Znajdź zawartość

W 1828 roku Friedrich Wöhler, syntetyzując mocznik, dowiódł, że substancje organiczne można wytwarzać w laboratorium. Po niemal dwustu latach zbliżamy się do punktu, w którym będziemy potrafili stworzyć sztuczne życie. Funkcjonujące, syntetyczne białka, jakie stworzyli naukowcy z Princeton University, są milowym krokiem na tej drodze. Dwadzieścia różnych aminokwasów tworzy około stu tysięcy protein, jakie funkcjonują w naszych organizmach. Każda proteina wytwarzana jest dzięki ekspresji określonej sekwencji genów, to właśnie białka, jak trybiki w maszynie, tworzą mechanizm naszych komórek i całego organizmu. Dlaczego jest ich tylko sto tysięcy, choć możliwości ich tworzenia są nieskończone? Czego nie stworzyła natura w drodze ewolucji, postanowił stworzyć profesor Michael Hecht ze swoim zespołem, który na co dzień zajmuje się poznawaniem i rozszyfrowywaniem molekularnych mechanizmów działania komórek i całych żywych organizmów - czyli białek. Chciał sprawdzić, czy proteiny nigdzie nie występujące w naturze, zaprojektowane w laboratorium, będą w stanie funkcjonować w żywych komórkach. Zespół rozpoczął od stworzenia „biblioteki" syntetycznych, skomplikowanych, trójwymiarowych protein. Stworzono ich jeden milion, wszystkie niewidziane w naturze. Pozostało je sprawdzić. Laboratoryjne doświadczenia przeprowadzano na hodowlanych szczepach bakterii, które pozbawiano genów kodujących wybrane białka, konieczne do przeżycia w określonych okolicznościach (np. ograniczonego dostępu do pożywienia) - bez nich bakterie powinny zginąć. Zamiast nich wstawiano bakteriom sekwencje DNA - również zaprojektowane w laboratorium - kodujące syntetyczne białka z „biblioteki". Jeśli nowe białko nie sprawdziłoby się - bakterie powinny zginąć. Okazało się jednak, że w wielu przypadkach bakterie z „przeszczepionym" DNA, kodującym syntetyczne proteiny, żyły i rozmnażały się w najlepsze. Oto mamy tutaj molekularną maszynerię, która poprawnie funkcjonuje w żywym organizmie, mimo że została zaprojektowana od zera i stworzona z równie sztucznych genów - mówi Michael Hecht. - To oznacza, że molekularne elementy życia nie muszą się ograniczać do tych genów i protein, które już istnieją w naturze. Podmiana w organizmach żywych genów na pochodzące od innych gatunków to już niemal rutyna, ale nigdy nie próbowano zaprojektować ich sztucznych odpowiedników. To w istocie ogromny krok w biologii syntetycznej - skoro możemy zaprojektować jeden element, możemy też inne, a skoro tak, to możemy zaprojektować cały żyjący organizm. Droga do syntetycznej komórki jest może jeszcze długa, ale już w naszym zasięgu. Fundusze na badania pochodziły z National Science Foundation, a praca ukazała się w Public Library of Science ONE.

Japońscy naukowcy twierdzą, że stworzyli pierwsze sztuczne DNA. W datowanym na 23 lipca Journal of the American Chemical Society Masahiko Inouye wraz ze współpracownikami z University of Toyama informuje o zbudowaniu stabilnej sztucznej nici DNA. Jeśli rewelacje Japończyków się potwierdzą, to ich odkrycie doprowadzi do powstania całej serii nowych materiałów, umożliwi też zbudowanie komputerów opartych na DNA. Obliczenia oparte na DNA wykorzystują cały kwas dezoksyrybonukleinowy jako "sprzęt", a poszczególne białka to "programy". Zachodzące reakcje służą do przeprowadzania obliczeń. Prototypowe komputery z DNA już powstają, jednak dopiero stworzenie sztucznego DNA umożliwi postęp prac nad nimi, gdyż specjaliści będą mogli dowolnie je projektować, w zależności od przewidywanych zastosowań. Takie komputery będą nie tylko niezwykle małe, ale również bardzo wydajne. Olbrzymią zaletą DNA jest również fakt, iż może ono przechowywać olbrzymią ilość informacji. Pół kilograma kwasu dezoksyrybonukleinowego wystarczy, by zapisać w nim dane zawarte na wszystkich obecnie wykorzystywanych dyskach twardych.