolum rozmnażanie się, co w efekcie doprowadziło do ich „funkcjonalnej śmierci”. Następnie zespół przeszczepił syntetyczny genom Mycoplasma mycoides do tych martwych komórek. Wynik? Niektóre komórki ożyły, urosły i podzieliły się, co potwierdza, że są teraz całkowicie kontrolowane przez syntetyczne DNA.
Co to znaczy?
Te „komórki zombie” są pierwszymi żywymi organizmami stworzonymi z nieożywionych składników. Jak wyjaśnia John Glass z JCVI: „Bierzemy komórkę bez genomu i okazuje się, że jest ona funkcjonalnie martwa. Ale dodanie nowego genomu powoduje wskrzeszenie tej komórki”. Konsekwencje wykraczają poza osiągnięcie techniczne: metoda ta podważa nasze zrozumienie granicy między życiem a nieożywieniem. Kate Adamala z University of Minnesota zauważa, że tradycyjne cechy życia – metabolizm i replikacja – są w tych komórkach zminimalizowane, co rodzi pytanie, co tak naprawdę definiuje „żywy”.
Przyszłość organizmów syntetycznych
Metoda ta jest obecnie ograniczona do bakterii Mycoplasma, ale naukowcy uważają, że ten dowód słuszności dotyczy bardziej złożonych organizmów, w tym drożdży i E. coli. Mogłoby to przyspieszyć rozwój „minifabryk chemicznych” przeznaczonych do produkcji leków lub oczyszczania skażonego środowiska. Możliwość niezawodnego dostarczania dużych ładunków syntetycznego DNA eliminuje główne wąskie gardło w tym obszarze.
Chociaż istnieją obawy dotyczące skażenia biologicznego (wykorzystywane gatunki Mycoplasma to patogeny kóz i bydła), badacze podkreślają, że istniejące protokoły laboratoryjne minimalizują ryzyko przypadkowego uwolnienia. Praca ta stanowi zasadniczy postęp, co sugeruje, że biologia funkcjonuje według bardziej elastycznej granicy między życiem a śmiercią, niż wcześniej sądzono.
Tworzenie „komórek zombie” to nie tylko ciekawostka naukowa; jest to krok w kierunku bardziej przewidywalnego, kontrolowanego życia syntetycznego i spojrzenie na potencjał organizmów zmodyfikowanych w rozwiązywaniu problemów świata rzeczywistego.
