Vedci vytvorili syntetickú bunka schopnú jesť a samostatne sa rozmnožovať

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Štruktúra obsahuje približne dvesto molekúl, vďaka čomu sa dá presne definovať jej zloženie aj správanie.

• Bunka sa živí látkami dodávanými zvonka a dokáže sa rozdeliť.

• Počas piatich generácií systém ukázal prvé náznaky výberu a konkurencie v laboratórnych podmienkach.

Tím z University of Minnesota pod vedením Kate Adamaly skonštruoval syntetickú bunku s názvom SpudCell. Model vznikol výhradne z neživých chemických komponentov bez použitia existujúceho biologického základu. Na rozdiel od prirodzených buniek s miliardami molekúl sa skladá len zo 150 až 200 častí.

Vedci preto presne poznajú chemické zloženie aj koncentráciu každého prvku a môžu štruktúru programovať. Fungovaním pripomína jednoduchú baktériu, no zatiaľ nedokáže produkovať vlastné proteíny bez cudzej pomoci. Bunka má genóm s veľkosťou 90 kbp, rozdelený do siedmich samostatných plazmidov. Toto modulárne usporiadanie umožňuje vedcom nezávisle upravovať rôzne bunkové funkcie.

SpudCell nie je sebestačný a na svoj chod potrebuje živiny z vonkajšieho prostredia. Energiu získava fúziou s malými lipozómami, ktoré telu dodávajú lipidy a enzýmy potrebné na rast. Prostredie bunky musí byť v laboratóriu udržiavané pri stabilnej teplote 30 stupňov Celzia.

Najväčším posunom je schopnosť systému prejsť kompletným bunkovým cyklom vrátane rastu, replikácie genómu a delenia. Prirodzené bunky využívajú pri delení vnútornú kostru, zatiaľ čo tento syntetický model sa spolieha na mechanické napätie. Proteíny sa hromadia na povrchu membrány, až kým fyzický tlak nespôsobí jej rozštiepenie.

Reprodukčný cyklus trvá približne dvanásť hodín, čo je pomalšie ako pri baktérii E. coli. Bunka takto dokáže fungovať približne päť generácií, kým sa nezačnú degradovať enzýmy z dodávaného systému. Projekt ukázal, že základné funkcie nemusia vyžadovať zložitú metabolickú sieť so stovkami génov.

Vedci v laboratóriu pozorovali evolučný výber priamo v syntetickom chemickom prostredí. Varianty s upraveným genómom, ktoré efektívnejšie produkovali fúzny proteín, rástli rýchlejšie a vytvorili viac potomstva. Počas piatich generácií úplne vytlačili pôvodnú verziu, najmä pri nedostatku živín.  

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Pochopenie princípov replikácie môže uľahčiť priemyselnú výrobu materiálov a liekov pomocou programovateľných syntetických mechanizmov na úrovni molekúl.

Zdroj: futurism.com foto: ChatGPT