Синтез геному - ключ від усіх проблем людства

Баротов, М. І. Синтез генома - ключ від усіх проблем людства / М. І. Баротов, А. Е. Кейян, Давид Бенджамін Чияна - Текст: безпосередній // Молодий учений. - № 18 (465). - С. 190-193. https://moluch.ru/archive/465/102230/ (дата звернення: 26.12.2024).

Вступ

Синтетична геноміка - це конструювання вірусів, бактерій та еухроматичних клітин з синтетичними геномами. Вона включає два основних процеси: синтез повних геномів або хромосом і завантаження цих синтетичних нуклеїнових кислот для створення вірусів або живих клітин. і еукаріотів і як це допомагає людству.

Ціль — знайти та проаналізувати електронні та літературні джерела про синтез геному, з чого все почалося, геном яких організмів повноцінно синтезували, що нам це дало і що нас чекає в майбутньому.

Результати

На основі існуючої інформації щодо синтезу геному нами було виявлено, що в даний час вчені активно працюють над синтезом геному людини, але спочатку вони почали саме з синтезу геномів, які набагато менші, ніж у людини, про які ми зібрали дані.

Коли Інститут Дж. Крейга Вентера (JCVI) поставив перед собою завдання секвенування першого в історії клітинного геному, основною метою було побачити, як можна зрозуміти життя клітини на основі вмісту в ній генів. genitalium, але незабаром стало ясно, що існує так багато генів з невідомою функцією, що на той час ця мета була недосяжна.Оскільки це був перший секвенований геном в історії, інших геномів, з якими можна було б порівняти, не було. Вони подумали, що якби в них був хоча б ще один геном, то вони могли б провести більше ідентифікацій генів і отримати чіткіше уявлення про те, як геном кодує життя. Вони вирішили секвенувати найменший з відомих клітинних геномів, вважаючи, що в ньому буде менше несуттєвих генів, що допоможе розуміти перший геном. Таким чином, був секвенований другий геном M. genitalium, який мав найменший відомий геном з усіх видів, здатних до незалежного зростання. Знову ж таки, розчаровувало те, що в другому геномі було не так багато генів, які б перекривалися з першим геномом. Стало ясно, що для отримання чіткого розуміння життя на рівні геному потрібно кілька десятиліть роботи в цій новій галузі порівняльної геноміки. Керуючись роботами Гарольда Моровіца, команда JCVI вирішила повернутися до видів мікоплазм як відправна точка для побудови мінімальних клітин. У 2002 році в JCVI було розпочато дві спроби, спрямовані на те, щоб зрештою забезпечити можливість проектування, конструювання та завантаження мінімізованого геному M. genitalium. Одна команда розробила вдосконалені методи синтезу ДНК, які б сконструювати синтетичний геном M. genitalium об'ємом 583 кб(баз — 1000 нуклеотид). Інша команда намагалася розробити план завантаження синтетичного геному. Синтетичний геном M. genitalium був створений, починаючи з касет розміром 5 кб.Вони були зібрані у п'ять етапів з використанням комбінації методів ферментативної сполуки in vitro та рекомбінації in vivo у дріжджових клітинах. Клони проміжних продуктів були перевірені на послідовність у міру збирання. План полягав у тому, щоб встановити геном M. genitalium, що містить маркер стійкості до тетрацикліну, в клітину Mycoplasma pneumoniae, а потім, після того, як ці дві клітини генома встигнуть розділитися, тільки клітини, що містять геном M. genitalium, переживуть лікування антибіотиками. M. pneumoniae тісно пов'язаний з M. genitalium. Усі гени M. genitalium, крім пари несуттєвих, мають ортологічні аналоги в геномі M. pneumoniae. Таким чином, здавалося розумним припустити, що геном M. genitalium, швидше за все, функціонуватиме у цитоплазмі свого близького родича. Однак усі спроби завантажити ізольовані геноми M. genitalium виявилися безуспішними. Через труднощі, пов'язані з роботою з M. genitalium, вчений JCVI Керол Лартіг спробувала розробити необхідну технологію, використовуючи більш податливий набір близьких видів мікоплазм. Після двох років експериментів їй вдалося встановити ізольований геном Mycoplasma mycoides у клітину Mycoplasma capricolum. Після відбору антибіотиків вона виділила клітини, що містять лише повні геноми M. mycoides. M. mycoides і M. capricolum - дуже близькі споріднені види, які мають геноми ≈1 Мб і які швидко ростуть. Це швидше зростання значно прискорило темп експериментів Лартига. Лартіг назвав цей процес трансплантацією геному. Через два роки Лартиг та ін., 2009, повідомили про трансплантацію геному M. mycoides, який був клонований як центромірна плазміда дріжджів, у клітину M.capricolum, єдиний ген рестрикційного ферменту якого було порушено. Оскільки M. mycoides кодує той же ген рестрикційного ферменту, що і M. capricolum, коли ізольовані геноми M. mycoides були трансплантовані до M. capricolum, ділянки CCATC були метильовані і не були порушені. Для трансплантації геномів M. mycoides, виділених із дріжджів, було важливо, щоб фермент рестрикції M. capricolum був інактивований. На жаль, інтенсивні зусилля щодо адаптації методу трансплантації геному M. mycoides-M. capricolum для встановлення геному M. genitalium шляхом міжвидового перенесення в M. pneumoniae або внутрішньовидового перенесення в інший штам M. genitalium не мали успіху. У 2009 році було вирішено відмовитися від проекту M. genitalium і замість цього синтезувати та встановити геном M. mycoides. Здобуті уроки та вдосконалення в технології складання ДНК призвели до того, що синтез геному M. mycoides обсягом 1,079 Мб зажадав лише частки однієї людини протягом кількох місяців порівняно з роками, необхідними для розробки методів і завершення складання M. genitalium. Геном був зібраний у три етапи шляхом трансформації та гомологічної рекомбінації у дріжджах з 1078 касет ДНК розміром 1 кб. Геном був трансплантований для отримання першої клітини із хімічно синтезованим геномом. Ця синтетична бактерія мала назву JCVI-syn1.0. Наступним кроком у спробі сконструювати мінімальну бактеріальну клітину було проведення транспозонного бомбардування для ідентифікації суттєвих та несуттєвих генів у M. mycoides. Це показало, що близько половини генів M. mycoides були несуттєвими.Грунтуючись на цих результатах, був сконструйований редукований геном і синтезований з восьми сегментів, що перекриваються, так само, як при побудові JCVI-syn1.0. Потім було сконструйовано вісім різних версій геному M. mycoides, кожна з яких складалася з іншого редукованого сегмента геному і семи сегментів дикого типу. Всі вони були пересаджені, і всі призвели до життєздатних трансплантатів. Це вказувало на те, що з жодного з сегментів не було видалено жодного істотного гена. У той час як кожен із восьми скорочених сегментів геному був індивідуально життєздатний, повністю зведений до мінімуму геном не дав жодної успішної трансплантації, що вказує на те, що пари несуттєвих генів, розташованих у різних сегментах геному, які обидва кодують білки, що виконують одну і ту ж важливу функцію. Додаткові раунди транспозонного бомбардування частково зведених до мінімуму геномів сприяли створенню нового скороченого геному, який можна було б трансплантувати.

Іншим найбільш широко відомим прикладом синтетичної геноміки, що призводить до створення організмів із синтетичними геномами, є проект «Синтетичний геном дріжджів» Sc2.0, більш відомий як проект «Дріжджі 2.0». Члени цього міжнародного консорціуму з 21 установи спроектували та створили синтетичні версії хромосом Saccharomyces cerevisiae. У перероблених синтетичних хромосомах відсутні додаткові копії генів тРНК, інтронів і транспозонів, що призводить до більш ефективного синтезу хромосом при поетапній реконструкції молекул ДНК з використанням гомологічної рекомбінації, а також забезпечує основу для дослідження ролі мобільних елементів у біології.Інші зміни включають заміну стоп-кодону TAG/TAA, що дозволяє використовувати нестандартні амінокислоти, і вставку численних ділянок loxPsym для забезпечення скремблювання геному, що забезпечує еволюцію, що індукується, і скорочення геному. У сукупності вже готові хромосоми дріжджів 2.0 використовуються для вивчення численних питань щодо функціонування та еволюції хромосом дріжджів та еукаріотів. У 2022 році консорціум Sc2.0 повідомив про створення штаму дріжджів, що кодує всі 6,5 з цих синтетичних хромосом, із раніше зареєстрованих штамів, які містили лише одну синтетичну хромосому. Це було досягнуто за допомогою методу, який вони назвали “Перехресне дублювання”. Працюючи з цим штамом, команда дріжджів 2.0 виявила невідомі взаємодії між синтетичними хромосомами, що пов'язують регуляцію транскрипції, метаболізм інозитолу та кількість tRNASerCGA.

Штучні хромосоми ссавців можна було використовувати для створення протиракових препаратів на клітинній основі або змінювати геноми тварин таким чином, щоб вони виробляли олюднені органи або фармацевтичні препарати. Штучні хромосоми рослин могли б забезпечити отримання покращених продуктів харчування або рослин з новими метаболічними шляхами, що вимагають великої кількості доданих генів. Нещодавно з'явилися нові підходи до створення повністю синтетичних штучних хромосом ссавців. Найважливішими проблемами для цієї технології є створення функціональних синтетичних центромірів та забезпечення можливості менделевського успадкування синтетичних хромосом за допомогою мейотичної передачі. Мейотична передача синтетичних хромосом, можливо, є складнішою проблемою.В даний час не відомо про будь-які спроби створити синтетичні хромосоми ссавців, які справді функціонують як хромосоми в мейозі. Дослідження з використанням урізаних природних хромосом рослин показали, що маленькі хромосоми не спаровуються належним чином при мейозі. Можливим вирішенням цієї проблеми є конструювання хромосом в такий спосіб, щоб сприяти рекомбінації сестринських хроматид. Синтетичні хромосоми, розмір яких може перевищувати 10 Мб, потім можна було б обережно перенести, щоб не порушити штучну хромосому, вищим еукаріот шляхом злиття сферопластів дріжджів з клітиною-мішенню, використовуючи поліетиленгліколь (PEG) для опосередкування слія. Таким чином, ДНК не обов'язково перетинати будь-які клітинні мембрани в процесі перенесення.

Висновок

Синтетична геноміка — все ще молода область, де все ще робиться обмежена кількість зусиль. Сподіваємося, що синтетичні клітини стануть більш здійсненними завдяки новим підходам до синтезу ДНК. Якщо одночасно можна буде створювати та тестувати тисячі версій, область просуватиметься вперед принаймні значно швидше. При всьому регулюванні на рівні генів і геномних систем дизайн значною мірою залежатиме від методу проб і помилок і здатності швидко тестувати кілька версій. Проектування та конструювання геному може призвести до нової промислової революції у виробництві харчових продуктів та хімікатів. Це матиме ключове значення для розробки клітинних механізмів, що обмежують життєздатність синтетичних організмів лабораторними та виробничими установками.Аналогічним чином зміна генетичного коду синтетичних організмів може усунути побоювання з приводу того, що потенційно небезпечні гени в синтетичному штамі будуть горизонтально перенесені в природні організми і експресуватися.

1. Розповсюдження та перепрограмування genetic code//Nature. 2017-P. 53–60
2. Design of synthetic yeast genome// Science. 2017 - P. 1040-1044
3. Total synthesis of Escherichia coli з recoded genome// Nature. 2019-P. 514–518
4. Replicating мініхромосоми як новий інструмент для пластику genome engineering// Nat. Plants. 2021-P. 932-941
5. Human artificial chromosome with regulated centromere: інструмент для genome and cancer studies. //ACS Synth. Biol. 2018-P. 1974-1989
6. The Bitome: digitized genomic features reveal fundamental genome organization// Nucleic Acids Res. 2020 - P. 10157-10163
7. In vitro self-replication і multicistronic expression of великі synthetic genomes // Nat. Commun. 2020 - P. 904
8. Genome-wide Synthetic microbe has fewest genes, but many mysteries// Science. 2016 - P. 1380-1381
9. De novo DNA synthesis using polymerase-nucleotide conjugates// Nat. Biotechnol. 2018 - P. 645-650
10. Yeast 2.0-з'єднує доти в виконанні світової першої функціональної synthetic eukaryotic genome// FEMS Yeast Res. 2018 - P. 18

Основні терміни (генеруються автоматично): JCVI, ген, геном, клітина, бувальщина, синтез генома, синтетичний геном, хромосома, гомологічна рекомбінація, штучна хромосома ссавців.

Чи можна створити хромосому?

Портал створений за підтримки Федерального агентства з друку та масових комунікацій.

Синтетична геноміка: за півкроку від «елемента життя»

Кандидат хімічних наук Ольга Бєлоконєва.

Американські дослідники вперше сконструювали «в пробірці» повний геном бактерії та впровадили його в оболонку бактерії іншого виду, отримавши при цьому повноцінну живу клітину, здатну до розмноження. Тепер на черзі — створення життєздатного організму із мінімальним набором генів.

Те, що я не можу створити,
Я не в змозі зрозуміти.
Річард Фейнман, лауреат Нобелівської премії з фізики

Зазвичай хіміки, що вивчають природні сполуки, у своїй діяльності керуються наступною логікою: спочатку знаходять нову речовину в природі, потім визначають її функції та структуру і врешті-решт намагаються синтезувати цю сполуку в лабораторії, щоб порівняти властивості природної сполуки та її синтетичного аналога. Тільки так можна довести, що речовина даної хімічної структури має певні властивості. Але в генетичних маніпуляціях такий підхід довгий час не працював — структура ДНК була вже відома, але завдання не вдавалося вирішити нікому.

Бізнес, що творить науку

Ветеран в'єтнамської кампанії американець Крейг Вентер займався біохімією, отримав науковий ступінь, але надовго у лабораторних стінах не затримався. Молодого дослідника приваблював бізнес. 1998 року він взяв участь у створенні біотехнологічної компанії Celera Genomics. На момент створення компанії вже працювала розшифровка геному живих істот, у тому числі й людини. Але прогрес був невеликий через недосконалість технології секвенування (визначення нуклеотидної послідовності) ДНК. У складі команди дослідників Вентер взяв участь у створенні нового способу секвенування - способу «дробовика» (shotgun).За допомогою цього вже через два роки геном людини був розшифрований повністю. Вентер хотів продавати результати дослідження компанії, але наукова спільнота висловила невдоволення, і йому довелося поступитися. Він виклав усі результати розшифровки геному в інтернеті та пішов із Celera Genomics, створивши новий інститут імені самого себе.

Одним із піонерських починань інституту Крейга Вентера у 2000-ті роки стали так звані метагеномні проекти. Експедиції, організовані інститутом, проводили популяційний аналіз геному різних організмів, що у Саргассовом та інших морях. Використовуючи геномні технології, співробітникам вдалося описати генетичну різноманітність підводного царства, відкривши при цьому тисячі нових генів та нових видів живих істот.

Тепер, коли хімічна структура багатьох складних геномів була відома, за логікою, треба було зайнятися синтезом штучного генома, що зробив Вентер. Іншою ідеєю Вентера стало створення життєздатного організму із мінімальним набором генів. Таку генетичну одиницю цілком можна назвати «елементом життя» — «мінімальної» клітиною. За аналогією в хімії такою ж найпростішою одиницею є атом водню.

«Мінімальної» клітини поки що не існує, а організм із синтетичним геномом вже живе та розмножується в лабораторії Інституту Крейга Вентера. Це звичайна бактерія, яка відрізняється від інших лише тим, що її ДНК синтезовано "в пробірці".

Від початку робіт до історичної публікації у травні 2010 року в журналі «Science» під назвою «Створення бактеріальної клітини, яка контролюється хімічно синтезованим геномом», пройшло довгих 15 років, і коштував проект 40 мільйонів доларів.Цьому великому науковому досягненню передував інший успіх — 2003 року команді Вентера вдалося створити вірус із штучним геномом.

Міжнародною командою успішних дослідників двох відділень інституту - в Роквіллі (штат Меріленд) і в Ла Йолла (штат Каліфорнія) - крім Вентера керують два інших видатних вчених. Один із них — нобелівський лауреат 1978 року Гамільтон Сміт. Нобелівську премію він отримав за відкриття, яке започаткувало епоху хімічних маніпуляцій з геномом: він виділив рестриктази — ферменти, що розрізають молекулу ДНК на окремі фрагменти. Інший керівник робіт – видатний мікробіолог, представник відомої наукової династії Клайд Хатчісон III.

Синтетична ДНК, що складається з 1,08 мільйона нуклеотидів, стала найдовшою молекулою, синтезованою будь-коли в лабораторних умовах. Перша історія синтетична клітина містить повністю штучну хромосому, синтезовану з хімічних компонентів за комп'ютерної програмі. Це не технології генетичної інженерії, коли вченим вдавалося змінити чи доповнити геном живих істот кількома генами чи набором генів, це — повна пересадка всього геному.

Трансплантація геномів

Експеримент створення штучного життя полягав у наступному: вчені синтезували геном однієї бактерії і впровадили їх у клітину бактерії іншого виду. Отриманий організм із оболонкою бактерії-реципієнта Mycoplasma capricolum виявився ідентичним бактерії-донору – Mycoplasma mycoides. Так вперше достовірно було показано, що ДНК справді містить повну інформацію про роботу всієї живої клітини.

Отримані гібриди виглядали, росли та розмножувалися так само, як Mycoplasma mycoides.Ще одна важлива ознака того, що це була саме Mycoplasma mycoides — сконструйована бактерія синтезувала білки, властиві саме цьому виду. Щоправда, від природної синтетична бактерія таки відрізняється. Жити і розмножуватися вона може поки що лише в лабораторії, у спеціальному поживному середовищі, в природних умовах бактерія нежиттєздатна.

Мікоплазми - досить велика (близько 180 видів) група паразитичних бактерій, що викликають різні хвороби у рослин, тварин і людини. Вони мають ряд властивостей, які роблять їх зручним об'єктом для подібних досліджень. На відміну від переважної більшості інших бактерій з маленькими геномами, мікоплазми можуть жити поза клітинами господаря, тому їх можна вирощувати в лабораторії. Щоправда, мікоплазми постійно потребують інтенсивному харчуванні, оскільки в них відсутні гени, необхідні синтезу багатьох життєво важливих речовин. Нарешті, клітини мікоплазм не мають ядра, їхній генетичний матеріал розподілений у цитоплазмі. Вони оточені лише тонкою та еластичною плазматичною мембраною, через яку досить легко впровадити компоненти чужорідного геному.

Бактерія-паразит Mycoplasma mycoides була обрана як донора насамперед через те, що в неї дуже маленький геном — близько мільйона нуклеотидів (для порівняння, в геномі людини їх 3 мільярди). Але й такий «короткий» геном отримати непросто, тому ДНК синтезували частинами, які потім з'єднали разом. Молекулярний конструктор збирали в клітинах кишкової палички - E.coli, а потім у клітинах дріжджів. І лише після цього синтетичну ДНК ввели у клітину Mycoplasma capricolum.

Часто запитують, чому не можна було помістити штучний геном усередину своєї клітини? Тому що всередині цієї клітини залишалися характерні для неї білки, а отже, результати експерименту можна пояснити їх наявністю. Тобто виникла б невизначеність в інтерпретації результату.

Для чого потрібні синтетичні бактерії?

Реакція на дослідження у науковому співтоваристві неоднозначна. Багато хто вважає, що про практичне застосування технології говорити передчасно: одна справа — програмувати без'ядерні бактерії-прокаріоти, а зовсім інша — створювати штучні хромосоми ядерних клітин еукаріотів, тобто клітин всіх рослин, тварин та людини. При адаптації технології до ядерних клітин виникає дуже багато питань: як перенести ДНК в ядро, як створити і трансплантувати неядерну генетичну інформацію тощо.

Проте Вентер вважає, що виконані дослідження важливі для фундаментальної науки, оскільки відкривають нові перспективи у вивченні походження життя та пошуку відповіді на питання, які гени відповідають за життя та розмноження живої істоти.

Робота Вентера обіцяє перспективи створення організмів із повністю заданими властивостями та функціями. Щоправда, це справа доволі віддаленого майбутнього. Поки що вченим вдалося «лише» реалізувати генетичну програму, що вже існує в природі. Але все ж таки перспективи синтетичної геноміки величезні. Адже так привабливо - змінюючи генетичну програму на свій розсуд, створювати синтетичні бактерії-фабрики, здатні виробляти ліки, поживні білкові речовини, біопаливо, очищати воду від забруднюючих речовин і багато чого іншого.

Після успішного створення першого штучного організму команда Вентера, та й не лише вона, сконцентрувала зусилля на здійсненні іншого проекту, що логічно випливає з цього досягнення. Йдеться про створення клітини, що містить тільки гени, необхідні підтримки життя в її найпростішій формі, тобто «мінімальний» геном.

Визначення «мінімального» геному, що забезпечує всі необхідні функції, які дозволяють одноклітинному організму існувати в певному середовищі, — не пусте питання. Вирішення цієї проблеми необхідне розуміння походження життя Землі, що включає вивчення шляхів генетичної еволюції і механізму походження геномів як таких. З іншого боку, «мінімальна» клітина стане базисом вивчення всіх генів, необхідні життєдіяльності.

Роботи у цьому напрямі ведуться в основному з бактеріями роду Mycoplasma. Геноми мікоплазм, як говорилося, дуже малі (від 580 до 1400 тисяч пар підстав) і добре вивчені. Найкоротший геном у Mycoplasma genitalium. Його довжина — близько 580 тисяч пар основ, які становлять 485 генів.

Запропонований гіпотетичний мінімальний набір генів (за останніми розрахунками групи Вентера - від 310 до 388 генів) повинен включати такі життєво важливі генетичні системи мікроорганізмів, серед яких: гени трансляції, реплікації, репарації, транскрипції; гени, що контролюють анаеробний метаболізм; гени біосинтезу ліпідів; гени системи транспортування білків; набір генів, які забезпечують транспорт метаболітів; повний набір генів утилізації нуклеотидів та гени їх біосинтезу. Гени біосинтезу амінокислот мікроорганізмам-паразитам не потрібні.

Вивчаючи геноми мікоплазм, Крейг Вентер та його колеги дуже близько підійшли до розуміння того, що має бути «мінімальним» геномом майбутніх штучних мікробів. Як заявлено у вже поданому ними патенті, "мінімальний" геном - основний будівельний блок або, точніше, основне "шасі" для створення штучних організмів - складається з менш ніж 400 генів. Впроваджуючи «мінімальний» геном у клітину і додаючи до неї інші гени, дослідники мають намір створювати найпростіші організми з новими, заданими наперед властивостями.

Вчені США створили першу живу синтетичну клітину

Мікроб, що вийшов в результаті, виглядав і поводився в повній відповідності з тим "диктатом", який здійснювався через синтезовану ДНК, тобто як би перетворився на мікроб іншого виду.

Фахівці сподіваються, що згодом вони зможуть створювати бактеріальні клітини, які будуть виробляти медикаменти та паливо та навіть, можливо, абсорбувати парникові гази.

Ця подія, звіт про яку публікує журнал Science, називають проривом у науці, проте скептики кажуть, що синтез живих організмів спричиняє чималий ризик.

Генетичний код

Роботою керував доктор Крейг Вентер, творець інституту генних досліджень із відділеннями в американських штатах Меріленд та Каліфорнія. Раніше він із колегами вже створював синтетичний геном бактерії та пересаджував геном однієї бактерії в іншу.

Навіть деяких вчених турбує те, що у нас недостатньо засобів для вимірювання ризиків, які можуть являти собою такі нові організми, коли вони виявляться "на волі"

Сюзан Воттс,
редактор відділу науки Бі-бі-сі

Тепер же вчені поєднали обидва методи з метою створення "синтетичної клітини" - так вони самі називають свій витвір, незважаючи на те, що справді синтетичним є не вся клітина, а лише її геном.

Доктор Вентер порівняв цю роботу з написанням програмного забезпечення для клітини: вчені скопіювали геном існуючої бактерії, потім розшифрували його, розклали по поличках усі складові, а потім за допомогою "синтезуючої машини" хімічним шляхом виготовили копію.

"Тепер ми отримуємо можливість брати нашу синтетичну хромосому і трансплантувати її в клітину-реципієнт, тобто в інший організм, - пояснює доктор Вентер в інтерв'ю Бі-бі-сі. - Як тільки ця нова програма впроваджується в клітину, клітина її зчитує та перетворюється у той вид, який прописаний у цьому генетичному коді.

Нова бактерія відтворила себе понад мільярд разів; в результаті з'явилися її копії, що містять синтетичну ДНК та підконтрольні їй.

"Вперше синтетична ДНК взяла на себе повний контроль над клітиною", – каже доктор Вентер.

Нова промислова революція?

Він та його колеги сподіваються з часом навчитися проектувати та будувати нові бактерії, які виконуватимуть корисні для людини функції.

[Ці технології] дозволять нам відірватися від нафтової соски і хоча б частково скоротити шкоду навколишньому середовищу

Крейг Вентер, автор дослідження

"Я думаю, потенційно це нова промислова революція, - каже вчений. - Якщо ми зуміємо змусити клітини виробляти те, що нам потрібно, вони дозволять нам відірватися від нафтової соски і хоча б частково скоротити шкоду навколишньому середовищу, вловлюючи вуглекислоту".

Доктор Вентер та його співробітники вже працюють у союзі з фармакологічними та паливними компаніями над створенням хромосом для бактерій, які зможуть виробляти паливо та вакцини.

Скептики, однак, попереджають: не варто перебільшувати потенційних вигод синтезу організмів.

Так, доктор Хелен Уоллес із британської організації Genewatch UK, яка спостерігає за дослідженнями в галузі генетики, заявила в інтерв'ю Бі-бі-сі, що синтетичні бактерії можуть бути небезпечними.

"Якщо випустити нові організми в навколишнє середовище, шкода може вийти більше, ніж користі, - каже вона. - Випускаючи їх у зони забруднень - з метою очищення, - ви, по суті, створюєте інше забруднення. Ми не знаємо, як такі організми поведуться на волі".

Червивий фрукт?

При цьому доктор Уоллес звинувачує доктора Вентера в тому, що намагається замовкнути ймовірні проблеми. "Він не бог, - пояснює вона. - Він взагалі цілком собі людина, він намагається домогтися того, щоб у його технологію інвестували кошти, і уникнути можливих обмежень на її використання".

На це доктор Вентер відповідає, що він сам "ініціює дискусії" щодо регулювання цієї відносно нової наукової сфери та про етичні норми його діяльності.

У майбутньому [ці технології] можуть використовуватися для створення найпотужнішої біозброї.

Професор Джуліан Савулеску

"У 2003 році, коли ми зробили перший синтетичний вірус, він став об'єктом пильного розгляду в сенсі етичності його використання і пройшов усі щаблі, аж до Білого дому, - нагадує вчений. - Крім того, наші роботи ретельно перевірялися, в тому числі і в Національної академії наук [США], а результати перевірок вилилися до детального звіту щодо цієї нової області.Ми вважаємо ці проблеми дуже важливими та закликаємо до продовження дискусій, у яких мають намір брати участь”.

Доктор Держ Міклем, генетик із Кембриджського університету у Великій Британії, називає досягнення американських колег "безумовною віхою". Однак, додає він, "вже є велика кількість простих, недорогих, ефективних та зрілих методів генетичної інженерії цілого ряду організмів. Таким чином, на сьогоднішній день цей підхід навряд чи витіснить існуючі методики генної інженерії".

Що стосується етичних дискусій навколо синтетичного, чи штучного життя, то вони продовжуватимуться.

Професор Джуліан Савулеску із Центру практичної етики при Оксфордському університеті зазначає: ця галузь науки знаходиться "у віддаленому майбутньому, але вона є реальною і важливою".

"Але й ризики теж безпрецедентні, - продовжує експерт. - Потрібні нові стандарти оцінки ризиків такого роду радикальних досліджень та захисту від нецільового їх використання у військових чи терористичних цілях. У майбутньому вони можуть використовуватися для створення найпотужнішої біозброї, яку тільки можна собі уявити. Завдання у тому, щоб з'їсти фрукт, але з черв'яка”.

Синтез живої клітини: як це було

Вчені розшифрували код хромосоми клітини бактерії, прочитавши кожну букву генетичного коду за допомогою комп'ютера.

Потім хромосому вклали в бактеріальну клітину, яка почала ділитися. Синтетичну бактерію можна використовувати для створення нових видів палива та ліків