Napravljen prvi potpuno sintetički genom kvasca: Veliki iskorak u stvaranju veštačkog života

Naučnici su, nakon više od 10 godina istraživanja, uspeli da konstruišu sintetički genom kvasca (Saccharomyces cerevisiae), što predstavlja značajnu prekretnicu u sintetičkoj biologiji. Ovaj poduhvat, koji je predvodio tim sa Univerziteta Makvori u Australiji, označava prvi put da je u potpunosti sastavljen sintetički genom eukariotskog organizma, nadovezujući se na prethodne uspehe u manipulaciji jednostavnijih bakterijskih genoma, piše Science alert.

Ovo istraživanje nije samo naučna radoznalost, već je i njegov značaj praktičan i dalekosežan. Sintetički genom kvasca otvara mogućnosti za stvaranje genetski prilagođenih mikroorganizama koji mogu proizvoditi hranu otpornu na klimatske promene i bolesti, poboljšati farmaceutsku proizvodnju i omogućiti efikasniju biotehnologiju.

Preporučujemo

Jedan od ključnih momenata u ovom istraživanju bio je završetak 16. i poslednjeg sintetičkog hromozoma kvasca, nazvanog SynXVI. Tim naučnika suočio se s brojnim izazovima u njegovoj izradi, a kako ističe molekularni mikrobiolog Saki Pretorijus, "ovo je poslednji deo slagalice koji zaokuplja istraživače sintetičke biologije već mnogo godina".

Kao i kod programiranja složenog softvera, istraživači su morali pažljivo otkloniti greške u genomu kako bi osigurali da funkcioniše pravilno. Koristili su različite genetske alate, uključujući CRISPR tehnologiju, kako bi identifikovali i ispravili greške koje su se pojavljivale u procesu.

Jedan od glavnih izazova bio je omogućiti kvascu da koristi glicerol kao izvor energije pri višim temperaturama. Ova osobina može biti od velike koristi u budućnosti, jer bi omogućila mikroorganizmima da prežive u ekstremnijim uslovima, što je posebno važno za industrijsku fermentaciju i biotehnološku proizvodnju.

Još jedan izazov s kojim su se naučnici susreli bila je upotreba genetskih markera, malih delova DNK koji se koriste za praćenje i identifikaciju promena u genomu. Ispostavilo se da njihov raspored u genomu može imati nepredviđene posledice.

- Jedno od naših ključnih otkrića bilo je to kako položaj genetskih markera može poremetiti ekspresiju esencijalnih gena - objašnjava sintetički biolog Hju Guld sa Univerziteta Makvori.

Drugim rečima, ukoliko bi markeri bili postavljeni na pogrešno mesto, mogli bi ometati normalno funkcionisanje ćelije. Ovaj problem je uspešno rešen preciznim premeštanjem markera, što će biti dragocena lekcija za buduće projekte u sintetičkoj biologiji.

Ovo istraživanje je deo šireg projekta Sc2.0, koji za cilj ima stvaranje potpuno sintetičke verzije genoma kvasca. Iako je kvasac relativno jednostavan organizam, principi razvijeni u ovom istraživanju mogu se primeniti na složenije organizme, uključujući biljke i mikroorganizme koji se koriste u farmaceutskoj industriji.

Buduće primene sintetičkih genoma mogle bi uključivati razvoj otpornijih useva, sintetički organizmi mogli bi se koristiti za stvaranje biljaka otpornijih na sušu, bolesti i štetočine. Bržu i efikasniju proizvodnja lekova, sintetička biologija može omogućiti bržu sintezu farmaceutskih supstanci, uključujući antibiotike, hormone i vakcine, kao i ekološki održivu proizvodnju materijala. Sintetički mikroorganizmi mogli bi proizvoditi bioplastiku i druge materijale na ekološki prihvatljiv način.

Kako ističe sintetički biolog Brijardo Lorente sa Univerziteta Makvori, sintetički genom kvasca predstavlja kvantni skok u našoj sposobnosti da inženjerski oblikujemo biologiju. Ovo dostignuće otvara uzbudljive mogućnosti za razvoj efikasnijih i održivijih biotehnoloških procesa, od proizvodnje farmaceutskih preparata do stvaranja novih materijala.

Jedan od ključnih faktora koji je omogućio ovaj uspeh bio je tehnološki napredak u oblasti genetskog inženjeringa i automatizacije. Posebnu ulogu odigrala je robotika dostupna u Australijskoj genomskoj laboratoriji, koja je omogućila precizno manipulisanje genetskim materijalom i bržu analizu rezultata.

Ovaj napredak u sintetičkoj biologiji nije samo naučna radoznalost, već ima i potencijal da preoblikuje način na koji proizvodimo hranu, lekove i materijale, stvarajući održiviji i otporniji svet.

Iako još uvek nismo u fazi u kojoj možemo stvoriti potpuno veštački oblik života iz ničega, ovo istraživanje pokazuje da je u potpunosti moguće rekonstruisati genom složenijih organizama i prilagoditi ga ljudskim potrebama. Uspeh sa sintetičkim kvascem samo je prvi korak ka budućnosti u kojoj ćemo moći genetski oblikovati žive organizme kako bismo rešavali najveće izazove čovečanstva.

Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature Communications, a njegov značaj će se tek pokazati u godinama koje dolaze.

(Telegraf Nauka / Science alert)