Autor: Kateřina Klementová
Vědcům se podařilo vytvořit první organismus s „mimozemským“ DNA. V DNA, které se nachází v genech každého organismu, jsou prameny dvojité šroubovice spojeny se čtyřmi bázemi, známými jako T, G, A a C. V tomto novém organismu vědci přidali nové báze, X a Y. Díky tomu vznikl organismus, který (pokud víme) nikdy nevznikl za miliardy let vývoje na Zemi nebo jinde ve vesmíru.
Zajímavé je, že semi-syntetický cizí organismus normálně pokračoval v množení a přitom si zachoval novou mimozemskou DNA během své reprodukce. V budoucnu by měl tento průlom umožnit vytváření vysoce přizpůsobených organismů – bakterie, zvířata, lidi – které se chovají divnými a přitom úžasnými způsoby, které by čtyři základní báze DNA nikdy nedovolili.
Vědcům se podařilo vytvořit první organismus s „mimozemským“ DNA. V DNA, které se nachází v genech každého organismu, jsou prameny dvojité šroubovice spojeny se čtyřmi bázemi, známými jako T, G, A a C. V tomto novém organismu vědci přidali nové báze, X a Y. Díky tomu vznikl organismus, který (pokud víme) nikdy nevznikl za miliardy let vývoje na Zemi nebo jinde ve vesmíru.
Zajímavé je, že semi-syntetický cizí organismus normálně pokračoval v množení a přitom si zachoval novou mimozemskou DNA během své reprodukce. V budoucnu by měl tento průlom umožnit vytváření vysoce přizpůsobených organismů – bakterie, zvířata, lidi – které se chovají divnými a přitom úžasnými způsoby, které by čtyři základní báze DNA nikdy nedovolili.
Tento mezník studie, 15 let v procesu, byl prováděn vědci na Scripps Research Institute a publikován byl v časopise Nature. V normální DNA, dva oddělené prameny jsou propletené do dvojité šroubovice. Tyto prvky jsou spojeny dohromady pomocí čtyř různých bází, adenin (A), thymin (T), sytosin (C) a guanin (G). A vždy báze s T a C a s G vytvářejí poměrně jednoduchý „jazyk“ bázových párů – ATCGAAATGCC, atd. Kombinuje několik desítek párů bází společně, v dlouhé řetězce DNA, a ty pak mají gen, který říká organismu, jak produkovat určitý protein. Pokud znáte sled písmen dolní jedné části šroubovice, budete vždy vědět, jaké bude následovat písmeno. Tato „komplementarita“ je základní důvod, proč je možné DNA rozdělit na dvě poloviny, a druhou dokonale přetvořit. Tady jsem právě vysvětlila, v (kolem) 150 slovech, dva z nejdůležitějších procesů veškerého života, který známe.
V této studii vědci Scripps našli způsob vložení nové základní dvojice do DNA e. coli bakterie. Tyto dva nové základy jsou označeny písmeny X a Y, ale skutečné chemické látky jsou spíše „kryptické d5SICS“ a „dNaM“. Předchozí in vitro (ve zkumavce) studie ukázaly, že tyto dvě chemikálie byly v souladu s enzymy, které rozdělily a nakopírovaly DNA. „Tenkrát jsme neměli ani tušení, že bychom se mohli přesunout k organismu s těmito bázemi páru,“ říká Denis Malyshev, první autor příspěvku. Naštěstí se mýlil.
V této studii vědci Scripps našli způsob vložení nové základní dvojice do DNA e. coli bakterie. Tyto dva nové základy jsou označeny písmeny X a Y, ale skutečné chemické látky jsou spíše „kryptické d5SICS“ a „dNaM“. Předchozí in vitro (ve zkumavce) studie ukázaly, že tyto dvě chemikálie byly v souladu s enzymy, které rozdělily a nakopírovaly DNA. „Tenkrát jsme neměli ani tušení, že bychom se mohli přesunout k organismu s těmito bázemi páru,“ říká Denis Malyshev, první autor příspěvku. Naštěstí se mýlil.
Nature stojí za přečtení, pokud chcete kostrbaté detaily, tady je pouze krátká verze. Za prvé, vědci geneticky připravili e. coli bakterii, aby pustili chemické látky (d5SICS a dNaM) přes buněčnou membránu. Pak se vloží DNA plazmid (malé smyčky DNA), který obsahuje jeden XY pár bází do bakterie. Tak dlouho, jak jsou nové chemikálie k dispozici, bakterie jsou i nadále schopné se množit, kopírovat a předávat nové DNA, mimozemskou plasmidu a všechny. Ve studii se tento proces zdá bezchybný již téměř týdny.
Momentálně, základní dvojice XY nic nedělá; zkrátka sedí na DNA a čeká na kopírování. V této podobě by mohl být použit jako biologické ukládání dat, - které, jak jsme již dříve zahrnuly, by mohlo mít za následek stovky terabytů dat, které jsou uloženy v jednom gramu syntetické, mimozemské DNA. Floyd Romesberg, který vedl výzkum, má mnohem velkorysejší plány. „Když čtete knihu, která byla napsána čtyřmi písmeny, nebudete moci říci mnoho zajímavých příběhů,“ říká Romesberh. „Máte-li k dispozici více znaků, můžete vymýšlet nová slova, můžete najít nové způsoby, jak používat tato slova a vy pak budete moci říci více zajímavých příběhů.“
Momentálně, základní dvojice XY nic nedělá; zkrátka sedí na DNA a čeká na kopírování. V této podobě by mohl být použit jako biologické ukládání dat, - které, jak jsme již dříve zahrnuly, by mohlo mít za následek stovky terabytů dat, které jsou uloženy v jednom gramu syntetické, mimozemské DNA. Floyd Romesberg, který vedl výzkum, má mnohem velkorysejší plány. „Když čtete knihu, která byla napsána čtyřmi písmeny, nebudete moci říci mnoho zajímavých příběhů,“ říká Romesberh. „Máte-li k dispozici více znaků, můžete vymýšlet nová slova, můžete najít nové způsoby, jak používat tato slova a vy pak budete moci říci více zajímavých příběhů.“
Nyní je jeho cílem najít způsob, jak se dostat na cizí DNA, aby tam mohl něco skutečně dělat, jako výroba aminokyselin (a tedy i bílkovin), které se nevyskytují v přírodě. Pokud Romesberg a spol. může roztrhnout tu matici, pak se náhle možné konstruovat buňky, které produkují bílkoviny, které se zaměřují na rakovinné buňky, nebo speciální aminokyseliny, které pomáhají s fluorescenční mikroskopií, nebo nové drogy / genové terapie, které dělají divné a úžasné věci.
V konečném důsledku může být dokonce možné vytvořit zcela syntetický organismus s DNA, která obsahuje desítky (nebo stovky) různých párů bází, které mohou produkovat téměř nekonečně komplexní knihovny aminokyselin a proteinů. V tomto bodě, bychom v podstatě přepsali biliony let evoluce. Organismy a stvoření, které vznikly, by byly k nepoznání, a museli by být schopni… no prostě vše, co může „bílím pláštěm“ oblečený maniak vymyslet.
V konečném důsledku může být dokonce možné vytvořit zcela syntetický organismus s DNA, která obsahuje desítky (nebo stovky) různých párů bází, které mohou produkovat téměř nekonečně komplexní knihovny aminokyselin a proteinů. V tomto bodě, bychom v podstatě přepsali biliony let evoluce. Organismy a stvoření, které vznikly, by byly k nepoznání, a museli by být schopni… no prostě vše, co může „bílím pláštěm“ oblečený maniak vymyslet.
Tento článek je pouze překladem originálu ZDE