- Горячие темы:
- Все для фронта - все про оружие и технику
Биологи создали искусственную жизнь
Американские ученые получили дрожжи, треть генома которых - искусственная. В рамках проекта по созданию синтетического организма биологи изготовили пять усовершенствованных хромосом, из которых была выброшена нестабильная и ненужная для жизнедеятельности клеток ДНК.
Читай также: Ученые вырастили картошку в марсианских условиях
24 апреля 1996 года ученые из Университета Джона Хопкинса сообщили в журнале Science, что им удалось впервые секвенировать геном эукариотических организмов - дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Вся ДНК этих одноклеточных грибов содержится в 16 хромосомах и в совокупности состоит из 12 миллионов пар оснований. На это потребовалось 12 лет и усилия сотни лабораторий, сообщает Lenta.ru.
В 2000-х годах в науке возникло новое направление - синтетическая биология. Исследователи, работающие в этой сфере, создают в лабораториях различные системы из белков и нуклеиновых кислот, чтобы в конечном итоге получить искусственный организм. Один из разделов синтетической биологии - синтетическая геномика, посвященная попыткам заново собрать геномы, которые послужат основой для будущих живых “синтетиков“.
Читай также: Ученые записали на ДНК фильм и операционную систему с рекордной плотностью информации
В 2011 году американские ученые из Университета Джона Хопкинса под руководством Джефа Боке запустили проект по созданию синтетического генома. Его цель - получение новой версии генома пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae - Sc 2.0. Именно дрожжи были выбраны из-за сравнительно небольшого генома, а еще из-за того, что он уже очень детально изучен, то есть ученые хорошо знаю, какой участок ДНК за что отвечает.
Конечно, изменения в ДНК приводит к возникновению новых свойств и признаков у организмов, однако эволюция, двигателем которой служат случайные процессы, не следует принципам экономии и эффективности, по крайней мере на уровне ДНК. В результате большая часть генома эукариотов состоит из ДНК, которая либо мертва, либо занимается бесполезным для клетки самокопированием. Кроме того, из-за большого количества повторяющихся последовательностей геном теряет в стабильности, что делает его более подверженным мутациям. В отличие от природы, ученые могут целенаправленно перестраивать геномы так, чтобы оставалась только необходимая для жизнедеятельности ДНК.
Читай также: Мамонтов добил мутационный взрыв, считают ученые
Природные хромосомы на искусственные очень трудно заменить в один шаг. Ученые воспользовались процессом гомологичной рекомбинации, когда происходит обмен фрагментами между похожими ДНК. Шаг за шагом исследователи заменяли участки хромосом длиной в 30-60 тысяч нуклеотидов. Разными хромосомами занимались разные лаборатории. В конце концов были получены отдельные штаммы дрожжей, в каждом из которых была заменена одна из хромосом. Для их объединения в одном организме штаммы скрещивали друг с другом.
Таким образом удалось создать дрожжи, чей геном на одну треть является синтетическим. По оценкам авторов работы, всего на проект Sc2.0 может быть потрачено более миллиона долларов.
Эта титаническая работа была проделана ради двух основных целей. Во-первых, подробнее изучить функции хромосом, значение организации генома, других процессов, связанных с ДНК, а также влияние эволюционных процессов.
Читай также: Новые супербыстрые биокомпьютеры растут во время работы
Во-вторых, исследования в этой области позволят создавать организмы с нужными свойствами. Например, ученые могут получить сообщества искусственных бактерий-биофабрик, производящих биотопливо или новые антибиотики. Последнее особенно актуально, поскольку в мире все большее распространение получают микроорганизмы, устойчивые к антибактериальным препаратам. Кроме того, синтетические существа способны выживать в таких экстремальных условиях, как шахтные воды, очищая их от тяжелых металлов и других загрязняющих веществ.
Напомним, в феврале ученые заявили о намерении расшифровать ДНК всех видов существ на Земле.
