Τα βακτήρια που δημιουργούνται με 19 αμινοξέα αψηφούν τον θεμελιώδη νόμο της βιολογίας

Το Pesquisadores κατάφερε να κάνει τα βακτήρια να λειτουργούν με μόλις 19 αμινοξέα αντί για τα 20 που συντηρούν κάθε γνωστή μορφή ζωής. Το κατόρθωμα αντιπροσωπεύει ένα ορόσημο στη γενετική μηχανική και αμφισβητεί μια από τις πιο στέρεες αρχές της σύγχρονης βιολογίας. Το πείραμα ανοίγει πόρτες για να κατανοήσουμε καλύτερα πώς ξεκίνησε η ζωή και πώς μπορεί να επανασχεδιαστεί στο εργαστήριο.

Η ανακάλυψη αποκαλύπτει ότι ο γενετικός κώδικας δεν είναι τόσο άκαμπτος όσο πιστεύαμε προηγουμένως. Το Cientistas αφαίρεσε ένα από τα 20 τυπικά αμινοξέα και κατάφερε να κάνει τα βακτήρια να παράγουν λειτουργικές πρωτεΐνες ακόμη και χωρίς αυτό το συστατικό. Το αποτέλεσμα δείχνει ότι η ζωή έχει μεγαλύτερη ευελιξία από ό,τι φανταζόταν προηγουμένως η επιστήμη.

Como το πείραμα διεξήχθη

Το Pesquisadores απέκλεισε τη σερίνη, ένα από τα αμινοξέα που θεωρούνται απαραίτητα. Στη συνέχεια επαναπρογραμμάτισαν τον γενετικό κώδικα των βακτηρίων, έτσι ώστε να μην προσπαθήσουν να συνθέσουν αυτήν την πρωτεΐνη. Τα κύτταρα ήταν σε θέση να αναπαράγονται και να εκτελούν ζωτικές λειτουργίες κανονικά. Οι δοκιμές διήρκεσαν πολλές γενιές, επιβεβαιώνοντας ότι η προσαρμογή δεν ήταν προσωρινή ή τυχαία.

Η στρατηγική περιλάμβανε ακριβείς τροποποιήσεις στο βακτηριακό DNA. Οι επιστήμονες απενεργοποίησαν τα γονίδια που είναι υπεύθυνα για την παραγωγή σερίνης και έγραψαν ξανά τις οδηγίες για το αγγελιοφόρο RNA. Με τη μορφή Dessa, οι κυτταρικές μηχανές των βακτηρίων δεν αναγνώριζαν πλέον το κωδικόνιο που κανονικά πυροδοτούσε την συμπερίληψη αυτού του αμινοξέος. Το σύστημα λειτούργησε όπως είχε προγραμματιστεί, χωρίς τα κύτταρα να υποστούν μεταβολική κατάρρευση.

Implicações για συνθετική βιολογία

Η εργασία του Este ανοίγει νέους ορίζοντες για τους γενετικούς μηχανικούς. Εάν οι οργανισμοί μπορούν να ζήσουν με 19 αμινοξέα, ίσως μπορούν να προγραμματιστούν να χρησιμοποιούν εντελώς τεχνητές ενώσεις. Οι Pesquisadores ήδη διερευνούν τη δυνατότητα δημιουργίας πρωτεϊνών με στοιχεία που δεν υπάρχουν στη φύση. Η εντελώς συνθετική ζωή θα μπορούσε να έχει πρωτόγνωρες ιδιότητες και λειτουργίες.

Η πρακτική εφαρμογή ξεπερνά την επιστημονική περιέργεια. Το Custom Proteínas θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στην ιατρική, τη φαρμακευτική βιομηχανία και τη βιοτεχνολογία. Το επανασχεδιασμένο Organismos θα μπορούσε να παράγει φάρμακα, καύσιμα ή μη βιοαποδομήσιμα υλικά πιο αποτελεσματικά. Ο έλεγχος του τι μπαίνει και βγαίνει από τον κώδικα ζωής επιτρέπει πρωτοφανή ακρίβεια στη βιολογική παραγωγή.

Entendendo ο παραδοσιακός γενετικός κώδικας

Τα 20 γνωστά αμινοξέα αποτελούν τη βάση όλης της βιολογίας. Desde βακτήρια για τον άνθρωπο, αυτός ο συνδυασμός είναι πρακτικά καθολικός. Το κύτταρο διαβάζει DNA, μεταφράζει γενετικές πληροφορίες και συγκεντρώνει πρωτεΐνες χρησιμοποιώντας αυτά τα ίδια δομικά στοιχεία. Η τυποποίηση Essa είναι τόσο θεμελιώδης που οι επιστήμονες για δεκαετίες τη θεωρούσαν αμετάβλητη.

Τα αμινοξέα λειτουργούν όπως τα γράμματα στο αλφάβητο. Το Assim καθώς το πορτογαλικό αλφάβητο έχει 26 γράμματα, ο κώδικας της ζωής χρησιμοποιεί 20 αμινοξέα για να γράψει εκατομμύρια διαφορετικές πρωτεΐνες. Ο συνδυασμός Cada παράγει μια πρωτεΐνη με συγκεκριμένη λειτουργία. Remover ένα γράμμα θα πρέπει να δημιουργήσει μοριακό χάος. Το πείραμα έδειξε ότι αυτό δεν ισχύει.

Leia Tambem

Ο επιθετικός Λιονέλ Μέσι χρειάζεται δύο καθοριστικές πάσες για να ισοφαρίσει το ιστορικό ρεκόρ του Πελέ στο Παγκόσμιο Κύπελλο

Οι Green Bay Packers που επιστρέφουν τον Josh Jacobs συνελήφθη στο Ουισκόνσιν για ενδοοικογενειακή βία

Ο προπονητής αποκλείει τον επιθετικό Σεμπαστιάν Βίλα από την επίσημη λίστα της Κολομβίας για το Παγκόσμιο Κύπελλο

Questões που παραμένουν ανοιχτά

• Μπορούν τα αμινοξέα Outros να αφαιρεθούν με τον ίδιο τρόπο;
• Μπορεί το Bactérias με λιγότερα από 18 αμινοξέα να επιβιώσει;
• Μειώνεται η μεταβολική αποτελεσματικότητα όταν αποβάλλεται ένα αμινοξύ;
• Το αμινοξύ Qual αφαιρείται ευκολότερα χωρίς να διακυβεύεται η ζωή;

Τι αποκαλύπτει αυτή η έρευνα για την προέλευση της ζωής

Η ανακάλυψη έχει συνέπειες για την κατανόηση του πώς ξεκίνησε η ζωή. Εάν ο γενετικός κώδικας δεν απαιτεί ακριβώς 20 αμινοξέα, ίσως η πρώιμη ζωή να λειτουργούσε με ένα μικρότερο σύνολο. Οι πρώτοι οργανισμοί θα μπορούσαν να έχουν χρησιμοποιήσει μόλις 5 ή 10 χημικά συστατικά. Για δισεκατομμύρια χρόνια, η ζωή θα είχε προσθέσει περισσότερη πολυπλοκότητα, όχι από απόλυτη βιολογική αναγκαιότητα, αλλά από εξελικτικές ευκαιρίες.

Η προοπτική του Essa αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο σκέφτονται οι επιστήμονες για την εξέλιξη. Το Não ήταν μια καθορισμένη διάταξη που δημιούργησε ζωή, αλλά ένα ευέλικτο σύστημα ικανό να αλλάξει και να προσαρμοστεί. Ο πλεονασμός και η ευελιξία είναι χαρακτηριστικά της βιολογίας, όχι εξαιρέσεις. Η φύση δημιούργησε έναν κώδικα που ανέχεται την αλλαγή, επιτρέποντας την καινοτομία χωρίς καταστροφή.

Το μελλοντικό Experimentos μπορεί να δοκιμάσει οργανισμούς με 18, 17 ή ακόμα και 10 αμινοξέα. Η μείωση του Cada θα αποκαλύψει ποιο εξάρτημα είναι πραγματικά απαραίτητο και ποιο είναι απλώς εξελικτική παράδοση. Η κατανόηση του Essa σάς επιτρέπει να σχεδιάζετε μινιμαλιστικούς οργανισμούς, ικανούς να εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες με μέγιστη απόδοση. Ένα ζωντανό ον που βασίζεται σε 10 αμινοξέα θα ήταν βιολογικά δυνατό, απλώς δεν επιλέχθηκε ποτέ από τη φύση γιατί τα 20 λειτουργούσαν καλά.

Βιομηχανική Aplicações υπό ανάπτυξη

Η Empresas από τη βιοτεχνολογία δείχνει ήδη ενδιαφέρον για αυτά τα ευρήματα. Τα απλοποιημένα Organismos είναι φθηνότερα στη συντήρηση, απαιτούν λιγότερα θρεπτικά συστατικά και παράγουν λιγότερα απόβλητα. Ένα βακτήριο με 15 αμινοξέα θα κατανάλωνε λιγότερη ενέργεια από ένα με 20. Το Isso μεταφράζεται σε σημαντική εξοικονόμηση πόρων σε βιοεργοστάσια μεγάλης κλίμακας. Το Medicamentos, οι βιταμίνες και τα ένζυμα θα μπορούσαν να παραχθούν πιο γρήγορα και με χαμηλότερο περιβαλλοντικό κόστος.

Τα γονίδια Terapias θα μπορούσαν επίσης να ωφεληθούν. Ο γενετικός κώδικας Simplificar καθιστά ασφαλέστερη την εισαγωγή τροποποιημένου DNA στα ανθρώπινα κύτταρα. Ένα πιο συμπαγές γονιδίωμα μειώνει τον κίνδυνο τυχαίων μεταλλάξεων. Το Pesquisadores εργάζεται σε επεξεργασμένες εκδόσεις ιών, αφαιρώντας επικίνδυνα γονίδια διατηρώντας παράλληλα την ικανότητα παροχής γονιδιακής θεραπείας. Η επιβεβαίωση ότι τα αμινοξέα μπορούν να αφαιρεθούν χωρίς να καταστραφεί το κύτταρο παρέχει θεωρητική βεβαιότητα για αυτά τα πειράματα.