Kunstlik elu: teadlased äratasid sünteetilisi baktereid

Ameerika teadlased on loonud minimaalse genoomiga bakteri, mis sisaldab ainult absoluutselt elutähtsaid geene. (Pilt: blobbotronic / fotolia.com)

Sünteetiline bioloogia: loodi bakter, millel on ainult 473 geeni
Umbes kuus aastat tagasi esitasid USA teadlased bakteri täiesti kunstlikult sünteesitud geneetilise materjaliga. Räägiti isegi “kunstlikust elust”. Teadlased on nüüd astunud veel ühe sammu: nad lõid bakteri, mis sisaldab ainult elu jaoks hädavajalikke geene.

'

Kui palju geene elusolend tegelikult vajab
Elusolend vajab vähemalt 473 geeni. Vähemalt kehtib see bakterite kohta, nagu on välja selgitanud Craig Venteri juhitud USA teadlased. Teadlased "J. Craig Venteri instituut ”ja kolleegid California ülikoolist-San Diegost, sünteetilisest genoomikast ja riiklikust standardite ja tehnoloogia instituudist teatavad eriajakirjas Science, et need geenid kontrollivad kõiki elutähtsaid protsesse optimaalse tingimused Laske bakteritel kasvada. Nagu ilmus eriajakirja “Nature” aruandest, kavandasid teadlased kunstlikult genereeritud minimaalse genoomiga baktereid ja lasid neil laboris kasvada. Uudisteagentuuri dpa aruande kohaselt on bakteri nimega “JCVI-syn3.0” genoom väiksem kui mis tahes looduslikul, autonoomselt paljuneval rakul. Selle järgi saab seda paremini kasutada, et uurida, millised geenid ja millised funktsioonid on eluks hädavajalikud.

Ameerika teadlased on loonud minimaalse genoomiga bakteri, mis sisaldab ainult absoluutselt elutähtsaid geene. (Pilt: blobbotronic / fotolia.com)

Saksa ekspertide sõnul pole tulemused "nii olulised"
Praeguste hinnangute kohaselt on inimesel üle 20 000 geeni ning paljudel loomadel ja taimedel veelgi rohkem. Biotehnoloog prof Dr. Alfred Pühler Bielefeldi ülikoolist selgitas dpa sõnul, et uuring oli hea teaduslik töö, kuid mitte see suur hitt, mida paljud eksperdid ootasid. "Tulemus pole biotehnoloogia seisukohalt nii asjakohane," ütles Saksa teadlane. Uuring on hoolikalt tuletatud ja suure töö tulemus. "Kuid see ei paku ainete tootmiseks lihtsat šassii, nagu loodeti," ütleb Pühler.

Otsige minimaalset bakterite genoomi
Craig Venteri juhitud meeskond oli juba 2010. aastal loonud kunstliku geneetilise koostisega bakteri. Nagu öeldud, taasloodi bakterite Mycoplasma mycoides geenid üksikute geneetilise materjali osade abil ja see kunstlik genoom sisestati seejärel teise bakteriliiki (Mycoplasma capricolum). Teabe kohaselt asendas sünteetiline geneetiline materjal algse geneetilise materjali ja võttis peremeesbakterite üle kontrolli. Nüüd tutvustatud uuringus vähendasid teadlased selle bakteri "JCVI-syn1.0" genoomi suurust. Uuringu eesmärk oli leida minimaalne bakteribenoom, mis oleks piisav elu säilitamiseks.

Bakter ei ole esimestel katsetel elujõuline
Lähtudes molekulaarbioloogilistest põhiteadmistest ja olemasolevatest andmetest geenifunktsioonide kohta, kavandasid teadlased selle genoomi esialgsetes arvutieksperimentides. Kuid need ebaõnnestusid ja saadud bakter leiti eluvõimetuna. Nad alustasid otsast peale loodusest kopeeritud genoomiga. "Tulemused veensid meid selles, et meil pole piisavalt teadmisi toimiva minimaalse genoomi kujundamiseks, lähtudes põhiprintsiipidest," selgitasid teadlased. Seetõttu läksid nad järgmistes katsetes rohkem eksperimentaalselt tööle: nad lülitasid üksikud geenid järk-järgult välja, et teada saada, kas need on vajalikud bakteriraku toimimiseks.

Elu jaoks olulised tundmatud funktsioonid
Nii tegid nad kindlaks kolm rühma: hädavajalikud geenid, millest saab loobuda ja geenid, mis parandavad oluliselt rakkude kasvu. Lõppkokkuvõttes jäi 473 geeni, mis hoidsid JCVI-syn3.0 laboratoorsetes tingimustes elus. Baktereid varustati kultuuris vajalike toitainetega. Nagu uuring ütleb, on tõenäoliselt optimaalsetes tingimustes ellujäämiseks vajalik rohkem geene. Uurijad ei suutnud omistada ühtegi bioloogilist funktsiooni kokku 149 geenile. Ekspertide sõnul viitab see sellele, et on olemas varem tundmatuid funktsioone, mis on eluks hädavajalikud. Kuigi tema eesmärk oli luua minimaalne genoom, võiks tema lähenemisviisi kasutada ka soovitud omadustega rakkude konstrueerimiseks. Näiteks saaks rakke ehitada täiendavate metaboolsete radade või modifitseeritud geneetilise koodiga ja seeläbi toota ravimeid või tööstuskemikaale.

Uurimisrühma suurepärane saavutus
"Siiski peate endalt küsima: kas see on tõesti ideaalne bakter biotehnoloogiliselt oluliste ainete sünteesiks?" Ütleb Pühler, kes ei osalenud uuringus. Muuhulgas vähendab biotehnoloogilise tootmise kasu asjaolu, et toodetud mükoplasmad paljunevad liiga aeglaselt. Lisaks ei saa tulemust teistele mikroobidele üle kanda. "Koos teiste bakteritega jõuan teiste põhiliste geenikomplektideni." Pühleri ​​sõnul pakkusid mükoplasmad meeskonnale suurt eelist, kui neil on loomulikult suhteliselt vähe geene. "Nad elavad kasusaajatena teistes rakkudes ega pea ise palju olulisi aineid tootma," ütles ta dpa sõnul. Sellegipoolest teevad teadlased suurepärast tööd: „Genoom on peaaegu pooleks lõigatud.” Lisaks pakuvad 149 määramata geeni huvitavaid uurimisviise. (reklaam)

Sildid:  Haigused Galerii Üldiselt