(Pół)prawdziwe życie

Sztuczne życie – to brzmi dumnie. I trochę strasznie. Ale z drugiej strony materiał, który potrafi sam siebie replikować, sam siebie naprawiać, tak jak naprawiają się uszkodzone tkanki – to z kolei brzmi bardzo intrygująco. To jak to jest z tym życiem, które… nie wiadomo czy żyje, czy nie.

Reklama

Czasami mamy kłopot ze zdefiniowaniem tego, co jest prawdziwe, a co sztuczne. Dobrym przykładem jest tutaj klonowanie. W tym procesie wyjmuje się materiał genetyczny z jednej komórki i wkłada do innej, pozbawionej własnego DNA. I choć obydwie komórki są naturalne, to jednak powstałe w ten sposób życie jest w pewnym sensie sztuczne, o ile o sztuczności decyduje proces, w którym komórka powstaje. Klonowanie nie jest procesem naturalnym. Żeby zaszło, trzeba o pomoc poprosić technologię (a konkretnie – biotechnologię). Inżynierowie genetyczni robią to – przynajmniej w świecie bakterii i zwierząt – od lat.

Idée fixe

A gdyby tak stworzyć komórkę w całości sztuczną? Taką choćby najmniejszą? To była dla Craiga Ventera wiele lat temu prawdziwa idée fixe. Venter to naukowiec, który w 2001 roku znacznie przyczynił się do ostatecznego zsekwencjonowania, czyli „odczytania” całego ludzkiego genomu.

Zespół Craiga Ventera do „stworzenia” sztucznej komórki wykorzystał „ciało” komórki patogennych bakterii – mykoplazm – których genom jest najmniejszym genomem żywej komórki na świecie. Ustalono, które geny są absolutnie niezbędne do podtrzymania procesów życiowych, a następnie te geny, czyli DNA, zsyntetyzowano i „wszczepiono” komórce mykoplazmy. Warto to podkreślić. Do wnętrza komórki nie przeniesiono DNA z innej komórki. To DNA zsyntetyzowano, czyli inspirując się tym, jak wyglądało w naturze, stworzono w laboratorium jego kopię. I jeszcze jedno. Tak jak DNA wszystkich żywych organizmów składa się z czterech podstawowych cegiełek (nukleotydów, które oznacza się jako A, T, C i G) naukowcy stworzyli jeszcze dwie kolejne cegiełki, które nazwali X i Y. Ta para NIGDZIE w naturze nie występuje, jest tworem umysłu chemików.

DNA sztuczne, mechanizm naturalny

DNA stworzone w laboratorium było w pewnym sensie bogatsze od tego występującego w naturze (bogatsze o dodatkową parę XY). Jak ono działa? Aby kod genetyczny mógł się powielać (co gwarantuje powstawanie komórek potomnych) i kodować jakieś białka (co gwarantuje metabolizm), muszą działać setki różnorodnych cząsteczek białek oraz innego kwasu nukleinowego – RNA. Przez kilka kolejnych lat naukowcom nie udało się wprowadzić swojego syntetycznego DNA, opartego na 6 różnych nukleotydach, do komórek pałeczki okrężnicy, E. coli. Bakteria niemal natychmiast niszczyła je jako zagrażające jej życiu. Dlatego wprowadzane sekwencje nie pojawiały się u komórek potomnych i ginęły już po kilku pokoleniach, czyli kilku godzinach wzrostu.

Kłopoty z utrzymaniem przy życiu „półsyntetycznej” E. coli trwały jednak aż do momentu, gdy inna grupa badaczy pod kierunkiem Floyda Romesberga ze Scripps Research Institute w Kalifornii nie wykorzystała nowej metody modyfikowania genów zwanej CRISPR-CAS9. Pozwoliła im ona zmienić genom, a zatem i zachowanie komórki E. coli. Nie rozpoznawała ona wprowadzonego do niej syntetycznego DNA zawierającego pary nukleotydów X i Y jako czegoś „do natychmiastowej likwidacji”. Oszukaliśmy naturę? Nie wchodząc w szczegóły tej metody, powiem tylko, że – o ironio! – opiera się ona na naturalnie występującym w licznych bakteriach mechanizmie walki z obcymi cząsteczkami DNA. Czyli w naturze system CRISPR-CAS9 jest mechanizmem genetycznym pozwalającym bakterii „zaszczepić się” na atakujące ją wirusy, zwane fagami.

Oczywiście, pojawienie się w organizmie żywym takiego DNA nie z tej ziemi budzi co najmniej mieszane uczucia u etyków, filozofów czy lekarzy. Na razie jednak zagrożenie jest zerowe. Pałeczka, do której włożono syntetyczne kawałki DNA zawierającego nukleotydy X i Y, nie potrafi bowiem z nim zrobić nic poza powieleniem. Czyli te sekwencje niczego nie kodują, nie zapisują żadnej informacji.

Natura na poziomie komórki jest bardzo skomplikowana. Można by napisać, że nie samym DNA żyje komórka. Aby informacja w nim zapisana została odczytana i powielona, potrzeba współudziału cząsteczek zwanych tRNA. Od ich niezmiernie skomplikowanej struktury trójwymiarowej zależy wierne przetłumaczenie języka genów na język białek. A w tym zakresie chwilowo pojawienie się całkowicie nieczytelnych nukleotydów X i Y niczego nie zmieniło. Syntetyczne, nie z tej ziemi, chwilowo milczące DNA. No właśnie – „chwilowo”. Co to może znaczyć w praktyce? Kiedy nauczymy się wykorzystywać możliwości syntetycznego DNA? Syntetycznego, bo uzupełnionego o nukleotydy X i Y, których w naturze nie ma? Na te pytania na razie nie ma odpowiedzi. Ale ta na pewno się pojawi.

«« | « | 1 | » | »»

aktualna ocena |   |
głosujących |   |
Ocena | bardzo słabe | słabe | średnie | dobre | super |

Zobacz

Dodaj komentarz
Gość
    Nick (wymagany lub )

    Autopromocja

    Reklama

    Reklama

    Reklama