Искусственная жизнь



О результатах работы группы учёных под руководством Джона Крейга Вентера, о первых шагах по созданию искусственной жизни, о геномике, о синтетической бактерии, о молекулярной генетике.

 

Крейг Вентер прославился своими успехами в расшифровке генома человека и предложением этой услуги всем желающим за деньги. В научном мире слывёт авантюристом, тем не менее, этот его прорыв вызвал благосклонные и даже восторженные отзывы от генетиков всего мира. Сейчас он признанный лидер самых радикальных и перспективных направлений современной генетики и первопроходец в области синтеза искусственной жизни.

фотография Джон Крейг Вентер
фотография Джон Крейг Вентер

21 мая 2010 года Вентер заявил о создании им искусственной клетки. 

Ученым впервые удалось создать искусственный геном и заставить живую клетку жить с этим генетическим кодом. Команда исследователей под руководством Крейга Вентера химическим путем синтезировала геном бактерии Mycoplasma mycoides и вставила его в клетку другого микроорганизма — Mycoplasma capricolum, из которой перед этим были удалены все гены. Полученный «франкенштейн» ожил, стал размножаться и вообще повел себя как обычная бактерия Mycoplasma mycoides. Описание этой замечательной работы опубликовано в четверг в журнале Science.

До сих пор ученые умели только «читать» ДНК живых существ, а вот создать геном de novo (заново) еще никому не удавалось. Получение искусственного организма имеет не только научный интерес, но даже философский: создав жизнеспособное существо с использованием искусственной ДНК, ученые наглядно доказали, что жизнь можно получить из десятка баночек с реактивами. Теоретически этот тезис всем очевиден, но на практике никто никогда его напрямую не подтверждал.

Прежде чем рассказать о деталях незаурядного эксперимента Вентера и коллег, стоит напомнить, кто такой Крейг Вентер. Это своего рода медийная звезда, исследователь, известный не только в биологических кругах, но и широкой публике: впервые его имя зазвучало на рубеже нового тысячелетия, когда вовсю осуществлялся проект «Геном человека» — ученые всего мира коллективными усилиями пытались определить последовательность ДНК Homo sapiens. Несмотря на все старания, работа продвигалась медленно — проект стартовал в 1990 году, и за девять лет была целиком расшифрована всего одна маленькая хромосома. Вентер и специалисты созданной им компании Celera Genomics усовершенствовали технологии работы с ДНК и подключились к «Геному человека». В 2001 году черновая расшифровка генома была наконец завершена.

На расшифровке генома человека основатель Celera Genomics не остановился — его следующим амбициозным проектом (а Вентера интересуют только амбициозные проекты) стало создание организма с синтетическим геномом.

Казалось бы, ничего сложного здесь нет: надо лишь воссоздать уже известную нам последовательность букв генетического кода и вставить ее в подходящую клетку. Но на самом деле на этом пути исследователи сталкиваются со множеством трудностей — не в последнюю очередь потому, что пока ученые доподлинно не знают всех особенностей работы генома как комплексной системы. Это не просто цепочка букв. Нить ДНК каждого организма снабжена навешанными на нее молекулами-«маячками», так называемыми эпигенетическими маркерами, без которых считывание генома будет проходить некорректно. На то, чтобы научиться вносить в искусственный геном Mycoplasma mycoides необходимые маркеры, у исследователей ушел не один год.

Эксперимент по созданию жизни был спланирован так: ученые синтезируют геном какой-нибудь бактерии (назовем ее бактерией-донором, так как она дает исследователям последовательность своей ДНК) и вставляют его в клетку бактерии другого вида, из которой предварительно удаляют собственный геном (это будет бактерия-реципиент). Если получившийся организм живет, питается и размножается, а также в точности напоминает донорные бактерии, а не бактерии-реципиенты или что-то промежуточное, то эксперимент удался.

Фото первых в мире бактериий с синтетическим геномом

В качестве донора ученые выбрали бактерию-паразита Mycoplasma mycoides, отчасти из-за того, что у нее очень маленький геном — всего около миллиона «букв» (для сравнения: в геноме человека их 3 миллиарда). Реципиентом выступала родственная бактерия Mycoplasma capricolum. Самой сложной частью эксперимента был синтез целого бактериального генома: современные технологии не позволяют за раз получать такие длинные цепи. Чтобы преодолеть эту трудность, ученые синтезировали небольшие «кассеты» из ДНК, содержащие только часть генома Mycoplasma mycoides, а затем соединяли их вместе. Пока самым эффективным инструментом для объединения «кассет» являются живые организмы — никакие химические ухищрения не позволяют делать это столь же точно. Исследователи как мозаику складывали геном Mycoplasma mycoides сначала в клетках кишечной палочки, а потом, когда им удалось получить достаточно крупные куски ДНК, в клетках дрожжей.

В итоге им удалось по кусочкам собрать весь геном. «Запихнуть» его в очищенную от ДНК клетку бактерии-реципиента также было нетривиальной задачей.

Полученные бактерии-гибриды выглядели так же, как Mycoplasma mycoides, росли так же, как Mycoplasma mycoides, поглощали питательные вещества так же, как Mycoplasma mycoides, и размножались так же. Чтобы дополнительно убедиться в успехе эксперимента, ученые выделили из гибридных клеток белки, разделили их на фракции и сравнили полученную картину с тем, что получается при выделении белков из обычной Mycoplasma mycoides. Получилось то же самое. Сейчас созданные исследователями бактерии растут в лаборатории и ничем не отличаются от своих соседей из чашки Петри.

Крейг с юных лет отличался темпераментным индивидуализмом, увлекался морскими видами спорта, ветеран войны во Вьетнаме. Получил степень бакалавра по биохимии в 1972 году, степень доктора в 1975 году в Университете Калифорнии в Сан-Диего. С 1984 года работает в Национальном институте здравоохранения США (NIH). Работая в NIH, Крейг освоил методы идентификации всех мРНК, имеющихся в клетке, и начал использовать этот метод для идентификации генов человеческого мозга. Короткие фрагменты кДНК, открытые с помощью этого метода, стали называться «выявленными метками последовательностей» (англ. expressed sequence tags, EST).

фотография Джон Крейг Вентер
фотография Джон Крейг Вентер

Крейг был президентом компании Celera Genomics, занимавшейся параллельной коммерческой версией проекта «Геном человека». В этой компании в 1999 году использовался метод дробовика (англ. shotgun sequencing technology). Целью проекта было создание генетических баз данных и их коммерческое использование. Но под давлением Крейг Вентер был вынужден раскрыть генетические данные и включить их в проект Геном Человека. В конце концов, Вентеру пришлось уйти из Celera в начале 2002 года. 

Несмотря на различие мотиваций и конкуренцию, Вентер и его единомышленник Френсис Коллинз из NIH вместе объявили о составлении карты генома человека в 2000 году в присутствии Президента США Билла Клинтона.

фотография Джон Крейг Вентер
фотография Джон Крейг Вентер

В 1992 году Вентер основал Институт геномных исследований (англ. The Institute for Genomic Research (TIGR)). В настоящее время Крейг - президент Института Крейга Вентера (англ. J. Craig Venter Institute), аффилированного с Институтом геномных исследований.

Находясь всегда на острие научных прорывов и околонаучных скандалов, Крейг сейчас пытается запатентовать первый в истории человечества метод синтеза живого организма, т. н. Микоплазма лабораторная (англ.). Этот организм, по замыслу создателей, будет содержать в своем геноме минимально возможный набор генов. В 2010 году представил миру простейший биосинтетический организм, способный к размножению. Первый в мире искусственный организм (синтетическая бактерия) получил имя Синтия (англ. Cynthia).
фотография Джон Крейг Вентер
фотография Джон Крейг Вентер

С исторической точки зрения Крейг — последователь синтетической биологии, начало которой представляют собой работы над созданием гомункулуса, затем синтез квазиклеточных мезоструктур с середины XIX века до 1930-х годов. Таким образом, ряд имен Э. Геккеля, М. Траубе, Г. Г. Квинке, П. Гартинга, А. Эррера сегодня дополняет имя Крейга Вентера.

фотография Джон Крейг Вентер

 



Ссылка на оригинальную статью Искусственная жизнь



 Контакты   Поиск   Карта сайта 

create by Maple4 Site Creator 11/2019
Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru