So res naredili sintetično življenje?

V spletnem Delu in na strani Žurnala je bila objavljena novica z naslovom Znanstvenikom prvič uspelo ustvariti sintetično življenje oziroma Ustvarili umetno življenje. Naslova ne bi mogla biti bolj zavajajoča, v nadaljnem tekstu pa ni najti dobre pojasnitve za kaj naj bi se šlo. Za kakšno raziskavo gre, bom razložil v štirih točkah:

1. Branje: V prvi stopnji so raziskovalci z inštituta Johna Craiga Venterja prebrali celoten zapis na DNA bakterije Mycoplasma mycoides. Kar so prebrali so nato spravili v računalnik. Del digitaliziranega zapisa bi izgledal nekaj takega kot

“...AGGAATAAGATAGATAGAAGATATGAATGAAGGAGAGAGATTACACGATAGGGCCAATACGGATCACAGGGATTACAAAGCATAGACTAGACATCGATACGGTAGCTATAAATCGATCGCCCTGCTAGG...",

celotna dolžina genoma bakterije, ki so ga prebrali pa obsega 1.08 miljona takšnih črk DNA.

2. Urejanje: Ko so zaporedje črk v DNA enkrat imeli na računalniku, so raziskovalci zaporedje lahko poljubno preuredili. Lahko si predstavljate, da so raziskovalci kombinacije štirih črk A, C, T in G premetavali kar v Wordu. Delo v Wordu bi bilo precej zamudno in zato za tak namen obstajajo posebni programi, a bistvo urejanja DNA zaporedja v osnovi ostaja blizu urejanju Wordovega besedila. Če bi torej imeli DNA zaporedje bakterije v Wordu bi lahko copy-pejstali gene drugih bakterij, brisali celotne odseke DNA, dopisovali druge gene itd.

Raziskovalci v tem primeru tako radikalno v DNA zapis niso posegli. Spremenili so le nekaj kosov DNA zaporedja, vendar tako, da na delovanje celice to ne bi smelo vplivati. Na nepomembnih mestih zaporedja DNA so črke premetali in preoblikovali v laboratotiju specifični žig. Bakterija s tako DNA je tako označena kot krava, ki ima za ušesom odtisnjeno svojo številko. Če bi recimo taka bakterija pobegnila iz laboratorija, bi zaradi žiga lahko izsledili laboratorij, ki ji je lastnik.

3. Sinteza: Ko so imeli končno verzijo zaporedja DNA v računalniku, so to hoteli imeti še v epruveti. Podjetje Blue Heron Biotechnology je znanstvenikom po naročilu kemično sintetiziralo naročeno DNA. Po koncu prvih treh korakov so tako raziskovalci imeli v epruveti spremenjen, sintetiziran genom bakterije M. mycoides.

4. Presaditev: Sama gola DNA v epruveti ne počne nič in zato so jo morali vnesti v ustrezno celico. Sintetiziran genom so zato vsadili v bakterijo druge podvrste, ki jo bom imenoval receptorska.

Podobno kot pri transplantaciji organov imamo tudi tukaj nekoga, ki daje (donor), in nekoga, ki sprejema (receptor). Posebnost te biokemične transplantacije je v tem, da DNA niso prenesli direktno iz ene celice v drugo, temveč da so DNA donorja naredili sintetično in jo nato prenesli v receptorja.

Kar se je nato zgodilo je bilo, da je po sprejemu donorskega genoma receptorska bakterija svoj stari genom zavrgla in se začela vesti po navodilih nove DNA, ki jo je imela v sebi. Kmalu je postala enaka donorju, celotna zgradba in sestava receptorske celice je čez čas ustrezala sestavi in zgradbi donorske celice.

Kaj lahko po tej razlagi zaključimo

Preglejmo še enkrat vse korake: bakteriji Mycoplasma mycoides Capri so raziskovalci prebrali nukleotidno zaporedje, ga preuredili, sintetizitali in vnesli v Mycoplasma mycoides Capricolum. “Nova” bakterija se po presaditvi vede kot donorska bakterija. Pravzaprav nova bakterija ni nova, saj bakterijo Mycoplasma mycoides Capri sicer najdemo v naravi. Edina razlika med Mycoplasma mycoides Capri, ki jo najdemo v naravi, in bakterijo nastalo na koncu opisanih štirih korakov, je samo dodan podpis avtorjev.

Mirno lahko zaključimo, da na bakteriji ni nič sintetičnega in da v raziskavi ni bilo ustvarjeno nobeno sintetično življenje. Mogoče bi lahko bil rekli, da so naredili sintetičen genom, ampak tudi to je malo za lase privlečeno. Že res, da je DNA v bakteriji bila ustvarjena kemično na naših strojih in ne s celično biološko mašinerijo, ampak načina sinteze se v končnem izdelku ne pozna. DNA, umetno narejena ali ne, je vedno samo DNA. Na isti način je voda vedno samo voda, ne glede na kemijski način po katerem je nastala.

Konkreten dosežek raziskovalne skupine je omenjen le redkokje (ne na slovenskih portalih). Precej težko je prebrati takšno količino podatkov brez da bi delali napake. Ob kemični sintezi 1.08 miljona nukleotidnih baz pa naletimo na enako oviro. Ko genom najprej preberemo in ga nato sintetiziramo obstaja možnost, da bakterijska celica ne bo delovala zaradi seštetih napak branja in sinteze. Prav zaradi izbrisa ene same nukleotidne črke na zaporedju, so raziskovalci doživeli zastoj raziskav, saj jim presaditev ni delovala, dokler napake niso izsledili.

Kar nameravajo s to bakterijo v naslednjih letih narediti, je zmanjšati število genov v genomu na najnižjo možno raven. Bakterija bi se s tem poenostavila in mogoče bila zaradi tega bolj razumljiva. Po vsem tem procesu pa bi svoje jedro bioloških procesov še vedno nujno obdržala in zato ne bila drugačna od življenja kot ga poznamo. Da bi lahko nekaj imenovali umetno življenje, bi to moralo biti izgrajeno na principih, ki se vsaj malo razlikujejo od znanega.

M. mycoides JCVI-syn1 po vsaditvi novega genoma (vir: www.jcvi.com, celotna povezava s klikom na sliko)

Odgovor na to, koliko bodo opisane nove metode prišle prav raziskovalcem, bom prepustil času. Za konec bi se raje spet vrnil na naslove časopisnih člankov, ki so v prvi vrsti sprožili to pisanje. Prav zanimivo je namreč spremljati naslove glede na oddaljenost od vira. Naslove novičkarskih člankov sem naštel že na začetku. Na strani inštituta, kjer so raziskave potekale, najdemo že bolj premišljen naslov, ki se glasi “First Self-Replicating Synthetic Bacterial Cell”. Če naslov prevedem in preoblikujem bi ta izgledal kot Prva umetna bakterijska celica zmožna samopodvajanja. Med prvo umetno bakterijsko celico in prvim umetnim življenjem je mogoče majhna razlika, vendar je zadnja besedna zveza bolj kričeča in zato uporabljana od novinarjev.

Naslov originalnega članka objavljenega v znanstveni reviji pa gre “Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome”. Tu ni napihovanja novice, v naslovu ni govora o ničemer sintetičnem, ampak le o kemični sintezi. Zaključek te objave bo zato nasprotje veličastnega naslova.

S  sprehodom od naslova do naslova smo šli prek sintetičnega življenja in sintetične bakterijske celice, nismo pa pristali niti pri sintetičnem genomu, ampak le pri kemično sintetiziranem genomu.

Jaka Kragelj

Prispevek odraža mnenje avtorja in ne nujno tudi društva.