Клетка, которая никогда не происходила от живого существа, только что завершила полный жизненный цикл. Исследователи из Университета Миннесоты собрали SpudCell полностью из известных химических компонентов — липосом (крошечных жировых пузырьков), синтетической ДНК, ферментов и рибосом — и наблюдали, как она росла, копировала свой геном, питалась, делилась и передавала ДНК своему потомству. Ни один природный организм не пожертвовал своим содержимым. Химия сделала работу, которая раньше была исключительной прерогативой биологии.
Как химический «мешок» научился есть и делиться
Создание SpudCell потребовало пересмотреть все предположения о том, что на самом деле нужно клетке для функционирования.
SpudCell работает на удивительно компактном геноме — всего 90 тысяч пар оснований генетических инструкций, разделенных на семь плазмид (небольших кольцевых молекул ДНК) вместо одной хромосомы. Думайте об этом не как о готовой операционной системе, а скорее как о семи микросервисах, скрепленных изолентой во что-то функциональное. Клетки питаются путем слияния с питающими липосомами, которые доставляют молекулярные «продукты»: ферменты, рибосомы и сырье для производства белков. Деление происходит исключительно за счет механики мембраны, минуя внутренний каркас — так называемый цитоскелетный аппарат, на который полагаются природные клетки.
Ключевые технические детали, которые стоит знать:
Размер генома: 90 тысяч пар оснований на семи плазмидах ДНК
Способ питания: слияние с несущими питательные вещества липосомами
Механизм деления: механика мембраны, цитоскелет не требуется
Руководители исследования: Кейт Адамала и Аарон Энгельхарт, Университет Миннесоты
Затем произошло нечто действительно поразительное. Генетическое изменение внутри системы увеличило производство белка слияния, что привело к более быстрому питанию, более быстрому росту и большему количеству потомков. В течение пяти поколений эти более быстрорастущие клетки вытеснили исходные — особенно когда питательных веществ стало не хватать. Стоит отметить, что само генетическое изменение было внесено намеренно, хотя конкурентный результат, который оно произвело, не был запрограммирован.
Естественный отбор возник внутри системы, которую никто не проектировал для эволюции.
Это та часть, от которой вы должны насторожиться. Селективное преимущество не было прописано в сценарии. Оно появилось незваным, как сюжетный поворот в финальном сезоне шоу, которое вы считали абсолютно предсказуемым. В освещении научной журналистики в журнале Science отмечается, что этот результат знаменует собой значительный шаг на пути к созданию жизни с нуля.
Что будет дальше — и чего не будет в ближайшее время
Программируемая биология — заманчивая цель, но дорога к ней все еще усеяна серьезными ухабами.
Адамала и Энгельхарт говорят, что будущие версии SpudCell смогут функционировать как программируемые биофабрики, производящие лекарства, современные материалы и топливо при биологических температурах вместо жестких промышленных условий. Команда также запустила Biotic — исследовательскую организацию, работающую на благо общества, направленную на создание общих стандартов и инфраструктуры для синтетической клеточной инженерии.
Однако никому не следует путать доказательство концепции с готовым продуктом. Исследователи признают, что стабильность генома, молекулярная надежность и стандартизированные методы инженерии требуют серьезной доработки, прежде чем что-то покинет лабораторию. Ваша аптечка вряд ли скоро пополнится продуктами SpudCell.
Тем не менее, более сложный вопрос остается. Когда химия эволюционирует, не будучи запрограммированной на это, граница между инструментом и организмом становится вопросом, к которому стоит отнестись серьезно.
От самых крутых автомобилей до обязательных к приобретению гаджетов — ежедневная рассылка GadgetReview держит вас в курсе. Подпишитесь — это весело, быстро и бесплатно.