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.
Czytaj więcej
Czy nabycie samochodu może być tak proste, jak zamówienie sprzętu online? O tym, jak wygląda transformacja tego sektora oraz jak należy odpowiedzie...
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.
