Οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα συνθετικό κύτταρο από την αρχή σε μια παγκόσμια πρώτη ανακάλυψη που ανοίγει το δρόμο για μια πλήρως τεχνητή ζωή.
Οι μικροσκοπικές σταγόνες, που ονομάζονται spudcells, είναι περίπου 50 φορές μικρότερες από ένα τυπικό βακτήριο και αποτελούνται από μικροσκοπικά σταγονίδια νερού που περικλείονται σε μια λιπώδη μεμβράνη.
Αυτή η φυσαλίδα είναι γεμάτη με ένζυμα, χημικές ουσίες και μικρά αποσπάσματα DNA που επιτρέπουν στο σιδηροκύτταρο να εκτελεί ορισμένες από τις βασικές λειτουργίες της ζωής.
Σύμφωνα με τους δημιουργούς του, αυτό το συνθετικό κύτταρο μπορεί πλέον να τρέφεται, να αναπτύσσεται, να αντιγράφει το DNA του, να διαιρείται, ακόμη και να αλλάζει με την πάροδο των γενεών σε μια διαδικασία παρόμοια με την εξέλιξη.
Δεν είναι η πρώτη φορά που επιστήμονες επιχειρούν να δημιουργήσουν συνθετική ζωή, αλλά, σε αντίθεση με εκείνες τις προηγούμενες προσπάθειες, το Spudcell δημιουργήθηκε εξ ολοκλήρου από την αρχή.
Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι αυτά τα κύτταρα θα μπορούσαν μια μέρα να λειτουργήσουν σαν μικροσκοπικά βιολογικά εργοστάσια, αντλώντας φάρμακα και άλλες χημικές ουσίες, φέρνοντας επανάσταση στην ιατρική.
Η επικεφαλής συγγραφέας, η καθηγήτρια Kate Adamla του Πανεπιστημίου της Μινεσότα των Δίδυμων Πόλεων, είπε: «Έχουμε αντιγράψει στη χημεία αυτό που ήταν δυνατό μόνο στη βιολογία: το πλήρες σύνολο των συμπεριφορών ενός κυττάρου.
«Αυτό αποδεικνύει ότι οι πιο βασικές λειτουργίες της ζωής, όπως η ανάπτυξη και η αναπαραγωγή, δεν απαιτούν μια μυστηριώδη μαγική σπίθα».
Οι επιστήμονες δημιουργούν ένα συνθετικό κύτταρο από την αρχή, μια παγκόσμια πρώτη ανακάλυψη που ανοίγει το δρόμο για πλήρως τεχνητές μορφές ζωής
Αντί να διασπούν και να αναγεννούν τα υπάρχοντα κύτταρα, αυτές οι σχεδόν ζωντανές φυσαλίδες κατασκευάζονται από συνθετικές χημικές ουσίες.
Όπως όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί, έτσι και τα σπάτια περιέχουν τμήματα DNA που περιέχουν τις οδηγίες για την παραγωγή όλων των πρωτεϊνών που χρειάζεται το κύτταρο για να επιβιώσει.
Το SpudCell διαθέτει επίσης ένα είδος βιοχημικής εργαλειοθήκης που ονομάζεται «PURE», το οποίο περιλαμβάνει όλα όσα χρειάζεται το κύτταρο για να μετατρέψει αυτές τις οδηγίες DNA σε πρωτεΐνες.
Ένα ανθρώπινο γονιδίωμα περιέχει περίπου τρία δισεκατομμύρια ζεύγη DNA, ένα κύτταρο φύτρων έχει μόνο 90.000.
Οι βιολόγοι υπολόγιζαν προηγουμένως ότι το μικρότερο γονιδίωμα που θα μπορούσε να έχει ένα ζωντανό κύτταρο είναι 113.000 ζεύγη, καθιστώντας αυτόν τον τεχνητό οργανισμό πολύ μικρότερο από το θεωρητικό όριο.
Αυτό σημαίνει ότι το SpudCell είναι πολύ πιο απλό και πολύ λιγότερο εξελιγμένο ακόμη και από τις πιο βασικές μορφές ζωής.
Ωστόσο, παρά την απλότητα του γενετικού κώδικα, αυτές οι λιπαρές φυσαλίδες εξακολουθούν να είναι ικανές να αναπαράγουν αρκετές βασικές λειτουργίες της ζωής.
Τα Spudcells μπορούν να τρέφονται με τη σύντηξη με μικροσκοπικά λιποσώματα «τροφοδότες», κοίλες σφαίρες από λιπαρά λιπίδια, τα οποία περιέχουν όλα τα θρεπτικά συστατικά που χρειάζεται το κύτταρο για να λειτουργήσει.
Οι μικροσκοπικές σταγόνες, που ονομάζονται spudcells, είναι περίπου 50 φορές μικρότερες από ένα τυπικό βακτήριο και αποτελούνται από μικροσκοπικά σταγονίδια νερού που περικλείονται σε μια λιπώδη μεμβράνη.
Το DNA του περιέχει οδηγίες για να αντιγράψει αυτό το τρόφιμο τον γενετικό του κώδικα, προετοιμάζοντάς το για αναπαραγωγή.
Τα κύτταρα μπορούν ακόμη και να υποστούν μια βασική μορφή διαίρεσης πλημμυρίζοντας τη μεμβράνη τους με μια πρωτεΐνη που δημιουργεί μια ανοσολογική δύναμη, ουσιαστικά διασπώντας το κύτταρο.
Το πιο εντυπωσιακό είναι ότι τα κύτταρα φαίνονται ακόμη και ικανά για μια μορφή φυσικής επιλογής για πολλές γενιές.
Σε ένα πείραμα, που δημοσιεύτηκε Ένα προεκτυπωμένο χαρτίΟι επιστήμονες έδωσαν σε μερικά σπουδοκύτταρα μια μετάλλαξη που τα βοήθησε να συγκεντρώσουν περισσότερη τροφή και να αναπτυχθούν πιο γρήγορα.
Μετά από πέντε γενιές, αυτά τα μεταλλαγμένα κύτταρα είχαν ξεπεράσει τους ανταγωνιστές τους και είχαν μεταλλάξεις στο 60 τοις εκατό του γονιδιώματος.
Για να αναπτύξουν περαιτέρω την ιδέα, ο καθηγητής Adamla και οι συν-συγγραφείς του ίδρυσαν ένα κοινωφελές ερευνητικό ινστιτούτο που ονομάζεται Biotic.
Ωστόσο, ο καθηγητής Adamla προειδοποιεί ότι αυτό δεν σημαίνει ότι το spudcell είναι ζωντανό.
Η διαδικασία επιλογής δεν μπορεί να θεωρηθεί εξέλιξη, επειδή οι ερευνητές έπρεπε να εισαγάγουν τη μετάλλαξη από έξω αντί να προκύψει φυσικά.
Αυτά τα τεχνητά κύτταρα μπορούν να τρέφονται, να αναπτύσσονται, να διαιρούνται, ακόμη και να αλλάζουν με τη πάροδο των γενεών μέσω επιλογής και ανταγωνισμού. Αλλά οι κατασκευαστές τους λένε ότι δεν είναι ζωντανοί
Τα Spudcells επίσης δεν μπορούν φυσικά να χωριστούν σε πολλές γενιές και οι ερευνητές έπρεπε να τα σπρώξουν μέσα από μια μεμβράνη με μικροσκοπικές τρύπες για να λάβουν πολλαπλούς γύρους διαίρεσης.
Αυτή η διαδικασία είναι επίσης απίστευτα ωμή σε σύγκριση με τη διαίρεση που συμβαίνει σε πραγματικά κύτταρα.
Επειδή τα γονιδιώματα δεν διαιρούνται εξίσου, δεν παίρνουν πάντα τον σωστό αριθμό γονιδιωμάτων στους τελειωμένους απογόνους.
Μετά από πέντε κύκλους διαίρεσης, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι μόνο το 30 τοις εκατό των κυττάρων εξακολουθούσαν να φέρουν το πλήρες γονιδίωμα.
Ο καθηγητής John Dupre, φιλόσοφος και ιδρυτής του Κέντρου για τη Μελέτη των Επιστημών της Ζωής στο Πανεπιστήμιο του Έξετερ, δήλωσε στην Daily Mail: «Αυτό το έργο είναι αναμφίβολα πολύ εντυπωσιακό από τεχνικής πλευράς. Το αν «θα αποτελέσει τελικά τη βάση διαφορετικών εφαρμογών σε όλη τη βιοτεχνολογία» είναι πιο αμφίβολο.
«Ακόμη και αν υποθέσουμε ότι η συνθετική βιολογία θα δημιουργήσει τελικά οντότητες με όλες τις δυνατότητες ζωντανών βακτηριακών κυττάρων, είναι αμφίβολο εάν αυτή θα είναι μια πιο αποτελεσματική τεχνολογία από την τροποποίηση των φυσικών κυττάρων».
Οι επιστήμονες επέκριναν επίσης τη δημοσίευση των εργασιών, οι οποίες κυκλοφόρησαν στο κοινό χωρίς αξιολόγηση από ομοτίμους. Σύμφωνα με πληροφορίες απορρίφθηκε από το Journal Cell.
Η καθηγήτρια Kerstin Gopfrich, μοριακή βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Χαϊδελβέργης, δήλωσε στη Daily Mail: «Η ιστορία έχει δείξει επανειλημμένα ότι η πίεση πριν από την αξιολόγηση από ομοτίμους μπορεί να οδηγήσει σε λάθη. Ένα καλό δεοντολογικό πρότυπο θα ήταν να απέχετε από την αναφορά του χαρτιού μέχρι να περάσει από την κανονική διαδικασία αξιολόγησης από ομοτίμους».
