Nové syntetické buňky se množí – a poodhalují taje života

TLDR verze: Vznikl nový „uměle vytvořený“ mikroorganismus! Vědátoři do něj přidali 19 genů, jejichž funkci chtěli odhalit. Co velká část z těch 19 genů ovšem přesně dělá, je stále záhadou. Studie tu.

Biologie nebo filozofie?

Co je to život, a kolik potřebuje genů? Takovou otázku si kladou už přes dekádu na Institutu J. Craiga Venter (do značné míry právě pod drobnohledem sekvenovacího závodníka, po kterém je barák pojmenovaný). Stvoření tzv. minimálního organismu – i pokusy o něj – toho dokážou mnoho napovědět o tom, co vlastně „k životu“ skutečně potřebujeme.

V genetice je totiž neskutečný nepořádek. Sice tento rok máme 20 let od publikace kompletní sekvence lidského genomu, topíme se v sekvenačních datech a není pro nás problém osekvenovat kdejaký chrchel, pravdou je, že o spoustě jeho funkcí stále víme zoufale málo.

I proto je další počin vědců, pod vedením Elizabeth Strychalski a Jamese Pelletiera, tak sledovaný. V publikované studii demonstrovali, že syntetického organismu je možno využít pro získání nejzákladnějších odpovědí o životě. Ale hlavně mnoha vzrušujících otázek.

Reverse engineering… života

I když tuhle studii publikovaly mnohé weby jako „stvoření umělého života“, v reálu jsme dávno za touto hranicí. Anebo ještě dlouhou před ní. Záleží, jak si život definujete.

První syntetický organismus se „narodil“ právě na Institutu Craiga Ventera už v roce 2010, kdy skupina vědců vytvořila genom organismu kompletně z uměle nasyntetizovaných kusů DNA. Tento genom poté skupina strčila do mykoplazmy – které taky původně náležel. A ta byla schopná nejen přežít, ale i dále se rozmnožovat. Mykoplazmy jsou mrňaví buněční paraziti, ale oproti virům jsou ještě pořád buňky. Jejich hlavním tahákem pro takový typ výzkumu je ale také velmi malý počet genů, které je nutno vyrobit.

Následně, v roce 2016, se venterovcům podařilo syntetický genom mykoplazmy do značné míry osekat. Venter a jeho spolupracovníci vzali syntetickou mykoplazmu a začali jí jeden gen po druhém v genomu „rozbíjet“ vkládáním rušivých sekvencí. Geny, jejichž rozbití mykoplazma přežila, pak z genomu vyšoupli úplně. Celkem vznikly tři kategorie „užtečnosti“ genů – potřebné, nepotřebné a polo-potřebné. Přišli i na to, že buňky také mohou mít jednu funkci „ošéfenou“ i více geny najednou. Takže při odstranění jednoho nebo druhého ještě přežije, ale při odstranění obou už ne.

Zdroj: Universal Pictures, NIST/MIT
Zdroj: Universal Pictures, NIST/MIT

Brzo zjistili, že vůbec netuší, proč mykoplazma odstranění mnoha genů nepřežije. Tyto geny neměly žádnou známou funkci (resp. jejich funkce byla neznámá), a přitom byly pro život naprosto kritické! Ze 438 genů, které mykoplazmě zůstaly, jich neznámou funkci mělo 149 – téměř třetina. Řečeno poetičtěji – třetina toho, co potřebuje (mykoplazma) k minimálnímu životu, je zahaleno tajemstvím.

V nejnovějším článku byla „minimální mykoplazma“ demonstrována jako nástroj, který může pomoci poodhalit funkci právě takových záhadných genů. Konkrétně vědce zajímalo, které geny stojí za tím, že minimální organismus vypadá jinak, než původní se 100% genů. Minimální mykoplazma z článku z roku 2016 totiž byla nepravidelná, rozblebovaná a nebo vláknitá, podle toho, jak se zrovna probudila.

Nová „verze“ minimálního organismu (konkrétně verze 3A) má tak o 19 genů více, než by nutně potřebovala. Tyto geny ovšem stabilizovaly pubertu minimální mykoplazmy, která přešla z rebelských punk tvarů do normální kulovité morfologie.

Neméně podstatné také je, že biočichové se zatím nejlépe dělí! Tím už dosahují na jedno z kritérií toho, co život reálně je! Je pravdou, že dělení dosahovaly i minulé iterace – v roce 2016, ale zatím se jí to moc nedařilo. Novější 3A se dělí rychleji a pravidelněji, což naznačuje, že se tomu „správnému“ dělení dostáváme na kobylku.

No výborně, gratulujeme, další krůček ve vytvoření umělejšího bacilu a pochopení života! Ale co těch 19 genů vlastně dělá?

Velké tučné NEVÍM

Možná vás nepřekvapí, že z velké části nevíme. Dva geny z těch devatenácti jsou potřeba k dělení buněk, čtyři mají na starosti výrobu proteinů, tři metabolismus, jeden opravy DNA… a těch zbývajících devět? Nevíme. Ale fachčí to. Poskytuje to tak klíče k tomu, abychom i jejich funkci nakonec odhalili.

Na tento článek by se do značné míry dalo nahlížet jako na optimizaci. „Nefunguje to spolehlivě, tak do toho zatlučeme pár extra hřebíků a uvidíme, co to udělá.“ Až do chvíle, kdy si člověk uvědomí, že se bavíme o zatloukání biologických hřebíků do syntetického života! Je to tedy pozoruhodná demonstrace toho, k čemu lze umělé organismy využít v rámci výzkumu.

Přestože by se však zdálo, že i vše živé je již podrobeno, tento článek je připomínkou toho, jak málo toho vlastně stále víme. Všechna tajemství zatím genom (a potažmo život) zdaleka nevydal – a tak máme my, biologové, ještě pořád co žrát.

[Tereza Lausová]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Diskuze

Reklama