Перше у світі штучне життя створено – Наука та технології – Матеріали сайту – Сноб
Крейг Вентер, який десять років тому першим прочитав геном людини, щойно створив перший рукотворний геном і вжив його в клітину. Так людство перейшло від читання геномів до їх написання
Поділитися:
До цього часу вчені вміли лише «читати» ДНК живих істот, а ось створити геном de novo (заново) ще нікому не вдавалося. Отримання штучного організму має не лише науковий інтерес, а й навіть філософський: створивши життєздатну істоту з використанням штучної ДНК, вчені наочно довели, що життя можна отримати з десятка баночок із реактивами. Теоретично ця теза всім очевидна, але на практиці ніхто ніколи її прямо не підтверджував.
Перш ніж розповісти про деталі неабиякого експерименту Вентера та колег, варто нагадати, хто такий Крейг Вентер. Це свого роду медійна зірка, дослідник, відомий не лише в біологічних колах, а й широкій публіці: вперше його ім'я зазвучало на рубежі нового тисячоліття, коли здійснювався проект «Геном людини» — вчені всього світу колективними зусиллями намагалися визначити послідовність ДНК Homo sapiens. Незважаючи на всі старання, робота просувалася повільно - проект стартував у 1990 році, і за дев'ять років була повністю розшифрована лише одна маленька хромосома. Вентер та фахівці створеної ним компанії Celera Genomics удосконалили технології роботи з ДНК та підключилися до «Геному людини». У 2001 році чорнове розшифрування геному було нарешті завершено.
На розшифровці генома людини засновник Celera Genomics не зупинився – його наступним амбітним проектом (а Вентера цікавлять лише амбітні проекти) стало створення організму із синтетичним геномом.
Здавалося б, нічого складноготут немає: треба лише відтворити вже відому нам послідовність букв генетичного коду та вставити її у відповідну клітину. Але насправді на цьому шляху дослідники стикаються з безліччю труднощів — не в останню чергу тому, що поки що вчені достеменно не знають усіх особливостей роботи геному як комплексної системи. Це не просто ланцюжок букв. Нитка ДНК кожного організму має навішані на неї молекули-«маячки», так звані епігенетичні маркери, без яких зчитування геному проходитиме некоректно. На те, щоб навчитися вносити до штучного генома Mycoplasma mycoides необхідні маркери, у дослідників пішов не один рік.
Експеримент зі створення життя був спланований так: вчені синтезують геном якої-небудь бактерії (назвемо її бактерією-донором, тому що вона дає дослідникам послідовність своєї ДНК) і вставляють його в клітину бактерії іншого виду, з якої попередньо видаляють власний геном (це буде бактерія -Реципієнт). Якщо організм, що вийшов, живе, харчується і розмножується, а також точно нагадує донорні бактерії, а не бактерії-реципієнти або щось проміжне, то експеримент удався.
Як донора вчені обрали бактерію-паразита Mycoplasma mycoides, частково через те, що в неї дуже маленький геном — лише близько мільйона «літер» (для порівняння: у геномі людини їх 3 мільярди). Реципієнтом виступала споріднена бактерія Mycoplasma capricolum. Найскладнішою частиною експерименту був синтез цілого бактеріального геному: сучасні технології не дозволяють отримувати такі довгі ланцюги. Щоб подолати цю труднощі, вчені синтезували невеликі «касети» з ДНК, що містять лише частину геному Mycoplasmamycoides, а потім з'єднували їх разом. Поки що найефективнішим інструментом для об'єднання «касет» є живі організми — жодні хімічні хитрощі не дозволяють робити це так само точно. Дослідники як мозаїку складали геном Mycoplasma mycoides спочатку у клітинах кишкової палички, а потім, коли їм вдалося отримати досить великі шматки ДНК, у клітинах дріжджів.
У результаті їм удалося по шматочках зібрати весь геном. "Запхати" його в очищену від ДНК клітину бактерії-реципієнта також було нетривіальним завданням.
Отримані бактерії-гібриди виглядали так, як Mycoplasma mycoides, росли так само, як Mycoplasma mycoides, поглинали поживні речовини так само, як Mycoplasma mycoides, і розмножувалися так само. Щоб додатково переконатися в успіху експерименту, вчені виділили з гібридних клітин білки, розділили їх на фракції та порівняли отриману картину з тим, що виходить при виділенні білків із звичайної Mycoplasma mycoides. Вийшло те саме. Нині створені дослідниками бактерії ростуть у лабораторії і нічим не відрізняються від своїх сусідів із чашки Петрі.
Читач може спитати, а в чому ж глибинний сенс експериментів Вентера? Що дадуть людству штучно створені бактерії? Автори статті пояснюють суть своєї роботи так: відпрацьована ними технологія отримання життєздатних організмів, геноми яких створені штучно, у майбутньому дозволить не тільки робити копії живих істот, що вже існують у природі, як сьогодні зробив Вентер, а й створювати абсолютно нові організми, які не входили в генеральний план Творця, чи природи, чи еволюції – як хочете. І не обов'язково йдеться про якісь невідомі чудовиська: маючи на руках працюючу методику, можна переписувати генетичну програму звичних організмів такимчином, щоб вони поєднували у собі максимальну кількість корисних ознак. Можна створити абсолютно новий організм, який, наприклад, одночасно давав би молоко, синтезував антибіотики і при цьому був лише культурою клітин у пробірці.