Искусственная жизнь, ауторепродуктивная синтетическая ДНК

Искусственная жизнь, ауторепродуктивная синтетическая ДНК

Представьте бактерии, начинённые искусственной ДНК, которую приспособили, чтобы создать противомалярийную вакцину — что уже сейчас происходит в Калифорнии. А теперь представьте бактерии с синтетическими генами, благодаря которым эти бактерии подсвечиваются, когда в питьевой воде обнаружены паразиты — в Имперском колледже Лондона было доказано, что это работает[87].

Вся жизнь на Земле зависит от нуклеиновых кислот — ДНК и PHК. ДНК — это код жизни, скрученные цепочки, которые содержат генетическую информацию обо всём живом на Земле. По сути в её основе четыре базовые молекулы, длинный полимер, в котором сахар связан посредством фосфатной группы — аденина, гуанина, тимина и цитозина, лучше известные по первым буквам латинских названий — A, G, Т и С. Именно их порядок и несёт генетическую информацию.

И поскольку эти молекулы хорошо известны, их можно синтезировать и перестроить для создания абсолютно новых генов.

Фосфат может быть модифицирован при помощи атома серы, заменяющего кислород, а получившаяся молекула всё равно будет способна образовывать пару с нормальными нуклеиновыми кислотами. Такие синтетические молекулы на самом деле могут быть использованы нормальной клеточной системой, если их ввести в бактерию, что создаёт расширенный генетически код[88].

В результате одного из величайших прорывов в новейшей истории учёные создали синтетический геном, способный к ауторепродуктивности. Они взяли клетку и модифицировали гены, вставив ДНК из другого организма. И эта бактерия воспроизвела саму себя, тем самым создав второе поколение синтетической ДНК.

Клетка полностью получена из синтетической хромосомы, сделанной из четырёх бутылочек с химическими веществами при помощи химического синтезатора на основе информации из компьютера[89].

Этот организм будет делать именно то, что задумали учёные: живое существо, но под контролем Человека.

Если XIX век был веком революции покорения энергии из ископаемого топлива, а XX век — веком эксплуатации силы данных и информации, то этот век станет веком подчинения законов природы[90].

Удивительно во всём этом следующее: данную клетку собрали и зажгли в ней жизнь в лаборатории. Эта технология помогла человечеству переступить черту. Это поворотный пункт, который ознаменовал пришествие новой науки под названием «синтетическая биология», основанной на стремлении к тому, чтобы однажды стало возможным спланировать (to design) и изготовить человека.

Другими словами, вы можете взять ДНК чего угодно на нашей планете и полностью на основе неживых веществ создать ранее не существующие организмы.

Учёные создают новые формы жизни, но в то же время мы создаём такие формы жизни, которые иммунная система человека и мир вокруг никогда доселе не встречали[91].

В связи с этим вновь встаёт извечный вопрос о значимости жизни — что такое жизнь, почему она так важна и какую роль должны играть люди в её будущем.

Синтетические гены были введены в бактерию, из которой была удалена её собственная первоначальная ДНК. Такие ДНК и РНК заменители носят собирательное название «ксенуклеиновая кислота» (КсНК).

Одна из примечательных характеристик КсНК состоит в том, что они не поддаются биохимическому разложению. Исследователи также разработали энзимы, которые могут синтезировать КсНК из ДНК-матрицы, а также и другие энзимы, которые могут провести «обратную транскрипцию» КсНК в ДНК. Это означает, что они могут хранить и копировать данные точно так же, как и ДНК.

Эксперты подвергли молекулу КсНК искусственному естественному отбору в лабораторных условиях, введя в генетический код мутации. Позволив разным версиям молекулы конкурировать между собой за присоединение в другой молекуле, команда исследователей в результате получила форму, которая связывалась с целью очень точно и специфически — точно так же, как ожидалось бы от ДНК в тех же условиях. Таким образом, КсНК стала единственной известной, помимо ДНК и РНК, молекулой, которая способна к эволюции по Дарвину. Наследственность — хранение и передача информации — и эволюция, две принципиальные особенности жизни, теперь выполнимы не только в ДНК и РНК, но и в других полимерах[92].