Vedci prepísali kód života: stvorili baktériu, ktorá funguje efektívnejšie ako tá, čo stvorila príroda
V tichu laboratórií sa odohrala revolúcia, ktorá siaha k samotným základom existencie. Vedci stvorili novú formu života, ktorá posúva hranice toho, čo sme považovali za možné. Tento nový organizmus, syntetická baktéria kmeňa E. coli s názvom Syn57, nie je len ďalším vedeckým experimentom. Je to živá bytosť, ktorej najzákladnejší operačný systém – jej genetický kód – bol ľuďmi prepísaný tak, aby bol efektívnejší a jednoduchší ako čokoľvek, čo vytvorili miliardy rokov evolúcie.
Aby sme pochopili hĺbku tohto úspechu, musíme sa pozrieť na univerzálny jazyk, ktorým je napísaný príbeh každého živého tvora na Zemi. Týmto jazykom je genetický kód, ktorého „slová“ sa nazývajú kodóny. Každý kodón je sekvencia troch písmen v DNA, ktorá dáva bunke pokyn, akú aminokyselinu – základný stavebný kameň bielkovín – má použiť. Všetok známy život, od najmenšej baktérie až po človeka, historicky používal 64 takýchto kodónov na zostavenie všetkého potrebného pre svoju existenciu.
Vedci si však už dávno všimli, že tento systém nie je dokonale efektívny. Evolúcia v ňom zanechala istú mieru redundancie; existujú rôzne kodóny, ktoré kódujú tú istú aminokyselinu. Je to akoby v jazyku existovali dve rôzne napísané slová, ktoré by mali úplne rovnaký význam. Práve táto nadbytočnosť sa stala cieľom vedcov z prestížneho Laboratória molekulárnej biológie Rady pre lekársky výskum.
Ich práca ukazuje zásadný rozdiel medzi evolúciou a ľudským inžinierstvom. Evolúcia nesmeruje k matematickej dokonalosti, ale vyberá riešenia, ktoré sú „dostatočne dobré“ na prežitie a rozmnožovanie. Vedci však môžu analyzovať celý systém naraz a identifikovať tieto neefektívnosti. Môžu potom vykonať cielené „preprogramovanie“ kódu, aké by evolúcia nikdy nedokázala, a vytvoriť tak logickejšiu a úspornejšiu verziu. Baktéria Syn57 je výsledkom presne takejto inteligentnej intervencie.
Vytvorenie Syn57 bola úloha herkulovských rozmerov. Výskumníci museli precízne zmeniť viac ako 101 000 riadkov genetického kódu. Najprv navrhli celý nový genóm teoreticky na počítači a potom, vďaka obrovskému pokroku v technológii syntézy DNA, ho dokázali fyzicky skonštruovať od nuly, písmeno po písmene, pričom sa priamo vyhli všetkým nadbytočným kodónom.
Tento prelom však neprišiel z ničoho nič. Stojí na pleciach desaťročí prelomovej práce v syntetickej biológii. Prvý veľký míľnik prišiel v roku 2010, keď vedci po 15 rokoch práce vytvorili prvú syntetickú bakteriálnu bunku, ktorá bola vernou kópiou prírodného genómu. Dokázali tým, že život môže fungovať s plne umelo vytvorenou DNA.
Druhý kľúčový krok nastal v roku 2019, keď tím z Cambridgea úspešne prepracoval genóm baktérie E. coli tak, že fungoval len so 61 kodónmi namiesto 64. Bol to prvý dôkaz, že život dokáže prežiť so zredukovaným genetickým slovníkom. Syn57 posúva túto hranicu ešte ďalej. Funguje len s 57 kodónmi, čo je o sedem menej ako v prírode a predstavuje výrazný skok oproti úspechu z roku 2019.
Tento zrýchľujúci sa pokrok naznačuje, že sme na prahu éry, kde budeme môcť navrhovať biológiu s nevídanou presnosťou. Dôsledky tohto objavu sú ohromujúce a menia všetko. Ako povedal Akos Nyerges, syntetický biológ z Harvardu, teraz môžeme „začať skúmať, čo všetko život znesie“ a testovať úplne alternatívne genetické kódy. Wesley Robertson, jeden z autorov štúdie z Cambridgea, to potvrdil jednoduchou, no hlbokou vetou: „Život stále funguje.“
Vytvorenie organizmu s novým genetickým kódom v podstate znamená stvorenie novej domény života, ktorá je od zvyšku prírody oddelená biologickým „firewallom“. To má dva revolučné dôsledky. Po prvé, je to forma dokonalej biologickej bezpečnosti.Vírusy sa vyvinuli tak, aby unášali bunkové mechanizmy, ktoré používajú štandardný 64-kodónový systém.
Keď takýto vírus infikuje bunku Syn57, jeho genetické inštrukcie sú pre ňu nezrozumiteľným jazykom, pretože jej chýbajú prekladové nástroje pre niektoré kodóny. Vírus sa tak nemôže replikovať. To otvára cestu k vytvoreniu priemyselných bioreaktorov na výrobu liekov či biopalív, ktoré by boli úplne imúnne voči vírusovej kontaminácii.
Po druhé, sedem kodónov, ktoré boli z genómu odstránené, sa stali voľnými. Vedci im teraz môžu priradiť úplne nové významy – napríklad pokyny na zabudovanie syntetických aminokyselín, ktoré sa v prírode nevyskytujú. Týmto spôsobom by mohli vytvárať bielkoviny a materiály s vlastnosťami, aké sú s prírodnou biológiou nedosiahnuteľné: samoregenerujúce sa plasty, hyper-efektívne enzýmy na rozklad odpadu alebo úplne nové triedy liekov.
Stvorenie Syn57 nie je len ďalším vedeckým úspechom; je to bod obratu v histórii. Ukazuje úroveň majstrovstva nad základným kódom života, ktorá bola donedávna doménou science fiction. Prešli sme od čítania knihy života k jej písaniu, so všetkou mocou a zodpovednosťou, ktorú to so sebou prináša.
Zdroj: futurism.com.
Zdroj Foto: depositphotos.com.
