Вчені створили перше штучне жива істота

Створено першу живу істоту з синтетичним геномом

25.05.10 | Генетика, Олександр Марков |

Бактерії з хімічно синтезованим геномом (на фото) швидко розмножуються і зовні практично не відрізняються від «диких» бактерій Mycoplasma mycoides. Зображення з обговорюваної статті в Science

Співробітники інституту Крейга Вентера (J. Craig Venter Institute) повідомили про успішне створення перших мікроорганізмів зі штучним геномом. Зібраний з хімічно синтезованих фрагментів ДНК геном взяв під контроль живі бактеріальні клітини, в які його впровадили, після чого всі їх властивості стали відповідати містяться в ньому «інструкцій». Це досягнення, на яке було витрачено 40 млн доларів і 15 років роботи, дозволяє сподіватися, що не за горами створення мікробів з потрібними людині властивостями, в тому числі ефективних виробників вакцин, антибіотиків і дешевого палива.

В ході подальшої роботи було показано, що з приблизно 500 генів M. genitalium більше сотні не є життєво необхідними. Їх можна поодинці видаляти або виводити з ладу, і це не позначається на життєздатності бактерії. Ці дослідження дозволили приблизно окреслити мінімальний набір генів, необхідний для підтримки життя і розмноження бактерії в лабораторних умовах.

Надалі команда Вентера відмовилася від M. genitalium як основного об'єкта, тому що ця бактерія занадто повільно розмножується. Вчені переключилися на більш швидко зростаючий вид - M. mycoides. Його геном був узятий за основу при проектуванні перших штучних геномів, а на роль реципієнта (бактерії, в яку будуть впроваджувати синтетичний геном) вибрали ще один вид мікоплазм - M. capricolum.

Вентер і його колеги розробили ефективну, хоча і трудомістку технологію такої збірки. Спочатку замовляються потрібні фрагменти ДНК з перекриваються 80-нуклеотидними кінцевими ділянками. Потім десяток сусідніх фрагментів впроваджують в дріжджові клітини, де завдяки наявності перекриваються решт відбувається їх об'єднання в правильному порядку. Отримані більші фрагменти ДНК переносять в кишкову паличку, розмножують, потім знову впроваджують в дріжджі, де відбувається їх об'єднання в ще більші фрагменти, і так далі.

У підсумку всі труднощі залишилися позаду, і 20 травня на сайті журналу Science з'явилося сенсаційне повідомлення про створення перших живих істот з синтетичним геномом. Як і в минулих дослідах з пересадки генома, клітини-реципієнти повністю перебудувалися, підкорившись інструкціям, записаним в їх нової синтетичної хромосоми. У них не залишилося нічого від вихідних бактерій M. capricolum: все білки і все властивості клітин стали відповідати новому геному.

Колонії бактерій з синтетичним геномом (вгорі) пофарбовані в синій колір, тому що їх геном містить ген lacZ, що кодує фермент бета-галактозидазу. У живильному середовищі є речовина X-gal, перетворюється цим ферментом в синій барвник (5,5 # '- дібромо-4,4 #' - дихлоро-індиго). «Дикі» бактерії M. mycoides (внизу) не мають цього гена, тому їх колонії залишаються білими. Малюнок з обговорюваної статті Gibson et al. в Science

Чи можна називати цих бактерій «синтетичними», «штучними» - питання швидше філософське, ніж біологічний. Деякі експерти вважають, що не можна, тому що цитоплазма бактерії-реципієнта, в яку був вставлений штучний геном, що не була синтетичною. Вентер вважає, що можна, тому що після пересадки цитоплазма повністю перетворилася відповідно до нового геномом. Адже генетичне «програмне забезпечення», на відміну від комп'ютерного, сама створює собі все необхідне «залізо». Власне, в прямому експериментальному доведенні цього принципу (в якому біологи і без того були впевнені на основі більш непрямих фактів) і полягає основна філософське і світоглядне значення робіт команди Вентера.

З «синтетичних мікробів» виділили багатостраждальний геном і отсеквеніровалі його, щоб зрозуміти, що ж в результаті вийшло. Було знайдено кілька мутацій (нуклеотидних замін), що виникли в ході складання, які, мабуть, не будуть впливати на життєздатності бактерій. Один ген, який не є життєво необхідним, був виведений з ладу мобільним генетичним елементом (транспозони), характерним для E. coli. Транспозон встиг вбудуватися у фрагмент синтетичного генома, коли той піддавався клонування в кишкової палички. Ще один ген вийшов з ладу через випадково виниклої дуплікації (подвоєння) фрагмента ДНК завдовжки в 85 нуклеотидів. В цілому в синтетичному геномі видалено або зіпсовано 14 генів, наявних у «диких» M. mycoides.

Важливість даної роботи в тому, що вона показала принципову можливість цілеспрямованого проектування мікроорганізмів і технічну здійсненність всіх етапів процесу. Для першого разу серйозних змін в текст генома M. mycoides вносити не стали, але все ще попереду. В принципі, тепер можна проектувати геном на комп'ютері, переводити його в формат ДНК і завантажувати генетичну програму в цитоплазму живої клітини. Виконання почнеться автоматично.

У методики, розробленої Вентером і його колегами, поки багато обмежень. Після трансплантації геному протягом якогось часу в бактеріальної клітці присутня суміш «старих» білків, закодованих в геномі клітини-реципієнта, і «нових», закодованих в імплантованому геномі. Очевидно, ці білкові комплекти не повинні конфліктувати один з одним, щоб клітина могла пережити перехідний період. Що буде, якщо вставити в M. capricolum геном, сильніше відрізняється від її власного, ніж геном близького виду M. mycoides? Швидше за все, в недалекому майбутньому ми дізнаємося про це з нових статей Вентера і його колег.

Див. також:
Перша в світі операція з пересадки генома дозволила перетворити один вид бактерій в інший,

Американський вчений Дж. Крейг Вентер повідомив, що зумів сконструювати живу клітину, використовуючи штучну ДНК. Іншими словами, людина вперше своїми руками створив життя.

Протоієрей Олександр Борисов. настоятель храму святих Косьми і Даміана в Шубіна, зазначив, що, за його відомостями, мова йде не про живій клітині як такої.
«Справа в тому, що в реально існуючу бактерію вдалося« вбудувати »синтезовану ДНК, і вона« заробила ». Таким чином, вдалося створити новий вид бактерій. Була вирішена надзвичайно важке завдання. Як було сказано, на її рішення пішло п'ятнадцять років, і було витрачено сорок мільйонів доларів. Вирішення цього завдання відкриває перспективи створення нових видів бактерій із заздалегідь запрограмованими властивостями », - сказав він.
«Зрозуміло, як і будь-яке відкриття, воно несе в собі як позитивні, так і негативні перспективи. Так, воно може привести до створення нових потужних інфекцій, нового бактеріологічної зброї. Але до цього, по-моєму, ще дуже далеко. Проте, правильно вчинив президент США Обама, закликавши винести цьому відкриттю етичний вердикт », - додав протоієрей.

Священик Георгій Рощин. зам. попер. відділу МП із взаємин Церкви і суспільства, вважає, що не варто поспішати з висновками з приводу заяви американського вченого.
«Звичайно, це дуже значуща подія в науковому житті. Але не варто заздалегідь робити далекосяжних висновків. Будемо стежити за продовженням досліджень. Адже будь-яке таке досягнення приховує за собою проблеми, які можуть постати перед людством. І про це Церква говорить, коли закликає наукове співтовариство, вчених, що працюють над ризикованими проектами, думати про моральної складової їх відкриттів », - підкреслив він.
«Церква вітає наукові винаходи, які сприяють лікуванню тих чи інших захворювань. Але якщо дослідження приведе до того, що людина з огидною самовпевненістю уявить себе Богом-Творцем, то для віруючої людини, звичайно, це неприпустимо », - підсумував отець Георгій

Ілдус-хазрат Фаїз. заступник муфтія ДУМ Татарстану, вважає, що спроба поставити людину на місце Бога - це осліплення гординею.
«Стверджувати, що людина своїми руками створив життя - це святотатство. Ми створюємо ті чи інші речі тільки по навіюванню Всевишнього, який дав нам розум. Тому те, що люди нібито створюють штучно, в основі своїй все одно має натуральний матеріал, не створений людиною », - зауважив він
«Безумовно, треба завжди думати про моральному значенні наукових відкриттів: де і як воно буде використовуватися. Головне, щоб створене нами не обернулося проти нас », підсумував Ілдус-хазрат

Заступник муфтія Татарстану з релігійних питань Сулейман-хазрат Заріпов впевнений, що відкриття, неугодні Богу, зроблені не будуть.
«Я як людина яка знайомий з текстами не тільки Корану, але Євангелія і Тори, хочу нагадати, що в них є тексти, що стосуються майбутнього людства. Виходячи з них, стає ясно, що людина не зможе клонувати себе. Можливо, будуть досліди, але вони не увінчаються успіхом. Якби Всевишній допустив цьому статися, то таке значуща подія обов'язково було б відображено в священних книгах », - зауважив він
«Найчастіше вчені засліплені гординею і не знають головного: що світ створений Господом і без Його волі вони не зможуть просунутися в своїх дослідженнях», - підсумував Сулейман-хазрат.

Сильно сумнівається в реальності відкриття американського вченого голова Духовного управління мусульман Кабардино-Балкарії Анас-хаджі Пшихачев.
«Як віруюча людина, я не можу повірити, що комусь вдалося штучно сконструювати життя. Життя дає Всевишній, а не якийсь вчений », - сказав він
«Якщо подібні експерименти триватимуть, то навряд чи вони принесуть користь. Не можна штучно створити живий організм!
«Якщо все-таки припустити, що в найближчому майбутньому буде штучно створена людина, то такий експеримент призведе до прямих порушень ланцюга природних явищ», - уклав Анас-хаджі

Максуд Садиков. віце-президент, ректор Північно-Кавказького університетського центру ісламської освіти і науки, закликав релігійну громадськість не побоюватися наукових відкриттів.
«Будь-яке нове відкриття - це виявлення і з'ясування сили і могутності нашого Творця. Тому їх не потрібно боятися », - сказав він
«Відкриття Вентера не принесе нічого поганого». «Якщо вчений зумів створити живу клітину, що взагалі дуже малоймовірно, то, швидше за все, вона працює на автоматичному механізмі і в ній немає душі, яка завжди тільки і турбувала і буде турбувати представників релігій. Навряд чи сконструйована американським вченим клітина виявиться воістину живий », - уклав Максуд Садиков.

Священик Едуард Шатов. директор центру сім'ї Римо-Католицької архієпархії Божої Матері в Москві, висловив сумнів, що повідомлення про відкриття Вентера відповідає дійсності.
«Але в будь-якому випадку до досліджень такого роду слід підходити дуже обережно, ставлячи на перший план етичні питання, а не цілі експерименту», - сказав він
«Зараз може здатися, що наука здатна творити чудеса, - зокрема, створювати живу матерію і маніпулювати нею. Тому слід відповісти собі на питання: чи припустимо це етично, а також чи можливо це прийняти і розпоряджатися цим розумно? Відповідь така: в сучасному контексті Церква закликає утримуватися від подібних досліджень, особливо з живою матерією і створенням живих клітин ».
«У Біблії говориться, що серце людське складно і боляче. Це означає, що навіть найвидатніші відкриття, які в принципі могли б піти на благо всього людства, викликають лише спокуса стати богом без Бога. Іншими словами, знімаються фактично всі етичні заборони, починається повна маніпуляція людською природою. При цьому питання, хто така людина і в чому сенс його життя, навіть не ставиться », - зазначив священик.
Торкаючись наслідків даного відкриття, Едуард Шатов зауважив, що:
«Воно являє людини більше річчю, якої можна маніпулювати, ніж особистістю, змушуючи нас дивитися на нього як на звичайну матерію, якою можна розпоряджатися заради своїх утилітарних цілей"
У зв'язку з цим батько Едуард закликав всіх вчених утриматися від подібних досліджень або хоча б бути дуже обережними в своїх експериментах.

Пресвітер Віталій Власенко. керівник відділу зовнішніх церковних зв'язків українського союзу євангельських християн-баптистів, не вірить заяві американського вченого.
«Я як представник релігійної громадськості можу відповідально заявити, що така заява, швидше за все, є« качкою »або спритним піарскім ходом. Людина не може створити повноцінну живу клітину. Це буде лише її подобу і недоліки такої клітини дуже швидко виявляться », - сказав пресвітер
«Людина може створити робота, наділеного інтелектом. Але тільки Богу належить властивість створювати живі організми », - підсумував Віталій Кирилович.

Ну що ще вони могли сказати у відповідь на чергове крах їх звичайних "аргументів".>