Ученым в первый раз удалось сделать искусственный геном и вынудить живую клеточку жить с этим генетическим кодом. Команда исследователей под управлением Крейга Вентера хим методом синтезировала геном бактерии Mycoplasma mycoides и воткнула его в клеточку другого мельчайшего организма - Mycoplasma capricolum, из которой перед этим были удалены все гены. Приобретенный «франкенштейн» оживился, стал плодиться и вообщем повел себя как рядовая амеба Mycoplasma mycoides. Описание этой восхитительной работы размещено в четверг в журнальчике Science.
До сего времени ученые умели только «читать» ДНК живых созданий, а вот сделать геном de novo (поновой) еще никому не удавалось. Получение искусственного организма имеет не только лишь научный энтузиазм, но даже философский: создав жизнестойкое существо с внедрением искусственной ДНК, ученые наглядно обосновали, что жизнь можно получить из 10-ка баночек с реактивами. На теоретическом уровне этот тезис всем очевиден, но на практике никто никогда его впрямую не подтверждал.
До того как поведать о деталях незаурядного опыта Вентера и коллег, стоит напомнить, кто таковой Крейг Вентер. Это собственного рода медийная звезда, исследователь, узнаваемый не только лишь в био кругах, да и широкой публике: в первый раз его имя зазвучало на рубеже нового тысячелетия, когда вовсю осуществлялся проект «Геном человека» - ученые всего мира коллективными усилиями пробовали найти последовательность ДНК Человек разумный. Невзирая на все старания, работа продвигалась медлительно - проект стартовал в 1990 году, и за девять лет была полностью расшифрована всего одна малая хромосома. Вентер и спецы сделанной им компании Celera Genomics усовершенствовали технологии работы с ДНК и подключились к «Геному человека». В 2001 году предварительная расшифровка генома была в конце концов завершена.
На расшифровке генома человека основоположник Celera Genomics не тормознул - его последующим принципиальным проектом (а Вентера заинтересовывают только принципиальные проекты) стало создание организма с синтетическим геномом.
Казалось бы, ничего сложного тут нет: нужно только воссоздать уже известную нам последовательность букв генетического кода и воткнуть ее в подходящую клеточку. Но по сути на этом пути исследователи сталкиваются со обилием проблем - не в последнюю очередь поэтому, что пока ученые доподлинно не знают всех особенностей работы генома как всеохватывающей системы. Это не просто цепочка букв. Нить ДНК каждого организма снабжена навешанными на нее молекулами-«маячками», так именуемыми эпигенетическими маркерами, без которых считывание генома будет проходить неправильно. На то, чтоб научиться заносить в искусственный геном Mycoplasma mycoides нужные маркеры, у исследователей ушел не один год.
Опыт по созданию жизни был спланирован так: ученые синтезируют геном какой-либо бактерии (назовем ее бактерией-донором, потому что она дает исследователям последовательность собственной ДНК) и вставляют его в клеточку бактерии другого вида, из которой за ранее убирают свой геном (это будет бактерия-реципиент). Если получившийся организм живет, питается и плодится, также в точности припоминает донорные бактерии, а не бактерии-реципиенты либо что-то промежуточное, то опыт удался.
Фото первых в мире бактериий с синтетическим геномом
В качестве донора ученые избрали бактерию-паразита Mycoplasma mycoides, частично из-за того, что у нее очень небольшой геном - всего около миллиона «букв» (для сопоставления: в геноме человека их 3 млрд). Реципиентом выступала схожая амеба Mycoplasma capricolum. Самой сложной частью опыта был синтез целого бактериального генома: современные технологии не позволяют за один раз получать такие длинноватые цепи. Чтоб преодолеть эту трудность, ученые синтезировали маленькие «кассеты» из ДНК, содержащие только часть генома Mycoplasma mycoides, а потом соединяли их совместно. Пока самым действенным инвентарем для объединения «кассет» являются живы организмы - никакие хим ухищрения не позволяют делать это настолько же точно. Исследователи как мозаику складывали геном Mycoplasma mycoides поначалу в клеточках пищеварительной палочки, а позже, когда им удалось получить довольно большие кусочки ДНК, в клеточках дрожжей.
В конечном итоге им удалось по кускам собрать весь геном. «Запихнуть» его в очищенную от ДНК клеточку бактерии-реципиента также было нетривиальной задачей.
Приобретенные бактерии-гибриды выглядели так же, как Mycoplasma mycoides, росли так же, как Mycoplasma mycoides, всасывали питательные вещества так же, как Mycoplasma mycoides, и плодились так же. Чтоб дополнительно убедиться в успехе опыта, ученые выделили из гибридных клеток белки, разделили их на фракции и сравнили полученную картину с тем, что выходит при выделении белков из обыкновенной Mycoplasma mycoides. Вышло то же самое. На данный момент сделанные исследователями бактерии вырастают в лаборатории и ничем не отличаются от собственных соседей из чашечки Петри.
Читатель может спросить, а в чем все-таки глубинный смысл тестов Вентера? Что дадут населению земли искусственно сделанные бактерии? Создатели статьи разъясняют сущность собственной работы так: отработанная ими разработка получения жизнестойких организмов, геномы которых сделаны искусственно, в дальнейшем позволит не только лишь делать копии уже имеющихся в природе живых созданий, как сейчас сделал Вентер, да и создавать полностью новые организмы, которые не входили в генеральный план Создателя, либо природы, либо эволюции - как желаете. И речь не непременно идет о каких-либо неизвестных чудищах: имея на руках работающую методику, можно переписывать генетическую программку обычных организмов таким макаром, чтоб они соединяли внутри себя наибольшее число нужных признаков. Можно сделать полностью новый организм, который, к примеру, сразу давал бы молоко, синтезировал лекарства и при этом представлял собой всего только культуру клеток в пробирке.
