الحياة الاصطناعية: أيقظ العلماء البكتيريا الاصطناعية

ابتكر باحثون أمريكيون بكتيريا ذات جينوم ضئيل يحتوي فقط على جينات حيوية للغاية. (الصورة: blobbotronic / fotolia.com)

البيولوجيا التركيبية: خلقت بكتيريا بها 473 جينًا فقط
منذ حوالي ست سنوات ، قدم باحثون أمريكيون بكتيريا تحتوي على مادة وراثية اصطناعية بالكامل. كان هناك حديث حتى عن "الحياة الاصطناعية". لقد اتخذ العلماء الآن خطوة أخرى: لقد ابتكروا بكتيريا تحتوي فقط على الجينات الضرورية للغاية للحياة.

'

كم عدد الجينات التي يحتاجها الكائن الحي حقًا
يحتاج الكائن الحي إلى 473 جينًا على الأقل. على الأقل هذا ينطبق على البكتيريا ، كما اكتشف باحثون أمريكيون بقيادة كريج فينتر. علماء "J. Craig Venter Institute وزملاؤه من "University of California-San Diego" ، من "Synthetic Genomics" و "National Institute of Standards and Technology" تقرير في المجلة المتخصصة "Science" أن هذه الجينات تتحكم في جميع العمليات الحيوية في ظل البيئة المثلى الظروف دع البكتيريا تنمو. كما هو مبين في تقرير في المجلة المتخصصة "Nature" ، صمم الباحثون بكتيريا ذات جينوم ضئيل تم إنشاؤه صناعيًا وسمح لها بالنمو في المختبر. وفقًا لتقرير صادر عن وكالة الأنباء dpa ، فإن جينوم البكتيريا التي تحمل الاسم “JCVI-syn3.0” أصغر من أي خلية طبيعية تتكاثر بشكل مستقل. وفقًا لهذا ، يمكن استخدامه بشكل أفضل لمعرفة الجينات والوظائف الأساسية للحياة.

ابتكر باحثون أمريكيون بكتيريا ذات جينوم ضئيل يحتوي فقط على جينات حيوية للغاية. (الصورة: blobbotronic / fotolia.com)

وفقًا للخبراء الألمان ، فإن النتائج "ليست ذات صلة"
وفقًا للتقديرات الحالية ، يمتلك الشخص أكثر من 20000 جين ، والعديد من الحيوانات والنباتات لديها أكثر من ذلك. قال عالم التكنولوجيا الحيوية البروفيسور د. أوضح ألفريد بولر من جامعة بيليفيلد ، وفقًا لوكالة الأنباء الألمانية (د.ب.أ) ، أن الدراسة كانت عملاً علميًا جيدًا ، لكنها ليست النتيجة الكبيرة التي توقعها العديد من الخبراء. قال العالم الألماني "النتيجة ليست وثيقة الصلة من حيث التكنولوجيا الحيوية". الدراسة مشتقة بعناية وهي نتيجة الكثير من العمل الشاق. "لكنه لا يوفر الهيكل البسيط لإنتاج المواد كما يأمل المرء" ، كما يقول بولر.

ابحث عن الحد الأدنى من الجينوم البكتيري
كان فريق بقيادة Craig Venter قد أنشأ بالفعل بكتيريا ذات تركيبة جينية صناعية في عام 2010. كما قيل ، تم إعادة تكوين جينات بكتيريا Mycoplasma mycoides بمساعدة قطع فردية من المادة الوراثية ثم تم إدخال هذا الجينوم الاصطناعي في نوع بكتيري آخر (Mycoplasma capricolum). وفقًا للمعلومات ، حلت المادة الوراثية الاصطناعية محل المادة الوراثية الأصلية وتولت السيطرة على البكتيريا المضيفة. في دراستهم ، التي تم تقديمها الآن ، قام الباحثون بتقليل حجم جينوم هذه البكتيريا المسماة "JCVI-syn1.0". كان الهدف من الدراسة هو العثور على جينوم بكتيري ضئيل يكفي لاستمرار الحياة.

البكتيريا غير قابلة للحياة في المحاولات الأولى
بناءً على المعرفة البيولوجية الجزيئية الأساسية والبيانات الموجودة حول وظائف الجينات ، صمم العلماء هذا الجينوم في تجارب أولية على الكمبيوتر. ومع ذلك ، فقد فشلوا ووجد أن البكتيريا الناتجة غير قابلة للحياة. بدأوا من جديد مع الجينوم المنسوخ من الطبيعة. أوضح الباحثون أن "النتائج أقنعتنا بأننا لا نملك المعرفة الكافية لتصميم جينوم بسيط يعمل على أساس المبادئ الأساسية". لذلك ، ذهبوا للعمل بشكل تجريبي أكثر في التجارب اللاحقة: قاموا بإغلاق الجينات الفردية تدريجياً من أجل معرفة ما إذا كانت ضرورية لعمل الخلية البكتيرية.

وظائف غير معروفة ضرورية للحياة
بهذه الطريقة ، حددوا ثلاث مجموعات: الجينات التي لا غنى عنها ، والجينات التي يمكن الاستغناء عنها والجينات التي تحسن نمو الخلايا بشكل كبير. في النهاية ، بقي 473 جينًا أبقى على JCVI-syn3.0 على قيد الحياة في ظل ظروف معملية. تم تزويد البكتيريا بالعناصر الغذائية الضرورية في المزرعة. كما تقول الدراسة ، ربما يكون المزيد من الجينات ضروريًا للبقاء في ظل ظروف أقل من مثالية. لم يتمكن الباحثون من إسناد أي وظيفة بيولوجية إلى ما مجموعه 149 جينًا. وفقًا للخبراء ، يشير هذا إلى وجود وظائف غير معروفة مسبقًا ضرورية للحياة. على الرغم من أن هدفها كان إنشاء جينوم بسيط ، إلا أنه يمكن أيضًا استخدام نهجها لبناء خلايا بالخصائص المرغوبة. على سبيل المثال ، يمكن بناء الخلايا بمسارات أيضية إضافية أو شفرة جينية معدلة وبالتالي إنتاج أدوية أو مواد كيميائية صناعية.

إنجاز عظيم من قبل فريق البحث
"ومع ذلك ، عليك أن تسأل نفسك: هل هذه حقًا البكتيريا المثالية لتخليق المواد ذات الصلة بالتكنولوجيا الحيوية؟" يقول بولر ، الذي لم يشارك في الدراسة. من بين أمور أخرى ، يتم تقليل فائدة إنتاج التكنولوجيا الحيوية من خلال حقيقة أن الميكوبلازما المنتجة تتكاثر ببطء شديد. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن نقل النتيجة إلى ميكروبات أخرى. "بالنسبة للبكتيريا الأخرى ، سأنتهي مع مجموعات الجينات الأساسية الأخرى." وفقًا لبوهلر ، قدمت الميكوبلازما للفريق ميزة كبيرة تتمثل في امتلاك عدد قليل نسبيًا من الجينات بشكل طبيعي. وقال "إنهم يعيشون كمستفيدين في زنازين أخرى ولا يتعين عليهم إنتاج العديد من المواد المهمة بأنفسهم" ، بحسب وكالة الأنباء الألمانية (د.ب.أ). ومع ذلك ، يقوم الباحثون بعمل رائع: "تم قطع الجينوم إلى النصف تقريبًا". بالإضافة إلى ذلك ، تقدم الجينات غير القابلة للتخصيص ، وعددها 149 ، مناهج بحثية مثيرة للاهتمام. (ميلادي)

الكلمات:  آخر عموما كلي الطب