Динозавры и история жизни на Земле

Поиск по сайту



Статистика




Яндекс.Метрика




Искусственная жизнь почти создана

Учёным из мерилендского Института Крейга Вентера удалось создать полностью искусственную ДНК. Собрав сотню генетических «кассет», основание за основанием, генетики объединили их в четыре длинных куска ДНК протяжённостью около 150 тысяч нуклеотидов каждый. Дальше пивные дрожжи помогли соединить четыре фрагмента в замкнутое кольцо, содержащее полную программу генетических инструкций для бактерии Mycoplasma genitalium. Статья об открытии появилась в разделе срочных публикаций американского журнала Science.

Этой же команде ранее удалось пересадить в клетку M. genitalium геном родственной ему бактерии другого вида, создав первый синтетический организм. Около полугода назад, сразу после публикации сообщения об искусственном превращении одного вида бактерии в другой, руководитель работы, знаменитый и – что редкость для учёного – скандально известный генетик Крейг Вентер проговорился одной из британских газет, что скоро мир узнает о новом прорыве. Теперь стало ясно, что он имел в виду.

Создание искусственной жизни учёные начали с бактерии, вызывающей одну из форм уретрита – венерического заболевания, проявляющегося в воспалении мочеполовой системы. Его ДНК, состоящую из 582 970 пар азотистых оснований и кодирующую всего 485 белков, удалось полностью расшифровать ещё в прошлом веке. Считается, что эта бактерия – простейший с генетической точки зрения организм, способный жить самостоятельно. ДНК вирусов ещё короче, однако их белки синтезируются внутри клеток других организмов, а существование так называемых нанобактерий и наноархей по-прежнему остаётся под сомнением.

Руководил данной работой Гамильтон Смит – нобелевский лауреат по физиологии и медицине 1978 года. Учёные заказали двум американским и одной канадской биотехнологическим компаниям 101 генетическую «кассету» длиной по пять–семь тысяч пар нуклеотидов каждая. Самые мелкие строительные блоки этих кассет были синтезированы химическими методами, а их окончательный синтез в нужном порядке обеспечивали бактерии.

Бактерии понадобились и для объединения кассет в четыре длинных фрагмента ДНК. Полученные от коллег генетические кассеты учёные вводили внутрь бактерий Escherichia coli. В этих примитивных клетках содержатся ферменты, облегчающие объединение фрагментов ДНК с комплементарной структурой. Специально для этого заказанные у биотехнологов кассеты намеренно синтезировались с небольшим перекрытием участков.

Синтезированный геном отличается также несколькими намеренными видоизменениями в тех его участках, которые, по-видимому, не связаны с синтезом белков. Это позволяет с уверенностью утверждать, что полная ДНК, сшитая учёными, действительно является искусственной.

Кроме того, учёные намеренно выключили производство белка, позволяющего M. genitalium прикрепляться к стенкам мочеполовых путей млекопитающих.

Это исключает возможность заболевания людей искусственным уретритом в том гипотетическом случае, если следующий шаг – создание искусственного организма – увенчается успехом, но бактерия по каким-то причинам сможет покинуть лабораторные стены.

Учёные рассчитывали, что синтез искусственной ДНК можно будет полностью провести внутри бактерий в пять этапов. Поначалу им это удавалось – в 25 групп по четыре кассеты в каждой были сшиты в «сборки» длиной примерно по 24 тысячи пар нуклеотидов. Дальше они объединялись в группы по три, а полученные тройки – в пары. Получались как раз четыре четверти полной ДНК. На каждом из этапов полученные фрагменты ДНК клонировались бактериями.

Однако дальше произошёл сбой. Делать «полу-ДНК» E. coli отказалась – куски ДНК длиной от 200 тысяч пар оснований и выше отказывались соединяться, разламываясь на меньшие фрагменты. Сотрудникам исследовательской группы пришлось поиграть с другими организмами в надежде найти подходящий.

Подошли пивные дрожжи. Они завершили синтез ДНК Mycoplasma genitalium, замкнув её кольцо – первый созданный человечеством искусственный нуклеоид (бактериальный аналог хромосом эукариотов).

Следующий шаг – пересадка этого колечка внутрь живой бактерии, из которой будет предварительно извлечён её «генетический программатор». Если в полученном бактериальном гомункулусе пойдут биохимические реакции, начнётся синтез белков и произойдёт деление, можно будет говорить, что искусственная жизнь создана – пусть и по образу и подобию жизни натуральной. Учёные рассчитывают добиться этого успеха до конца текущего года.

Однако не все учёные уверены в таких перспективах. По словам Дорин Фарнэм, представительницы одной из биотехнологических компаний, производивших для Гамильтона кассеты, внедрение синтезированной ДНК внутрь бактерии может привести к её распаду. «Существует немало других факторов, определяющих выживание этих синтетических генов в клетке», – сказала она журналу Nature.

Глава института Крейг Вентер, являющийся одним из соавторов работы, обещает революцию в жизни человечества. Он уверен, что искусственные – или, как предпочитают говорить в его институте, «синтетические» – организмы можно будет запрограммировать на производство нужных человеку лекарств или новых видов экологически чистого топлива и даже заставить поглощать углекислый газ и разного рода загрязняющие вещества из атмосферы.

Непонятно, правда, при чем здесь искусственный организм. Лекарства уже давно производят подобным образом, внедряя необходимые генетические «кассеты» в ДНК реально существующих бактерий. Впрочем, даже если никакой практической пользы от синтетической жизни не будет, её общечеловеческое значение трудно переоценить.

В любом случае, до создания полноценного гомункулуса ещё далеко: в 46 хромосомах каждого из нас примерно 3 миллиарда пар нуклеотидов – в пять тысяч раз больше, чем у M. genitalium, и кодируют эти хромосомы 30 тысяч, а не 485 белков. Тем не менее, ранее японским учёным уже удавалось соединять воедино фрагменты ДНК общей длиной до 12 миллионов пар азотистых оснований. Правда, эти фрагменты были получены из живых клеток, а не синтезированы искусственно. Такие «искусственные хромосомы» подойдут уже для создания не только бактерий, но и животных.

Картина, которую рисует Вентер и его последователи, настолько поразительна, что многие учёные и околонаучные мыслители всерьёз встревожены возможностью повернуть эти открытия против людей.

«С одной стороны, мы имеем дело с удивительным научным вопросом, – говорит в интервью BBC представитель центра биоэтики британского Университета Ньюкасла Саймон Вудз. – Однако это и очередной пример того, как наука начинает копаться в вопросах, решение которых потенциально опасно». По его словам, нельзя быть уверенным, что такие открытия останутся исключительно в руках добропорядочных учёных.

«Газета.Ru» будет следить за дальнейшими успехами учёных.