Naukowcy wyhodowali bakterie nie z tej ziemi

Półsyntetyczne organizmy hodowane przez naukowców mają kod genetyczny niewystępujący w przyrodzie.

Aktualizacja: 26.01.2017 06:00 Publikacja: 25.01.2017 18:46

Genetyczny alfabet wzbogacono o dwie literki

Genetyczny alfabet wzbogacono o dwie literki

Foto: 123RF

Bakterie E. coli w kalifornijskim laboratorium Scripps Research Institute z pozoru wyglądają jak każde inne. W rzeczywistości jednak to mutanty posiadające elementy DNA zaprojektowane przez naukowców. Te elementy są całkowicie sztuczne – natura tego nie wymyśliła.

W teorii takie organizmy mogą służyć do produkcji leków – i ogólnie wszelkich substancji – według przepisu podanego im przez projektantów. Mogą wytwarzać nieznane materiały lub odwrotnie – niszczyć (pożerać) dowolne substancje i zamieniać je na potrzebne składniki.

„Naszym celem jest stworzenie organizmów o całkowicie nienaturalnych właściwościach i cechach niespotykanych w przyrodzie" – pisze prof. Floyd Romesberg na łamach magazynu „PNAS". „Zrobiliśmy krok w kierunku rozwiązania głównego problemu biologii syntetycznej, czyli stworzenia nowych form życia wyposażonych w nowe funkcje".

Nici DNA – „schemat produkcyjny" żywych organizmów na Ziemi – opierają się na zaledwie czterech literkach kodu. To adenina (oznaczana literką A), guanina (G) oraz cytozyna (C) i tymina (T). W łańcuchu DNA tworzą one pary zasad – A-T oraz G-C. Kolejne literki kodu tworzą zapis genów, a te niosą przepis na wszystkie białka produkowane w naszym organizmie, a także kiedy i w jakiej ilości je produkować. Ingerencja w ten mechanizm oznaczałyby zakłócenia fundamentalnych dla życia procesów.

Tymczasem naukowcy ze Scripps Research Institute, z pomocą kolegów z Chin i Francji, dodali do czterech literek kodu dwie kolejne. Składniki te, nazywane X i Y, zostały włączone do genomu bakterii E. coli. Na razie nie produkują niczego przydatnego – służą do testów.

Bo zanim syntetyczne życie zacznie być przydatne, badacze muszą pokonać dwa problemy – jak sprawić, by bakterie żyły w laboratorium, i jak sprawić, by umierały, gdy znajdą się poza nim – ze względów bezpieczeństwa.

– To wielkie osiągnięcie pokazujące, że tak prosty organizm jak bakterie może zostać przeprogramowany i wzbogacony o parę zasad niewystępującą w przyrodzie – mówi „Guardianowi" Paul Freemont z Imperial College London. – To zaś prowadzi nas ku syntetycznym organizmom, które będą realizować funkcje zapisane w ich sztucznym kodzie genetycznym.

Prof. Romesberg ma już na koncie dodawanie sztucznych elementów do DNA. W 2014 roku próbował dołożyć bakteriom X i Y, jednak laboratoryjne kolonie dość szybko obumierały. Mało tego, wewnętrzny system kontroli bakterii szybko pozbywał się niechcianych fragmentów, wycinając je z nici DNA. O syntetycznym życiu nie mogło być wówczas mowy.

Teraz naukowcy tak zmienili wewnętrzne mechanizmy bakterii, że niszczą one DNA niezawierające liter X i Y. Dzięki temu zapewnili sobie przenoszenie zaprogramowanych cech, gdy komórki się dzielą. – Nie chodzi tylko o to, aby genom był stabilny przez jeden dzień badań, ale o to, aby był stabilny przez całe życie – tłumaczy prof. Romesberg. – Jeżeli te bakterie mają być żywym organizmem, to musimy znaleźć sposób na utrwalenie i przechowanie nowej informacji genetycznej.

Drugim problemem było zachowanie bezpieczeństwa – syntetyczne bakterie, które „uciekną" z laboratorium,muszą umrzeć. Służy temu mechanizm powodujący śmierć organizmu, gdy naukowcy nie dostarczą mu dwóch niezbędnych substancji niewystępujących w przyrodzie.

Jak tłumaczy prof. Romesberg, jego celem było też „pokonanie strachu przed nieznanym". W tym przypadku – tłumaczy badacz – potencjalne korzyści są znacznie większe niż ewentualne ryzyko. – Bo korzyści obejmują na przykład nowe i lepsze lekarstwa – podkreśla naukowiec.

Bakterie E. coli w kalifornijskim laboratorium Scripps Research Institute z pozoru wyglądają jak każde inne. W rzeczywistości jednak to mutanty posiadające elementy DNA zaprojektowane przez naukowców. Te elementy są całkowicie sztuczne – natura tego nie wymyśliła.

W teorii takie organizmy mogą służyć do produkcji leków – i ogólnie wszelkich substancji – według przepisu podanego im przez projektantów. Mogą wytwarzać nieznane materiały lub odwrotnie – niszczyć (pożerać) dowolne substancje i zamieniać je na potrzebne składniki.

Pozostało 85% artykułu
2 / 3
artykułów
Czytaj dalej. Subskrybuj
Nauka
Czy mała syrenka musi być biała?
Nauka
Nie tylko niesporczaki mają moc
Nauka
Kto przetrwa wojnę atomową? Mocarstwa budują swoje "Arki Noego"
Nauka
Czy wojna nuklearna zniszczy cała cywilizację?
Nauka
Niesporczaki pomogą nam zachować młodość? „Klucz do zahamowania procesu starzenia”
Materiał Promocyjny
Dzięki akcesji PKB Polski się podwoił