Viața Sintetică Poate Dezvălui Originile Vieții Naturale

{h1}

Primul genom sintetic a fost creat, ceea ce ar putea permite oamenilor de știință să descopere chiar originile vieții pe pământ.

După ce a anunțat crearea primului organism cu un genom complet sintetic joi trecut, Craig Venter, fondatorul institutului de cercetare în domeniul genomicii care îi poartă numele, a continuat să vorbească despre modul în care această descoperire va beneficia de industrii precum produsele farmaceutice, energia și materialele.

În explicația sa despre metodele utilizate pentru crearea bacteriei sintetice, Venter a evidențiat o utilizare importantă pentru organismele sintetice: cercetarea. La fel ca eprubetele vii, bacteriile create de oamenii de știință ar putea servi drept platforme controlate pentru experimente prin reducerea complexității care ascunde funcționarea multor sisteme biologice.

Această lucrare ar putea duce la constatări eșalonante în două moduri majore. În primul rând, celulele cu genomi sintetici ar putea permite oamenilor de știință să elimine în mod esențial complexitățile celulelor vii, lăsând doar părțile mai simple. Acest lucru ar oferi cercetătorilor o modalitate mai bună de a dezlănțui interacțiunile extrem de complicate care apar în celulele naturale și ar putea ajuta la dezlegarea secretelor bolilor decongelante precum cancerul.

În al doilea rând, în timp ce celulele cu genomi sintetici nu ar putea fi folosite pentru a recrea creaturi dispărute, ele ar putea fi folosite pentru a crea organisme care au genele organismelor dispărute, posibil chiar și cele mai vechi forme de viață ale Pământului. Acestea ar putea conduce la o mai bună înțelegere a naturii vieții și a modului în care a început viața, spun oamenii de știință.

„Oamenii sunt cu adevărat destul de blocați de ceea ce s-a întâmplat de fapt pe planeta noastră pentru a crea noi forme de viață”, a spus David Fitch, profesor asociat de biologie la Universitatea New York. „Au fost o mulțime de experimente care propun modalități diferite de a putea apărea noi sisteme de viață și poate unele dintre aceste probleme ar putea fi abordate prin sintetizarea de noi genomuri cu tipuri foarte simple de structuri ale căilor”.

Proiectarea experimentelor mai elegante

În celulele naturale, are loc o serie largă de reacții chimice. Multe dintre aceste reacții se întâmplă în serie, iar oamenii de știință se referă la acestea drept căi chimice. Dar căile se intersectează între ele, ceea ce face ca fiecare să fie dificil de studiat.

Într-o celulă cu un genom sintetic, oamenii de știință ar putea elimina unele dintre aceste intersecții. De exemplu, oamenii de știință care studiază modul în care interacțiunile dintre cele două căi provoacă o boală ar putea proiecta o bacterie care generează doar acele căi, a spus T. Martin Embley, un profesor de biologie moleculară evolutivă la Universitatea Newcastle din Anglia. Utilizând un organism sintetic simplificat în locul unei bacterii naturale mult mai complexe, cercetătorii ar putea proiecta experimente mai elegante, cu rezultate mai clare, a declarat Embley pentru WordsSideKick.com.

"Poate fi util ca instrument de cercetare, pentru că poți reconstrui căile întregi și interacțiunea dintre căi. Știi exact ce se întâmplă în celulă, pentru că ai făcut-o", a spus Embley.

Unele căi determină modul în care celulele din organismele multicelulare se dezvoltă în mod natural de la celule nespecificate la cele cu funcții specifice. Celulele cu genomi sintetici ar putea arunca lumină asupra acestor procese, a spus Fitch. Atunci când organismele multicelulare se maturizează, undele de molecule de semnalizare revarsă înainte și înapoi pe embrionul în curs de dezvoltare, iar interacțiunea acestor semnale spune celulelor dacă trebuie să devină fire de păr, nervi, scoici, flippers sau aripi.

O bacterie cu un genom sintetic ar putea fi proiectată pentru a produce doar un singur semnal, permițând oamenilor de știință să înțeleagă cum a evoluat pentru prima dată acest mecanism de diferențiere, a spus Fitch într-un interviu telefonic.

Respirați viața în fosile

În mod alternativ, în loc să creeze celule niciodată văzute, oamenii de știință ar putea crea organisme care s-au stins cu milioane de ani în urmă prin derivarea matematică a genomului creaturii dispărute din genomii descendenților săi vii, a spus Martin Kreitman, profesor de biologie moleculară la Universitate din Chicago. Animarea unei creaturi dispărute prin biologia sintetică ar permite oamenilor de știință să măsoare proprietățile celulare care nu apar imediat din genomul în sine, cum ar fi ratele de creștere și rezistența la temperatură.

Cercetătorii au făcut deja experimente similare la scară mică, a spus Embley. În acele experimente mai vechi, oamenii de știință au replicat o formă mai veche a unei enzime pentru a testa dacă a îndeplinit sau nu aceeași funcție mai devreme în evoluția sa, a spus Embley. Dar cu metodele anunțate de Venter, cercetătorii ar putea depăși doar o enzimă.

„Unul dintre modurile [biologie sintetică] ar putea fi interesant este capacitatea de a reconstrui intermediații evolutivi”, a spus Kreitman. „În esență, readuceți la viață o fosilă”.

Oamenii de știință ar putea reconstrui genomul creaturilor dispărute, uitându-se la ADN-ul descendenților vii, apoi să asambleze genomul creaturii dispărute și să îl insereze într-o celulă „golită” folosind aceeași tehnică ca și echipa Venter Institute. Aceste organisme sintetice ar putea oferi oamenilor de știință date valoroase despre mediul în care au trăit, a declarat Kreitman pentru WordsSideKick.com. De exemplu, sondarea temperaturii și a toleranței la pH a unei bacterii dispărute ar putea învăța oamenii de știință despre chimia unui ocean antic, a spus Kreitman.

„Oamenii au luat anumite enzime implicate în stomac, au creat o enzimă ancestrală și au privit să vadă dacă mai funcționează”, a spus Embley. "[Biologia sintetică] vă permite să faceți acest lucru la o scară mai mare, cu multe gene. Folosind argumentul parsimoniului, puteți reconstrui genomii strămoșilor comuni."

Prima viață pe Pământ

Mergând și mai departe în trecut, oamenii de știință ar putea crea o bacterie cu numărul minim de gene necesare pentru a trăi, a spus Embley. Această bacterie în jos ar simula în mod eficient prima celulă de pe Pământ, permițând oamenilor de știință să testeze ipoteze despre modul în care substanțele chimice inerte au făcut saltul la viața de a se perpetua, a spus Fitch.

Venter a abordat această problemă joi, menționând că el și cercetătorii de la institutul său au dezbătut ei înșiși cum această tehnologie va permite oamenilor de știință să testeze nivelul minim de material biologic necesar pentru a stârni viața.

"Cred că va fi interesant, deoarece oamenii care lucrează la originile vieții, oamenii care încearcă să înțeleagă aceste minime precursoare posibile ale vieții, întrucât aceste programe continuă într-o direcție, iar noi continuăm de la cealaltă, construind partea superioară a evoluției un sistem informațional, s-ar putea să putem întâlni undeva la mijloc și să avem câteva instrumente noi interesante ", a spus Venter.

Înțelegând modul în care viața de pe Pământ a evoluat din materie non-vie, biologia sintetică ar putea, de asemenea, să pună la distanță între experimentele in vitro și in vivo, a spus Fitch.

În biologie, experimentele in vitro sunt cele efectuate într-o eprubetă, în timp ce experimentele in vivo se fac în organisme vii. Adesea, reacțiile care funcționează bine în timpul experimentelor in vitro progresează diferit în timpul experimentelor in vivo, datorită influenței altor substanțe chimice dintr-un organism. Acest lucru poate frustra procesul descoperirii științifice. De exemplu, un medicament care tratează celulele bolnave într-o eprubetă s-ar putea să nu funcționeze efectiv pentru a vindeca o persoană care are această boală.

Dar, cu bacteriile sintetice care acționează ca epruvete vii, concepute special pentru un experiment, oamenii de știință ar putea elimina o parte din această discrepanță, a spus Fitch, inițierea unei ere în care proiectarea unui experiment devine sinonimă cu crearea unei noi specii.

"Sistemele in vitro care vă permit să testați ipoteze pot fi foarte complexe acum. La un moment dat, complexitatea devine viață", a spus Fitch.

  • Top 10 fenomene inexplicabile
  • Primul organism viu cu genomul sintetic creat
  • Top 10 Cele mai mari mistere în știință






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News


Vezica Urinară: Fapte, Funcții Și Boli
Vezica Urinară: Fapte, Funcții Și Boli

Gătuirea Aerului: Lipsa De Oxigen Înrăutățit „Marea Moară”
Gătuirea Aerului: Lipsa De Oxigen Înrăutățit „Marea Moară”

Toc: Simptome Și Tratament
Toc: Simptome Și Tratament

Cum A Cântat O Cântăreață De Operă Cea Mai Înaltă Notă Cântată La Met?
Cum A Cântat O Cântăreață De Operă Cea Mai Înaltă Notă Cântată La Met?

Pădurea Tropicală Amazon Respiră Mai Mult Decât Respiră
Pădurea Tropicală Amazon Respiră Mai Mult Decât Respiră


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RO.WordsSideKick.com