Lille Kunstigt Liv: Lab-Made Bacterium Sports Smallest Genome Yet

{h1}

En nyoprettet bakterie med et syntetisk genom kan metabolisere næringsstoffer og selvreplikater, hvilket bringer verden et skridt tættere på at opbygge brugerdefineret kunstigt liv.

Et kunstigt bakteriegenom med det mindste antal gener, der er nødvendige for livet, er blevet skabt i et laboratorium og åbner vejen for at skabe syntetiske organismer med tilpassede sæt gener rettet mod specifikke opgaver, såsom at spise olie.

Den nyoprettede bakterie, der kan metabolisere næringsstoffer og selvreplikere (opdele og reproducere) bringer holdet et skridt tættere på at opbygge brugerdefineret kunstigt liv med særlige funktionaliteter, sagde de.

Den kunstige bakterie har kun 473 gener sammenlignet med de tusinder, der findes i vilde bakterier. Holdet kender endnu ikke funktionen af ​​149 af disse essentielle-til-livet-gener. [Unraveling det menneskelige genom: 6 molekylære milepæle]

"Vi viser, hvordan komplekse liv er endda i de enkleste af organismer," sagde Craig Venter, grundlægger og administrerende direktør for J. Craig Venter Institute (JCVI), hvor undersøgelsen blev afsluttet. "Disse resultater er meget ydmygende i den henseende."

Historien begynder med et genus af bakterier, der hedder Mycoplasma, bakterier, der har de mindste genomer af enhver organisme, der findes i naturen og har tendens til at leve hos mennesker og andre pattedyr.

Venter sagde, at han og en af ​​undersøgelsens forfattere, Clyde Hutchison fra JCVI, havde diskuteret i 1990'erne, hvad det ville tage for at besvare grundlæggende spørgsmål om måden livet fungerer på. Deres konklusion var, at de ville have brug for at opbygge en organisme med det mindste genom, der var muligt.

I 1995 sagde andre forskere, at en sådan kunstig organisme skulle have mindst 256 gener til at være levedygtige. Det viste sig at være forkert - men det var ikke indtil nu, at de vidste, hvor forkert det var.

Holdet brugte genomet af M. mycoides at skabe deres bakterier. At bakteriens genom blev syntetiseret i 2010, hvilket skabte den første selvreplikerende celle fra et kunstigt genom. Venter-instituttet kaldte at bakterien syn1.0. Den bakterie havde dog 1,1 millioner basepar i dets DNA eller 901 gener.

Deres nye bakterie har 531.000 basepar, for 473 gener. For at reducere antallet af gener brugte teamet syn1.0-genomet som en skabelon. Derfra konstruerede de et sæt mulige genomer for bakterien og brød dem i kortere strenge. For at se hvilke gener der var absolut nødvendige for livet, indsatte forskerne genetiske sekvenser kaldet transposoner, der forstyrrede funktionen af ​​et givet gen. Hvis det efterfølgende forblev cellen levende, så blev det betragtet som ikke-essentielt og skåret ud. Omvendt, hvis cellen døde, var det klart, at hvad der blev taget ud, var afgørende.

Processen var imidlertid ikke så simpel som den, sagde Venter. Nogle gange kunne et enkelt gen fjernes af sig selv, men i kombination med det andet blev det vigtigt. Venter lignede det på et fly: "Hvis du ikke ved noget om fly, og du kigger på en 777... og du fjerner højrefløj, kan flyet stadig flyve og lande, så du vil sige, at det ikke er vigtigt, og du ikke Jeg skal virkelig opdage essensen, indtil du fjerner den anden. "

Til sidst byggede de et syntetisk genom, som kunne indsættes i et andet Mycoplasma bakterier (det gamle genom fjernes), som i sig selv kunne vokse og leve som en normal celle. De kaldte resultatet syn3.0. [Infografisk: Hvordan videnskabsmænd skabte en halv-kunstig livsform]

Venter og hans team tilføjede, at det mindste antal gener, der kræves for livet, ville variere afhængigt af hvilken organisme de startede med - de ville få et meget andet resultat, hvis de for eksempel var begyndt med en algerart. Hvilke gener er afgørende kan også afhænge af miljøet, en celle eller en bakterie er i.

For eksempel i tidligt arbejde med Mycoplasma genitalium, vækstmediet var både fructose og glucose. At slå ud af et gen, som transporterer fructose, kan ikke påvirke en celle, der er i en glukose-rige omgivelser, og det vil heller ikke påvirke det, hvis man slår en glucosetransportør ud. Men hvis begge er slået ud, så vil cellen dø. Så hvilket gen er vigtigt er ikke et helt eller intet forslag.

Hutchison, hovedforfatter af undersøgelsen og en fremtrædende efterforsker ved JCVI, bemærkede, at det minimale genom ville også afhænge af, hvad man vil have cellen til at gøre - en bakterie, som glød i mørket, vil have et anderledes minimalt genom end noget andet.

"Der vil være mange minimal genomer," sagde Venter.

Maria Lluch Senar, en medarbejderforsker og bioteknolog ved Center for Genomic Regulation i Barcelona, ​​Spanien, sagde, at præstationen er spændende, fordi den har afsløret en metode til at designe genomer, der er meget hurtigere end de forsøgs-og-fejl-metoder, der aktuelt anvendes. "Sagen er her, du kan identificere, hvad der er det minimale genom du ønsker," sagde hun, for en given funktion. "Med denne teknik kan du definere, hvilken er den bedste kombination af DNA-fragmenter... Du kan samle dem senere og generere forskellige molekyler, der kan testes."

"I teorien kunne vi tilføje gensæt og i det væsentlige genskabe enhver organisme," sagde Venter. "Det ville være et vigtigt eksperimentelt værktøj."

Når det er sagt, lover teknikken bedre muligheder for at lave bakterier, der gør alt fra at spise olie til at lave biobrændstoffer.

"Vores langsigtede vision har været at designe og opbygge syntetiske organismer på efterspørgsel, hvor du kan tilføje i specifikke funktioner og forudsige, hvad resultatet skal være", siger studieledsforfatter Dan Gibson, lektor ved Venter Institute.

En minimal celle ville bruge den maksimale mængde energi til det, du designet cellen til at gøre, og har mindre potentiale til at mutere, og være lettere at konstruere, sagde Gibson.

Denne evne til at tilføje gensæt kan også hjælpe med at forstå, hvorfor nogle bakterier udviklede sig som de gjorde - og endda livet generelt, selv om det er mere af en strækning, sagde Hutchison. "Vi kan se nogle processer, der opstod tidligt i evolutionen," sagde han. "Men [Mycoplasmas genomer] er ikke små, fordi de er primitive, de er små, fordi de udviklede sig fra en celle, der havde et par tusinde gener, og de har mistet gener, som de ikke behøver i deres omgivelser. "

Venter sagde, at planen er at fortsætte med at lægge gener på det syntetiske genom, for at retfærdiggøre de ukendte geners funktioner. "Vi ønsker at komme til, hvor vi forstår 100 procent af generne i organismen, ikke kun 66 procent."


Video Supplement: Our Miss Brooks: Accused of Professionalism / Spring Garden / Taxi Fare / Marriage by Proxy.




Forskning


Fandt Mennesker Virkelig Neanderthals?
Fandt Mennesker Virkelig Neanderthals?

Reelle Tal: Egenskaber Og Definition
Reelle Tal: Egenskaber Og Definition

Videnskab Nyheder


Kan Du Fange En Nys, Som Du Kan Gøre?
Kan Du Fange En Nys, Som Du Kan Gøre?

Det Er Ikke Økonomien: Hvorfor Unikke Babynavne Udvikler Sig
Det Er Ikke Økonomien: Hvorfor Unikke Babynavne Udvikler Sig

Leprosy Hopper Fra Amerikanske Armadillos Til Mennesker
Leprosy Hopper Fra Amerikanske Armadillos Til Mennesker

Hvordan Arbejder Flydende Eksplosivstoffer, Og Hvad Ville Terrorister Gøre Med Dem På Et Fly?
Hvordan Arbejder Flydende Eksplosivstoffer, Og Hvad Ville Terrorister Gøre Med Dem På Et Fly?

Beskyttelse Af Nationens Drikkevand Betyder At Beskytte Skove (Op-Ed)
Beskyttelse Af Nationens Drikkevand Betyder At Beskytte Skove (Op-Ed)


DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com