Znanstvenici tvrde da su se dodatno približili stvaranju života "iz ničega", odnosno od nule, nakon što su kreirali sintetičku stanicu koja koristi laboratorijski sintetiziranu DNK kako bi se hranila, rasla i razmnožavala, odnosno umnažala diobom u laboratorijskoj posudi. Istraživači tvrde da su tako prvi put od nule izgradili stanicu koja se može hraniti, rasti i replicirati poput prirodne stanice. Ovu sintetičku stanicu – laboratorijski stvorenu biološku stanicu izgrađenu u cijelosti od neživih kemikalija – nazvali su "SpudCell".
Ovaj proboj u sintetičkoj biologiji mogao bi uvesti svijet u eru organizama izrađenih po narudžbi koji funkcioniraju poput živih strojeva, kako piše CNN. SpudCell je prvi sintetički sustav koji postiže potpuni stanični ciklus hranjenja, rasta i reprodukcije, prema tom radu objavljenom u srijedu, ali koji još nije recenziran, kako ističe Financial Times.
Iako je stvorena u laboratoriju od beživotnih kemikalija, ova sintetička stanica može obavljati većinu istih funkcija kao i žive stanice - hrani se, raste i razmnožava, prenoseći svoj genetski materijal idućim generacijama.
Sintetske stanice izrađene su od kemijskih spojeva te se smatra da su ove prve koje pokazuju cjelovit stanični ciklus koji obuhvaća rast, umnažanje genetskog materijala i diobu kojom nastaje nova generacija stanica. Sintetičke stanice pomažu istraživačima da u potpunosti razumiju bitne funkcije žive stanice – što jest, a što nije potrebno za život.
Napredak u razumijevanju veza i mehanizama života mogao bi, zauzvrat, pomoći medicinskim istraživanjima, istraživanju svemira i mnogim drugim područjima proučavanja.Stuvaj rad otvara mogućnost razvoja umjetnih organizama koji bi bili projektirani i kreirani za proizvodnju lijekova, hrane, goriva i drugih korisnih materijala. Istodobno bi mogao pridonijeti rasvjetljavanju jednog od najdubljih znanstvenih pitanja – kako određeni sklopovi nežive tvari prelaze prag i postaju živi sustavi, kako piše The Guardian.
Voditeljica istraživanja Kate Adamala, sintetička biologinja sa Sveučilišta u Minnesoti, i njezin sveučilišni istraživački tim kreirali su stanicu dio po dio od neživih kemijskih komponenti. Rezultat je ograničen i krhak prototip sintetske stanice, ali koji bi mogao pomoći znanstvenicima da bolje razumiju podrijetlo života te bi se potencijalno mogao "programirati" kako bi pomogao u rješavanju ili ublažavanju posljedica nekih od najvećih bioloških problema na svijetu.
‘Živa? Nije. Ali, možda i jest‘
Stanica je nespecifična – ni biljna ni životinjska – ali najviše nalikuje jednostavnoj bakteriji. "Znam cijeli popis sastojaka stanice, točno znam koje kemikalije, koje molekule, u kojim koncentracijama", rekla je Adamala. "Potpuno je definirana, što znači da je možemo kreirati", dodala je.
Znanstvenici desetljećima provode bioinženjering na prirodnim stanicama kako bi riješili neke probleme ljudi. Poznati primjer jest kako se geni ljudskog inzulina mogu umetnuti u bakterijske stanice E. coli za proizvodnju inzulina i liječenje dijabetesa. Znanstvenici tvrde da su sintetske stanice iduća granica – potencijalno bi mogle dovesti do razvoja novih tretmana za rak i novih načina "hvatanja" ugljika (hvatanje i skladištenje ugljika je klimatska tehnologija osmišljena za presretanje emisija ugljičnog dioksida koje proizvode industrijski procesi ili elektrane prije nego što uđu u atmosferu, nap. a.) ili proizvodnje kemikalija.
Kako piše The New York Times, SpudCell nije prva sintetička stanica ikad stvorena, ali je prva koja je završila puni životni ciklus – od "rođenja" do diobe na stanice iduće generacije. To je pojednostavljena verzija strukture žive stanice koja otkriva temeljne genetske i strukturne komponente potrebne za funkcije života.
Na pitanje je li stanica živa u pravom smislu riječi, NYT piše da nije, ali da možda i jest. Naime, iako istraživači koji stoje iza SpudCella ne tvrde da su stvorili život, napominju da "ne postoji jedinstvena, dogovorena definicija" života i da njihov sustav sličan stanicama djeluje slično živim stanicama. "SpudCell izvodi ponašanja koja se često koriste za razlikovanje živih stanica od inertnih – hrani se, raste, replicira svoj genom, dijeli se i prolazi kroz selekciju – no daleko je jednostavniji od bilo koje prirodne stanice i sastavljen je, dio po dio, ručno", naveli su istraživači projekta u izjavi.
Metoda ‘od dna prema vrhu‘
Genom SpudCella također je manji od većine živih stanica. Sadrži samo 90.000 baznih parova, u usporedbi s 3 milijarde ljudskih, a ta je genetska informacija podijeljena na sedam molekula DNK, umjesto da se konsolidira u jednu. Ova fragmentacija znači da se važan genetski materijal ne prenosi uvijek u cijelosti na iduću generaciju. "Naš sustav nije toliko robustan, brz niti učinkovit u većini svojih funkcija kao prirodna stanica, ali predstavlja dokaz koncepta da molekule mogu ponovno uspostaviti ponašanja koja smo dosad povezivali isključivo s prirodnim živim stanicama. Ako želimo moći inženjerski oblikovati biologiju, moramo u potpunosti razumjeti njezin nacrt, svaki njegov sastavni dio, kako bismo znali što točno mijenjamo", dodala je Adamala.
Znanstvenici već desetljećima pokušavaju stvoriti sintetski život. Godine 2010. pokojni pionir genetike Craig Venter kreirao je organizam temeljen na bakteriji koja uzrokuje mastitis kod koza. I druge istraživačke skupine kasnije su ostvarile slične uspjehe. No, umjesto preoblikovanja prirodnih stanica, Adamalin tim izgradio je SpudCells metodom "od dna prema vrhu" kako bi svaki njihov sastavni dio bio poznat i potpuno razumljiv. Polazište su bile sićušne kuglice ispunjene vodom, poznate kao liposomi, promjera svega nekoliko tisućinki milimetra, kojima je dodana mala količina sintetske DNK radi osiguravanja osnovnih staničnih funkcija.
Adamala kreacije naziva "SpudCells" kao aluziju na Sputnik i početak svemirskog doba, ali i iz osobnog razloga. "Ja sam Poljakinja", rekla je. "Uglavnom sam napravljena od krumpira (spud je jedan od engleskih naziva za krumpir, nap. a.)."
SpudCells mogu funkcionirati isključivo u tekućem mediju bogatom ključnim kemijskim spojevima, poput ATP-a (adenozin trifosfata), glavne molekule za prijenos energije koju žive stanice sintetiziraju iz hranjivih tvari. Kako bi rasle, SpudCells se spajaju s vrlo sitnim "hranidbenim" liposomima prisutnima u mediju. Oni sadrže molekule, enzime i mikroskopske strukture poznate kao ribosomi, koje SpudCells trebaju za sintezu proteina. Genom SpudCella pritom sadrži i upute za umnažanje vlastitog genoma te za staničnu diobu.
Daleko od sposobnosti prirodnih stanica
Kako bi oponašali evolucijski princip preživljavanja najsposobnijih, istraživači su pokazali da se SpudCells koje imaju genetsku prednost u rastu postupno šire populacijom te nadmašuju izvorne SpudCells. SpudCells, kako ističe Adamala, još nisu živi organizmi, ali bi mogli postati svojevrsna platforma na kojoj će se u budućnosti graditi umjetni život. Za Adamalu ovaj rad predstavlja dokaz koncepta da se sintetske stanice mogu ponašati slično živim stanicama.
No, za razliku od većine prirodnih stanica, SpudCell nije samodostatna. Budući da ne može izgraditi vlastite ribosome - dijelove stanice odgovorne za izgradnju novih proteina - znanstvenici je moraju hraniti ključnim proteinima i enzimima, a svaka "obiteljska loza" originalne sintetičke stanice traje vrlo kratko. Njihove su mogućnosti tako još uvijek daleko ispod sposobnosti prirodnih stanica. U potpunosti ovise o tvarima i staničnim komponentama prisutnima u tekućem mediju u kojem se nalaze. Ne mogu izgraditi vlastiti aparat za sintezu proteina, regulirati vlastiti metabolizam niti uklanjati otpadne produkte. Osim toga, tijekom diobe često prenose pogrešnu količinu DNK u stanice kćeri, zbog čega prestaju funkcionirati nakon svega nekoliko generacija.
Ovaj novi način izgradnje sintetičkih stanica sa sobom nosi vječnu zabrinutost po pitanju etike i sigurnosti ovih i sličnih kreacija. Stručnjaci za biosigurnost sugeriraju da SpudCell i slični projekti umjetnih stanica ne predstavljaju nikakve neposredne prijetnje. "Trenutačni SpudCell uzbudljiv je dokaz načela, ali prije nego što se može koristiti za dobro ili loše, bit će potrebno znatno više rada", rekla je Becky Mackelprang, direktorica sigurnosnih programa u Konzorciju za istraživanje inženjerske biologije.
Za sudjelovanje u komentarima je potrebna prijava, odnosno registracija ako još nemaš korisnički profil....