Artificial Life Scientists vekket syntetiske bakterier

Syntetisk biologi: Bakterie med bare 473 gener opprettet
For omtrent seks år siden presenterte amerikanske forskere en bakterie med helt kunstig syntetisert genetisk materiale. Talen var til og med av "kunstig liv". Forskerne har nå tatt et nytt skritt: De produserte en bakterie som inneholder bare helt viktige gener.

Hvor mange gener en levende skapning trenger virkelig
Totalt 473 gener trenger minst et levende vesen. I det minste gjelder dette for bakterier, som amerikanske forskere har oppdaget rundt Craig Venter. Forskerne til "J. Craig Venter Institute "og kolleger av" University of California-San Diego, "av" Synthetic Genomics "og" National Institute of Standards and Technology "rapport i tidsskriftet" Science "at disse gener under optimale miljøforhold for å styre alle vitale prosesser og La bakterier vokse. Som det fremgår av en rapport i det vitenskapelige tidsskriftet "Nature", hadde forskerne konstruert bakterier med kunstig produsert minimal genom og dyrket i laboratoriet. Genomet til bakterien med navnet "JCVI-syn3.0" var, ifølge en rapport fra nyhetsbyrået dpa mindre enn for noen naturlig, autonomt replikerende celle. I henhold til dette er det lettere å undersøke hvilke gener og hvilke funksjoner som er avgjørende for livet.

Amerikanske forskere har skapt en bakterie med et minimalt genom som bare inneholder absolutt vitale gener. (Bilde: blobbotronic / fotolia.com)

Resultatene er "ikke så relevante" ifølge tyske eksperter
Ifølge dagens estimater har et menneske mer enn 20.000 gener, mange dyr og planter har enda mer. Bioteknologen Prof. dr. Ifølge dpa forklarte Alfred Pühler fra Universitetet i Bielefeld at studien var et godt stykke vitenskapelig arbeid, men ikke den store treff som mange eksperter hadde forventet. "Bioteknologisk er resultatet ikke så relevant," sa den tyske forskeren. Selv om studien var nøye utledet og resultatet av stor flid. "Men det gir ikke det enkle chassiset for produksjon av stoffer, som du hadde håpet," sa Pühler.

Søk etter bakterielt minimalt genom
Så tidlig som i 2010 hadde et team ledet av Craig Venter skapt en bakterie med kunstig genetisk materiale. Det sies at gener av bakterien Mycoplasma mycoides ble reprodusert ved hjelp av individuelle genomfragmenter, og dette kunstgenomet ble deretter brukt i en annen bakterieart (Mycoplasma capricolum). Ifølge informasjonen fordrev det syntetiske genetiske materialet det opprinnelige genetiske materialet og tok over kontrollen av vertsbakteriene. I undersøkelsen reduserte forskerne genomet av denne bakterien kalt "JCVI-syn1.0". Målet med studien var å finne et bakterielt minimalt genom som var tilstrekkelig for å opprettholde livet.

Bakterier ikke levedyktig i første forsøk
Basert på grunnleggende molekylærbiologisk kunnskap og eksisterende data om genfunksjoner, utviklet forskerne dette genomet i første forsøk på datamaskinen. Imidlertid mislyktes de, og den resulterende bakterien viste seg å være ikke-levedyktig. De startet igjen med det naturlige genupfen-genomet. "Resultatene overbeviste oss om at vi ikke har nok kunnskap til å designe et fungerende minimalt genom basert på grunnleggende prinsipper," sa forskerne. Derfor, i de påfølgende eksperimentene, gikk de eksperimentelt om sitt arbeid: de stilte tydeligvis individuelle gener for å finne ut om de var nødvendige for bakteriecellens funksjon.

Ukjente funksjoner som er avgjørende for livet
På denne måten identifiserte de tre grupper: gener som er uunnværlige, gener som er dispensable, og gener som sterkt forbedrer cellens velstand. Til slutt forblir det 473 gener som holdt JCVI-syn3.0 levende under laboratorieforhold. Bakteriene ble levert med nødvendige næringsstoffer i kulturen. Som studien sier, under mindre optimale forhold, er det mer sannsynlig at flere gener vil være nødvendige for overlevelse. Totalt 149 gener kunne forskerne ikke tilordne en biologisk funksjon. Ifølge ekspertene tyder dette på at det til nå er ukjente funksjoner som er essensielle for livet. Selv om etableringen av et minimalt genom var hennes mål, kunne hennes tilnærming også brukes til å konstruere celler med ønskede egenskaper. For eksempel kan celler bygges med ekstra metabolske veier eller endret genetisk kode for å produsere medisiner eller industrielle kjemikalier.

Stor opptreden av forskergruppen
"Men man må spørre seg selv: Er det virkelig den ideelle bakterien for syntesen av bioteknologisk relevante stoffer?" Sa Pühler, som ikke var involvert i studien. Blant annet reduseres fordelen for bioteknologisk produksjon ved at mykoplasma produsert proliferert for sakte. I tillegg kan resultatet ikke overføres til andre mikrober. "For andre bakterier, vil jeg ende opp med andre grunnleggende gjensett." Ifølge Pühler ga mykoplasmaen laget laget den store fordelen av å ha relativt få gener av natur. "De lever som begunstigede i andre celler og trenger ikke å produsere mange viktige stoffer selv," sa han dpa. Likevel var forskernes prestasjoner høye: "Genomet ble nesten halvert." I tillegg ville de 149 ikke-overførbare generene tilby interessante forskningsmetoder. (Ad)