Похоже, что ноябрь 2017 года навсегда войдет в историю человечества как дата появления первого синтетического живого организма. Пока что это существо никак не напоминает андроидов из «Бегущего по лезвию» или синтетических людей из «Мира дикого запада» - это всего-лишь немного модифицированная бактерия, но значение этой невзрачной кишечной палочки трудно переоценить.
Попробую в двух словах объяснить в чем суть. Абсолютно все живые существа, которые живут или когда-либо жили на нашей планете используют для хранения наследственной информации один и тот же генетический код. Более 4 миллиардов лет сотни миллионов видов живых существ, начиная от бактерий и заканчивая человеком, использовали в своих ДНК код из 4 нуклеотидных “букв” - A, T, G и C. Когда клетки синтезируют определенный белок, они транслируют каждые три “буквы” соответствующего ему гена в одну аминокислоту. Всего таким образом закодировано 20 типов аминокислот, из которых составлены абсолютно все белки всех живых организмов - от кита до амебы.
До сих пор все генетически модифицированные организмы отличались от своих диких собратьев только тем, что последовательности их ДНК были немного отредактированы человеком – какие-то гены изменены, какие-то вставлены или удалены. Сам генетический код и механизмы его трансляции в белки никак не менялись. Таким образом традиционные ГМО-организмы никоим образом не были “искусственными”.
Сейчас все поменялось. Еще в 2014 году американские ученые создали бактерию, которая использует в своей ДНК две дополнительные «буквы» - синтетические нуклеотиды X и Y, которые в природе нигде и никогда не встречаются. ДНК с этими дополнительными «буквами» нормально реплицировалась при делении клеток и они передавались бактериями по наследству, но при синтезе белков новые «буквы» никак не использовались.
И вот в ноябрьском номере журнала Nature появилась статья о новой бактерии, которая использует весь расширенный алфавит из 6 «букв» для синтеза белков! Новая зверушка живет, делится и продуцирует светящийся флуоресцентный белок, в котором есть совершенно новые, нигде в природе не встречающиеся, аминокислоты, закодированные новыми, нигде в природе не встречающимися нуклеотидами.
Эту бактерию уже можно совершенно честно и безо всякой натяжки назвать первым частично синтетическим организмом. Часть ее биохимии намеренно сконструирована человеком из молекул, которые никогда не встречаются в природе!
Новая бактерия пока что совершенно бесполезна, но перспективы, которые открывает это достижение, и риски, которые оно несет, вызывают легкую панику даже у профессионалов. Шестибуквенный генетический код позволяет кодировать уже не 20, а 152 типа аминокислот. Какие это будут аминокислоты решает человек. В теории их можно «нагрузить» практически любыми химическими группами, которые в природе вообще не встречаются.
Полученные таким образом белки в теории смогут катализировать такие химические реакции, которые живым организмам никогда не снились в пьяном бреду. Например, вполне можно представить себе бактерии, с аппетитом жрущих токсичное ракетное топливо, тяжелые металлы или радиоактивные шлаки. Можно научить их синтезировать совершенно невообразимые материалы, например откладывать покрытие солнечных батарей или растить сверхпрочные композитные волокна. Можно дать им улучшенный фотосинтез на других длинах волн. Практически любая больная фантазия химиков становится потенциально реализуемой в метаболизме живого существа!
Новые «синтетики» не способны выжить в природе — там просто нет тех веществ, которые нужны им для строительства их видоизмененной ДНК и белков. Они живут только пока их кормят нужными веществами. В этом смысле их можно сделать вполне безопасными в использовании. А можно и не сделать... Что в таком случае может быть, описано в сотнях научно-фантастических произведений. В любом случае, прогресс в этой области уже не остановить. Синтетическая жизнь появилась и теперь человечество будет ломать себе голову как сделать ее не только полезной, но и безопасной.
У новой бактерии из сотен тысяч химических веществ только несколько являются синтетическими, но лиха беда начало. Со временем все может пойти по принципу корабля Тесея — все новые природные биохимические механизмы будут заменяться синтетическими аналогами, пока от исходной клетки мало что останется. Будет ли это реализовано — пока непонятно, но возможность увидеть полностью синтетическую клетку у нас есть.
Пока что речь идет только о бактериях, но что будет дальше тяжело себе представить - вполне можем докатится и до андроидов с электроовцами.
<p "="">Очень интересно наблюдать, как буквально на наших глазах рухнул еще один стереотип об какой-то особой уникальности и сакральности жизни. Этот процесс постоянно идет еще с ХIX века:
- Вот когда синтезируете хоть одно органическое вещество, тогда поговорим!
В 1828 году Велер синтезирует мочевину. - Вот когда найдете молекулу наследственности, тогда поговорим!
В 1928 г. Гриффитс показывает роль ДНК в передаче наследственных признаков. - Вот когда расшифруете структуру ДНК, тогда поговорим!
В 1953 г. пришли Уотсон и Крик и всех разогнали. - Вот когда научитесь менять гены, тогда поговорим!
В 1973 г. создана кишечная полочка, производящая человеческий инсулин. - Вот когда расшифруете геном человека, тогда поговорим!
В 2000 г. получен первый рабочий вариант расшифровки полного генома человека. - Вот когда сможете сделать искусственные нуклеотиды, тогда поговорим!
В 2014 г. получена стабильно реплицирующаяся ДНК с 6 основаниями. - Вот когда будут искусственные аминокислоты, кодируемые искусственной ДНК, тогда поговорим!
2017 г. - да пожалуйста!
Дальше будет еще интереснее. Добро пожаловать в мир синтетической жизни, господа!
