خلق ساده‌ترین شکل حیات جهان با یک باکتری مصنوعی

دانشمندان با طراحی یک باکتری مصنوعی به نام Syn57، ساده‌ترین شکل حیات جهان را ساختند.

به گزارش تک‌ناک، این باکتری تنها از ۵۷ رمز ژنتیکی استفاده می‌کند، در حالی که بیشتر موجودات زنده میلیاردها سال است که از ۶۴ رمز استفاده کرده‌اند. این موضوع می‌تواند زمینه‌ساز پیشرفت در مهندسی ژنتیک و تولید موجوداتی مقاوم در برابر ویروس‌ها باشد.

هر رمز که در علم ژنتیک به آن کدون می‌گویند، شامل سه واحد کوچک به نام نوکلئوتید است، که با هم به سلول‌ها دستور می‌دهند چه پروتئینی بسازند.

با وجود این، بسیاری از این کدون‌ها تکراری‌ هستند، چرا که موجودات زنده برای ساخت پروتئین‌های خود تنها به ۲۰ آمینواسید نیاز دارند. به همین دلیل، برخی کدون‌ها نقش‌های مشابهی ایفا می‌کنند.

چگونگی ساخت باکتری کاملاً مصنوعی

پژوهشگران بریتانیایی موفق شدند با حذف بخشی از این کدون‌های تکراری، یک باکتری کاملاً مصنوعی ایجاد کند.

پژوهشگران برای ساخت این باکتری، ۴ رمز مربوط به اسید آمینه سرین، ۲ رمز مربوط به آلانین و یک رمز توقف را از ژنوم حذف و به‌جای آنها از رمزهای مشابه استفاده کردند.

این کار نیاز به بیش از ۱۰۱ هزار تغییر در کد ژنتیکی داشت، که ابتدا با کمک رایانه طراحی شد، سپس در قطعات ۱۰۰ کیلوبایتی ساخته شد و در نهایت همه این قطعات به هم وصل شدند تا یک ژنوم کامل تشکیل دهند.

چالش بزرگ، دستاورد بزرگ

محققان برای اطمینان از عملکرد درست این ژنوم، بخش‌های کوچک آن را به‌تدریج درون باکتری‌های زنده آزمایش کردند. در نهایت، آنها توانستند باکتری Syn57 را به‌طور کامل و موفقیت‌آمیز ایجاد کنند.

وسلی رابرتسون، یکی از پژوهشگران این مطالعه در گفت‌وگو با نیویورک‌تایمز گفت: «گاهی فکر می‌کردیم که شاید این پروژه به بن‌بست برسد، اما سرانجام توانستیم آن را به نتیجه برسانیم.»

کاربردهای بالقوه ساده‌ترین شکل حیات

این دستاورد نشان می‌دهد که حیات می‌تواند با یک نقشه ژنتیکی بسیار فشرده‌تر نیز ادامه یابد. حذف کدون‌های اضافه، فضا را برای استفاده از آمینواسیدهای غیرمتعارف باز می‌کند. این موضوع می‌تواند امکان ساخت پلیمرها و ترکیبات زیستی نوین را فراهم سازد.

از طرف دیگر، کد ژنتیکی خاص و غیرمعمول Syn57 به گونه‌ای طراحی شده است که ویروس‌های طبیعی نمی‌توانند آن را بخوانند. یعنی اگر این باکتری با ویروس آلوده شود، ویروس نمی‌تواند در آن تکثیر شود. این ویژگی باعث می‌شود باکتری در برابر ویروس‌ها مقاوم باشد، که برای صنایع زیستی و تولید پروتئین‌های باکتریایی بسیار مهم و سودمند است.

این تغییرات احتمال این موضوع را بسیار کم می‌کند که ژن‌های مصنوعی از این باکتری به موجودات زنده دیگر منتقل شوند، چرا که کد ژنتیکی Syn57 به شکلی طراحی شده است که برای سایر موجودات قابل فهم نیست و آنها نمی‌توانند از این ژن‌ها استفاده کنند.

پژوهشگران در نهایت اعلام کردند: «با ساخت ژنوم مصنوعی می‌توان توالی‌های ژنتیکی جدیدی ایجاد کرد که در طبیعت وجود ندارند و هیچ موجود زنده‌ای تاکنون به آنها دست پیدا نکرده است.»