Bakterie utworzone z 19 aminokwasów przeczą podstawowym prawom biologii
Pesquisadores udało się zmusić bakterie do działania przy użyciu zaledwie 19 aminokwasów zamiast 20, które podtrzymują każdą znaną formę życia. Wyczyn ten stanowi kamień milowy w inżynierii genetycznej i kwestionuje jedną z najsolidniejszych zasad współczesnej biologii. Eksperyment otwiera drzwi do lepszego zrozumienia, jak powstało życie i jak można je przeprojektować w laboratorium.
Odkrycie ujawnia, że kod genetyczny nie jest tak sztywny, jak wcześniej sądzono. Cientistas usunął jeden z 20 standardowych aminokwasów i udało mu się nakłonić bakterie do produkcji funkcjonalnych białek nawet bez tego składnika. Wynik pokazuje, że życie jest bardziej elastyczne, niż wcześniej sądzono.
Como przeprowadzono eksperyment
Pesquisadores wyeliminował serynę, jeden z aminokwasów uznawanych za niezbędne. Następnie przeprogramowali kod genetyczny bakterii tak, aby nie próbowały syntetyzować tego białka. Komórki były w stanie normalnie się rozmnażać i wykonywać funkcje życiowe. Testy objęły wiele pokoleń i potwierdziły, że adaptacja nie była tymczasowa ani przypadkowa.
Strategia obejmowała precyzyjne modyfikacje bakteryjnego DNA. Naukowcy wyłączyli geny odpowiedzialne za produkcję seryny i napisali na nowo instrukcje dotyczące informacyjnego RNA. Dessa maszyny komórkowe bakterii nie rozpoznawały już kodonu, który normalnie wyzwalał włączenie tego aminokwasu. System działał zgodnie z planem, bez załamania metabolicznego komórek.
Implicações do biologii syntetycznej
Praca Este otwiera nowe horyzonty przed inżynierami genetycznymi. Jeśli organizmy mogą żyć na 19 aminokwasach, być może można je zaprogramować tak, aby korzystały z całkowicie sztucznych związków. W projekcie Pesquisadores już bada się możliwość tworzenia białek z elementów nieistniejących w naturze. Całkowicie syntetyczne życie mogłoby mieć niespotykane wcześniej właściwości i funkcje.
Praktyczne zastosowanie wykracza poza ciekawość naukową. Niestandardowy Proteínas może być stosowany w medycynie, przemyśle farmaceutycznym i biotechnologii. Przeprojektowany Organismos może wydajniej wytwarzać leki, paliwa i materiały nieulegające biodegradacji. Kontrola nad tym, co wchodzi i wychodzi z kodeksu życia, pozwala na niespotykaną dotąd precyzję w produkcji biologicznej.
Entendendo tradycyjny kod genetyczny
Podstawą całej biologii jest 20 znanych aminokwasów. Desde na człowieka, to połączenie jest praktycznie uniwersalne. Komórka odczytuje DNA, tłumaczy informację genetyczną i składa białka, korzystając z tych samych elementów budulcowych. Standaryzacja Essa jest tak fundamentalna, że naukowcy przez dziesięciolecia uważali ją za niezmienną.
Aminokwasy działają jak litery alfabetu. Assim, ponieważ alfabet portugalski ma 26 liter, kod życia wykorzystuje 20 aminokwasów do zapisania milionów różnych białek. Kombinacja Cada wytwarza białko o określonej funkcji. Remover jedna litera powinna wywołać chaos molekularny. Eksperyment pokazał, że tak nie jest.
Questões, które pozostają otwarte
- Czy aminokwasy Outros można usunąć w ten sam sposób?
- Czy Bactérias posiadający mniej niż 18 aminokwasów może przetrwać?
- Czy wydajność metaboliczna spada po wyeliminowaniu aminokwasu?
- Aminokwas Qual jest łatwiejszy do usunięcia bez narażania życia?
Co te badania ujawniają na temat pochodzenia życia?
Odkrycie ma wpływ na zrozumienie początków życia. Jeśli kod genetyczny nie wymaga dokładnie 20 aminokwasów, być może wczesne życie działało z mniejszym zestawem. Pierwsze organizmy mogły wykorzystywać zaledwie 5 lub 10 składników chemicznych. W ciągu miliardów lat życie spowodowałoby większą złożoność, nie z absolutnej konieczności biologicznej, ale z możliwości ewolucyjnych.
Perspektywa Essa zmienia sposób, w jaki naukowcy myślą o ewolucji. Não był zdeterminowanym układem, który generował życie, ale elastycznym systemem zdolnym do zmian i adaptacji. Redundancja i wszechstronność to cechy biologii, a nie wyjątki. Natura zbudowała kod, który toleruje zmiany, umożliwiając innowacje bez destrukcji.
Przyszły Experimentos może testować organizmy z 18, 17 lub nawet 10 aminokwasami. Redukcja Cada pokaże, który komponent jest naprawdę niezbędny, a który jest po prostu tradycją ewolucyjną. Znajomość Essa pozwala projektować organizmy minimalistyczne, zdolne do wykonywania określonych funkcji z maksymalną wydajnością. Żywa istota zbudowana z 10 aminokwasów byłaby biologicznie możliwa, po prostu nigdy nie została wybrana przez naturę, ponieważ 20 działało dobrze.
Przemysłowy Aplicações w fazie rozwoju
Empresas z biotechnologii już wykazuje zainteresowanie tymi odkryciami. Uproszczone Organismos są tańsze w utrzymaniu, wymagają mniej składników odżywczych i wytwarzają mniej odpadów. Bakteria posiadająca 15 aminokwasów zużywałaby mniej energii niż bakteria posiadająca 20. Isso przekłada się na znaczne oszczędności w biofabrykach o dużej skali. Medicamentos witaminy i enzymy można wytwarzać szybciej i przy niższych kosztach dla środowiska.
Geny Terapias również mogłyby na tym skorzystać. Kod genetyczny Simplificar sprawia, że wprowadzanie zmodyfikowanego DNA do komórek ludzkich jest bezpieczniejsze. Bardziej zwarty genom zmniejsza ryzyko przypadkowych mutacji. Pesquisadores pracuje nad edytowanymi wersjami wirusów, usuwając niebezpieczne geny, zachowując jednocześnie możliwość prowadzenia terapii genowej. Potwierdzenie, że aminokwasy można usunąć bez zniszczenia komórki, zapewnia teoretyczną pewność tych eksperymentów.
