Skamba kaip mokslinės fantastikos kūrinio įžanga. Tačiau genetikai iš Harvardo universiteto perkodavo visą sintetinį E.coli bakterijos genomą. Šį tyrimą atliko prof. George'as Churchas su kolegomis.
Mokslininkai pakeitė 62 214 DNR bazių porų. Jie atkūrė DNR nuo pat pradžių, nors bakterijos dar neatgaivino. Atlikta tai, kas anksčiau laikyta neįmanoma. Tai – pirmasis surinktas sintetinis genomas ir sudėtingiausia iki šiol atlikta genetinės inžinerijos užduotis.
Naudodami šią techniką, galėtume sukurti bet kokią gyvybės formą, perprogramuoti organizmus ir netgi sukurti sintetinius baltymus ir komponentus. Su projektu nesusijęs MIT bioinžinierius Peteris Carras žurnalui „Science“ sakė: „Tai nelengva, tačiau galime smarkiai pakeisti gyvybę.“
Taigi kaip jie perrašė genomą? DNR sudaro keturių nukleotidų bazių poros – A ir T, C ir G. Iš jų sudaryta viena dvigubos spiralės gija, RNR.
Kiekviena kombinacija atitinka tam tikrą aminorūgštį iš kurių, galima sakyti, ir susideda ląstelės. Ląstelės nuskaito nukleobazių kombinacijas ir žino, kurias aminorūgštis gaminti. Tėra 64 įmanomos kombinacijos. Suburtos į trejetus, vadinamuosius kodonus, jos sukuria tam tikras aminorūgštis. Egzistuoja 20 skirtingų aminorūgščių. Pavyzdžiui, C-C-G kodonas sukuria aminorūgštį proliną. Tą pačią rūgštį kuria ir C-C-C. Taigi kai kurių kodonų funkcijos persidengia. Todėl genetikai gali ištrinti perteklinius genus, nepaveikdami organizmo vystymosi.
Būtent tai ir atliko genetikai iš Harvardo. Jie paredagavo persidengiančius genus. Mokslininkai pašalino 7 iš 64 kodonų tipų 3 548 genuose. Užuot genomo genus keitę po vieną, tyrėjai aparatais iš pradinių medžiagų susintetino ištisus RNR segmentus ir kiekvienoje porcijoje buvo po kelis pakeitimus. Tada jie po vieną šiuos segmentus įterpė į Escherichia coli bakterijos DNR, įsitikindami, kad nepadarys pakeitimų, kurie galėtų nužudyti ląstelę.
Kol kas išbandyti 63 proc. perkoduotų genų. Ląstelėms problemų sukėlė vos keletas pakeitimų. Mokslininkų dar laukia keletas eksperimentavimo ir bandymų metų. Tačiau genetikus jau dabar stebina genomo plastiškumas.
Artimesnėje perspektyvoje mokslininkus jaudina atsiradusi galimybė sukurti virusams atsparias bakterijas. Įprastai virusai užkrečia gyvą ląstelę, įterpdami savo DNR į jos genomą. Taip virusas replikuojasi, dauginasi. Genetiškai perkoduotų organizmų (angl. Genetically Recoded Organisms, GRO) genomas būtų toks neįprastas, kad virusai nesugebėtų jo skaityti, tad negalėtų į jį įterpti savo DNR, tad ir daugintis.
GRO būtų galima naudoti gamyboje. Pakeitus bakterijų genetinį kodą, pakistų ir jų sintetinami baltymai. Sintetinės bakterijos galėtų tapti gyvais fabrikais, užprogramuotais gaminti kokias tik reikia aminorūgštis. Iš jų būtų galima kurti naujos kartos medžiagas, gal net vaistus. Tokios pakeistos bakterijos galėtų tapti ir patikimais ateities mokslinių tyrimų bandymų objektais.
Prof. G.Churcho eksperimentai ir anksčiau buvo kontroversiški. Vienas klausimas – ar ši technika 100 proc. saugi. Nerimaujama, kad tokios perkoduotos bakterijos galėtų gaminti toksinus. Kadangi tokios bakterijos būtų atsparios virusams, jos būtų pranašesnės už esančias aplinkoje. Patekusios į laisvę, jos galėtų sukelti ekologinę katastrofą ar net dar vieną didįjį marą.
Siekdamas užkirsti kelią tokiems nuogąstavimams, G.Churchas su kolegomis į sistemą įdiegė kelias saugumo priemones.
Bakterijos turi būti laikomos specialioje maitinimo terpėje, antraip žūsta. Nebent rastų tokį maistą aplinkoje, kas, G.Churcho teigimu, menkai tikėtina. Kita apsaugos priemonė – specialus barjeras, užkertantis kelią bakterijų dauginimuisi už laboratorijos ribų.
Bet kitiems ekspertams magėtų įsitikinti, ar G.Churcho saugos sistema tokia jau „neperšaunama“. P.Carras siūlo užuot diskutavus apie priemonių atsparumą, įvertinti rizikos laipsnį.
Kitas žingsnis – tolesnis sukurtų dirbtinių genų tikrinimas. Paskui G.Churchas su kolegomis paims tą genomą ir iš jo sukurs visiškai naują organizmą.
Kadangi DNR yra pagrindinė praktiškai visos Žemės gyvybės rūšių „gamybos instrukcija“, gebėjimas ją perrašyti suteiktų žmonėms kone dieviškas jos keitimo galias. Kol tai taps realybe, tikriausiai, dar teks luktelėti ne vieną dešimtmetį. Tačiau netgi tokiu atveju, drauge su genų redagavimu ir modifikavimu, superžmonių rasės idėjos negalima atmesti kaip neįmanomos.
Pagal Bigthink.com ir BBC inf. parengė Vytautas Povilaitis.
