Sztuczny organizm?

Amerykański naukowiec John Craig Venter stworzył mikroba, jakiego jeszcze na Ziemi nie było. Żeby tego dokonać, najpierw kawałek po kawałku obdarł pewną bakterię z tego, co do życia było jej zbędne. Naukowcy spierają się o wagę jego osiągnięcia!

John Craig Venter urodził się 64 lata temu w Salt Lake City. Jako nastolatek wiele czasu spędzał na desce, chciał zostać surferem. Duży wpływ na jego życie miał wyjazd na wojnę do Wietnamu, gdzie pracował w szpitalu polowym. Po powrocie do kraju skończył medycynę. Swoją karierę związał jednak z pracą w laboratorium. Założony przez niego w 1992 roku Institute for Genomic Research jako pierwszy opracował cały materiał genetyczny bakterii. W 2007 roku Venter był pierwszym człowiekiem, który poznał sekwencję swojego DNA. W tym samym roku rozpoczął pracę nad utworzeniem w sposób syntetyczny żywego organizmu. Dwukrotnie znalazł się na liście 100 najbardziej wpływowych ludzi tygodnika „Time”. „Albo jest jednym z najbardziej elektryzujących naukowców swojej epoki, albo jednym z najbardziej szalonych” – pisał „Washington Post”. Założyciel Celera Genomics, Synthetic Genomics oraz J. Craig Venter Institute.

Kiedy Venter zaczynał pracę nad stworzeniem sztucznego życia, o którym pisze dzisiejszy „Science”, budził sensację i niedowierzanie. Ten słynny uczony nie miał dobrej prasy. Zadbali o to koledzy po fachu, którzy nie mogli mu darować, że odłączył się od państwowego projektu odczytywania ludzkiego genomu Human Genome Project i stworzył konkurencyjną prywatną firmę, która wdała się z nimi w wyścig. O to, kto pierwszy dobierze się do „Księgi życia”, czyli do informacji zapisanej w ludzkim DNA. W świat poszła plotka, że Venter lubi chodzić na skróty i jest pazerny, bo postanowił zarobić na swojej metodzie odczytywania DNA, zamiast pracować dla dobra ludzkości. Piętno kombinatora wciąż na nim ciążyło, gdy postanowił zabrać się do budowania życia. Venter wybrał drogę, którą dziś nazywamy „od góry do dołu” – to znaczy postanowił kawałek po kawałku obedrzeć życie z tego, co jest mu zbędne. Tą metodą chciał dotrzeć do minimalnej liczby genów potrzebnych prymitywnej komórce, żeby wciąż mogła się rozwijać i mnożyć.

Zaczął pracę nad bakterią mającą najmniejszy znany genom na świecie, czyli mykoplazmą, która pasożytuje na nabłonku narządów płciowych i w układzie oddechowym. Kiedy 12 lat temu ustalił, jaka minimalna liczba genów potrzebna jest jej do życia, potraktował to jak przepis i spróbował odtworzyć owe geny w laboratorium. Udało mu się dwa lata temu.

Pozostali badacze zajmujący się tworzeniem sztucznego życia od razu zarzucili Venterowi, że jak zwykle poszedł na skróty. I „tylko” odtworzył materiał genetyczny już istniejącej bakterii, a nie stworzył czegoś zupełnie nowego. To, co zrobił Venter, nie było jednak wcale proste. Nawet przy ogromnym zaawansowaniu współczesnej genetyki uczeni nie potrafią zsyntetyzować całego, nawet najmniejszego genomu za jednym zamachem. Tworzą więc krótkie fragmenty DNA, które potem mozolnie składają. Na początku naukowcy „skorzystali” z maszynerii komórkowej bakterii, która powielała nowo utworzone kawałki. Ale gdy nić DNA stawała się nieco dłuższa, zaczynała się rozpadać. Prace na kilka miesięcy stanęły.

Z wielkim uporem wraz z całym sztabem najlepszych na świecie genetyków i biochemików znalazł rozwiązanie – drożdże. Komórki tych prostych grzybów doskonale radzą sobie z łączeniem dużych fragmentów DNA. Wystarczyło wprowadzić do nich cztery ćwiartki genomu mykoplazmy, by drożdże łączyły je w całość. Craig Venter prócz tego, że umiał stworzyć sztuczne DNA, potrafił też przenieść materiał genetyczny z jednej komórki bakteryjnej do drugiej, z której wcześniej usuwał oryginalne geny. Teraz zaś połączył obie metody – sztuczny genom przeniósł do ”pustej” komórki innego gatunku mykoplazmy , a to dlatego, że  wyjątkowo wolno rośnie. Przeszczepione geny zadziałały i zaczęły sterować komórką. I choć tylko materiał genetyczny jest w niej syntetyczny, słynny genetyk upiera się, że stworzył pierwszą sztuczną komórkę. Niektórzy uczeni uważają, że Venter nadużywa terminu „sztuczna komórka”. Oni prezentują drugi kierunek tworzenia życia. Nie rozbierają go od góry, ale tworzą od podstaw. Też chcą skleić ze sobą te same cegiełki, ale włożyć je zamierzają już do komórki, którą sami stworzyli.

Szybkość odczytywania materiału genetycznego zwiększyła się aż 100 mln razy w ciągu osttanich 25 lat! W 1995 roku gdy Venter odczytał pierwszy genom bakteryjny mikroba Haemophilus influenzae, zrobił przy tym jeden błąd na 10 tys. par zasad, których w sumie było prawie 2 mln, a odczytanie DNA trwało miesiące. Dziś trwa to tylko kilka dni.

Zmagania, żeby zrozumieć ten ogrom informacji, wciąż są jednak marne. Nie znamy pełnej biologicznej roli genów żadnego organizmu. Nawet najprostszej komórki bakteryjnej, której cały materiał genetyczny mieści się w pojedynczym chromosomie, gdzie człowiek ma ich 46. No i ciągle mamy problem z błędami podczas odczytywania genomu. A najmniejsza pomyłka w tak okrojonej liczbie genów jak u „minimalistycznej” bakterii Ventera powoduje, że całość pracy idzie do kosza.

Jednakże naukowcy na pewno nie ustaną. Chodzi przecież o stworzenie czegoś w rodzaju bazy, która będzie pozwalała komórce rosnąć i się dzielić. Do bazy, w zależności od zamówienia, można będzie dorzucać kolejne geny. A kiedy cena syntezy DNA drastycznie spadnie, tak jak to się stało w przypadku odczytywania DNA, można będzie na tym zbić majątek. Venter o tym wie, dlatego chce być pierwszym, który tego dokona!

Źródło: GW