В бактерию вдохнули синтетическую жизнь

Американские учёные впервые воссоздали «в пробирке» полный геном бактерии Mycoplasma mycoides и внедрили его в оболочку другой бактерии Mycoplasma capricolum, получив при этом полноценную живую клетку, способную к размножению.

Сообщение об этом появилось 20 мая на сайте журнала «Science». Ученые давно научились расшифровывать структуру ДНК, синтезировать её участки, встраивать природный генетический материал в оболочку живой клетки. Но вот синтезировать полный геном живого организма «в пробирке» не удавалось никому. Правда, восемь лет назад молекулярные биологи синтезировали геном вируса и встроили его в белковую оболочку. И вот, наконец, получен настоящий живой «синтетический» организм. Организм оказался не только жизнеспособен, но и стал размножаться.

Успеха добилась международная команда ученых (24 человека) из двух Институтов под руководством Крейга Вентера – в Роквилле (штат Мериленд) и в Сан Диего (штат Калифорния). Проект, над которым работали 15 лет стоил огромных усилий и обошелся в 40 миллионов долларов. Вентер 10 лет назад был одним из авторов расшифровки генома человека. "Это первая в истории синтетическая клетка, и синтетической мы ее называем потому, что она содержит полностью искусственную хромосому, синтезированную из химических компонентов в специальном устройстве по компьютерной программе", - сообщил Вентер журналистам.

Эксперимент по созданию искусственной жизни заключался в следующем: ученые синтезировали геном одной бактерии и внедрили его в клетку бактерии другого вида, из которой предварительно удалили собственный геном. Полученный организм с оболочкой бактерии-рецепиента оказался идентичным бактерии-донору - Mycoplasma capricolum.

В качестве донора была выбрана бактерия-паразит Mycoplasma mycoides, в том числе из-за того, что у нее очень маленький геном — порядка миллиона нуклеотидов (для сравнения: в геноме человека их 3 миллиарда). Внедрить ДНК в бактерию не так уж сложно, поскольку бактерии не имеют ядра, и генетический материал распределен в цитоплазме. Реципиентом выступала родственная бактерия Mycoplasma capricolum. Но и такой «короткий» геном получить непросто, поэтому ДНК синтезировали по частям, которые потом соединили вместе. Современные технологии не позволяют соединить части ДНК химическим путем, поэтому молекулярный конструктор собирали в клетках кишечной палочки — E.coli, а затем в клетках дрожжей. И только после этого синтетическую ДНК ввели в очищенную от собственного генома клетку Mycoplasma capricolum. По словам руководителя работы, создание бактерии шло нелегко: когда в геноме оказался всего лишь один неправильный нуклеотид, клетка не ожила.

Полученные гибриды выглядели, росли и размножались так же, как Mycoplasma mycoides. Еще одним немаловажным признаком того, что это именно Mycoplasma mycoides было то, что «синтетическая» бактерия синтезировала белки, свойственные именно этому виду. Но выжить такая бактерия может только в лаборатории в специальной среде, в природных условиях она оказалась нежизнеспособна.

Теперь стало возможным создавать «синтетические» бактерии с геномом, сконструированным специально для решения конкретных задач в области энергетики, экологии, медицины – производства новых видов топлива, вакцин, белковых препаратов, переработки отходов. Сразу после публикации в «Science» в СМИ появились сообщения о том, что молекулярные биологи стремятся взять на себя роль творца, создать искусственную жизнь, которая никогда бы не возникла в природных условиях. Что ж страхи вполне объяснимые и довольно обычные в ситуации, когда грядет эпохальное научное открытие. А то, что успех команды Вентера открывает новую эпоху в науках о жизни, сомневаться не приходится. Эти исследования помогут ученым разобраться в природе жизни и ответить на вопрос, какие гены необходимы для того, чтобы существо жило и размножалось.

На снимке: Электронная микрофотография «синтетических» бактерий. Голубая зона – синтетический геном, внизу саморазмножающаяся колония бактерий Mycoplasma mycoides.

В заметке использованы материалы с сайта: http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/328/5981/958