Mokslininkai jau seniai svarstė: ar jie gali sukurti visavertę sintetinę gyvybės formą? Biologas Anthony José pristatė korinio kodo, kurio žinojimas yra būtinas norint gauti dirbtinį organizmą, sąvoką.
Šiuo metu mokslininkai dar tik pradėjo gaminti dirbtines gyvybės formas, iš naujo surinkdami vienaląsčių mikroorganizmų genomus. Visų pirma, praėjusių metų kovą viename iš specializuotų leidinių pasirodė straipsnis, kuriame mokslininkai aprašė mikoplazmos bakterijos sukūrimo procesą su kuo mažesniu genų skaičiumi. Norėdami gauti norimą rezultatą, mokslininkai pakaitomis į sunaikintą DNR įdėjo pakeisto genomo fragmentus, kurie buvo beveik perpus mažesni už originalo dydį.
Šiemet amerikiečių mokslininkams iš Johns Hopkinso universiteto pavyko gauti mielių su dirbtinėmis chromosomomis, iš kurių buvo pašalinti nenaudingi ir trūkumų turintys genai. Be to, mokslininkams pavyko sugadinti genetinį kodą, pakeitus TAG baltymų trigubus į TAA. Dėl to organizmai atsikratė papildomo fragmento, kuris tarnavo TAG kodonams.
Kai kurie tyrinėtojai bando sukurti vienaląsčius organizmus be genetinių šiukšlių, tuo pačiu metu kiti mokslininkai bando pakeisti baltymų kodavimo būdą DNR seka. Šiuo metu pažanga šia linkme yra daugiau nei kukli. Tai, kas padaryta, yra paįvairinti DNR abėcėlę. Prie keturių jau egzistuojančių nukleotidų raidžių buvo pridėtos kelios raidės. Viename iš mokslinių straipsnių kalbama apie tai, kaip tarptautinei tyrėjų grupei pavyko į E. coli genomą įterpti dirbtinius nukleotidus Y, X. Nepaisant to, kad kažkas panašaus buvo padaryta anksčiau, mokslininkams pavyko užtikrinti, kad bakterijos išlaikytų sintetinę dalį savo DNR, tačiau o sėkmingai vystosi.
Tačiau tai tik pirmas žingsnis visaverčio dirbtinio organizmo link. Kitame etape mokslininkai ketina priversti dirbtinius nukleotidus koduoti aminorūgštis. E. coli sintetiniai baltymai Y, X buvo dedami į saugią genomo dalį, už koduojančių genų sekų. Priešingu atveju naujieji peptidai paprasčiausiai sutrikdytų baltymų sintezės procesą. Ląstelė paprasčiausiai nežinotų, už kurią aminorūgštį atsakingas tas ar tas kodonas (YGC ar ATX). Biologai dar neturi sukurti naujos transportinės RNR, kuri galėtų atpažinti tokius tripletus ir įterpti tam tikrą aminorūgštį į augančią peptidų seką.
Bet net tokiomis sąlygomis tokį organizmą vargu ar galima pavadinti dirbtiniu. Tuo pačiu metu mokslininkai supranta, kokie bus kiti jų veiksmai. Sintetinis organizmas gaus ne tik naujų nukleotidų, bet ir naujų aminorūgščių, kurių arba nėra, arba ląstelės viduje yra labai retai. Mokslininkai puikiai žino, kad visus nukleotidų trigubus koduoja tik dvidešimt standartinių amino rūgščių. Tam tikromis sąlygomis į baltymą gali būti įterptos kai kurios kitos aminorūgštys, įskaitant selenocisteiną. Dėl papildomų genetinio kodo raidžių bus galima praturtinti baltymą ir suformuoti kodonus, kurie atitiks naujas amino rūgštis.
Nepaisant to, kad sintetinė biologija sulaukė tam tikros sėkmės, mokslininkai vis dar tiksliai nežino, kokia informacija yra svarbi norint gauti organizmą su tam tikromis savybėmis. DNR seka yra tik atspirties taškas. Visose augalo ar gyvūno ląstelėse yra tas pats genomas, tačiau vystantis organizmams, ląstelės yra atribotos, kitaip tariant, jos atlieka skirtingas funkcijas. Šiame procese svarbų vaidmenį vaidina antrinė (vadinamoji epigenetinė) reguliacija, kurios metu junginiai išjungia arba suaktyvina tam tikrus genus. Galų gale viena ląstelė gali transformuotis į fibroblastą, kita - į neuroną.
Merilendo universiteto biologas Anthony José tyrinėja, kaip nongenetinė informacija apibrėžia organizmą. Tyrėjas pasiūlė korinio kodo, kuris yra uždaras biologinėse molekulėse, esančiose trimatėje erdvėje, koncepciją. Šios molekulės reikalingos likusiam organizmui atkurti. Norint išsaugoti šią informaciją, nereikia visų kompleksinio organizmo ląstelių, pakaks kelių ar net vienos ląstelės. Organizmams, kurie dauginasi lytiniu keliu, tokia saugykla yra zigota (tai ląstelė, kuri susidaro apvaisinus moterišką lytinę ląstelę spermatozoidu).
Reklaminis vaizdo įrašas:
Pasak mokslininkės, norint iššifruoti ląstelių kodą, būtina ištirti visą organizmo rekonstrukcijos ciklą. Kitaip tariant, gyvo organizmo vystymąsi ir jo dauginimąsi reikia laikyti vienu procesu. Norint visiškai suprasti, kaip tai veikia, nepakanka iššifruoti DNR.
Susiformuojant zigotai, naujo organizmo formavimuisi įtakos turi ne tik iš oocito ir spermos gaunama DNR, bet ir gametos citoplazma. Gametos brendimo metu kaupiamos medžiagos (mRNR, baltymai, transkripcijos veiksniai) gali sukelti motinos poveikį. Jie yra ankstyvoje embriono vystymosi stadijoje ir netgi sugeba jį sunaikinti (tai būdinga gegužės vabalų vabalams). Šių medžiagų erdvinė struktūra taip pat vaidina tam tikrą vaidmenį. Visų pirma, jie suformuoja vabzdžių kūno ašis ir nustato moliuskų kriauklių garbaną.
Mokslininkas pasiūlys tokią schemą: ląstelė, turinti biologinių makromolekulių ir kitų junginių, sąveikaujant su maistinėmis medžiagomis, signalines molekules ir temperatūrą (tai yra išorinius veiksnius) pereina į kitą būseną, o tai savo ruožtu veikia aplinką. Panašiai visa sistema praeina tam tikrą ciklų skaičių, tuo pačiu kaupdama naujas medžiagas. Naujas etapas priklauso nuo ankstesnio, todėl jį galima nuspėti.
Jose yra susirūpinęs, kad biologai vis dar nežino viso paprasčiausio organizmo ląstelių kodo, tačiau jie, dirbdami su DNR, vis dėlto jau pradėjo kurti pusiau dirbtinę gyvybės formą. Pasak mokslininkės, tokios manipuliacijos su genetine medžiaga tam tikru mechanizmu yra panašios į dalių pakeitimą, todėl etikos požiūriu jos gali būti labai rizikingos.
Norėdami iššifruoti ląstelių kodą, biologas siūlo palyginti daugumos paprasčiausių mikroorganizmų, pavyzdžiui, vienaląsčių dumblių, kartų zigotų vidines savybes. Šiems tikslams taip pat gali būti tinkamos pusiau dirbtinės bakterijos, turinčios minimalų genomą. Ištyrus tėvo ar motinos poveikį, bus galima nustatyti reikšmingus išorinius veiksnius. Svarbių molekulių erdvinio išdėstymo tyrimas gali būti atliekamas naudojant sisteminę biocheminę ir molekulinę analizę, naudojant fluorescuojančias molekules.