Синтетическая биология

Ученые из института Крейга Вентера вновь будоражат научную общественность. На этот раз они сконструировали и синтезировали бактериальный геном всего из 473 генов. Клетки с таким геномом не только жизнеспособны, но и сохраняют определенную скорость роста. Что интересно, биологическая функция более трети этих генов до сих пор не известна, но без них клетки не делятся. Этот геном меньше, чем у любой автономно реплицирующейся клетки, обнаруженной в природе до сегодняшнего дня. Вот она, синтетическая жизнь.

Исследование окружающего нас мира всегда начинается с описания его составных частей. На заре развития химии ученые большую часть времени описывали свойства и состав различных веществ. Позже они стали пытаться синтезировать эти вещества и обнаружили, что это позволило им еще глубже понять законы строения материи. Похожим путем сейчас идет и молекулярная биология — от эпохи разбора клетки «на запчасти» и секвенирования геномов всевозможных организмов к созданию синтетического генома с новыми свойствами. Первым шагом к этому было создание синтетического генома бактерии в Институте Вентера. Новый виток развития молекулярной биологии — создание дрожжей S. cerevisiae с измененным синтетическим геномом, который ученые называют Sc2.0. Статья рассказывает о первом успехе этого проекта — синтезе первой эукариотической хромосомы.

Чудеса генетической инженерии сегодняшнего дня позволяют сделать казавшееся раньше не просто невозможным, но поистине святотатственным, — воскресить исчезнувшие с лица Земли виды живых существ (животных и растений). Принципиальная возможность этого кроется в технологиях реконструкции геномов и клонирования; но социальные, этические и экологические аспекты такого поступка могут перевесить даже восхищение виртуозностью молекулярно-биологических достижений. 15 марта 2013 года в Вашингтоне (США) прошла однодневная конференция TEDxDeExtinction, посвященная вопросам восстановления исчезнувших видов. Журнал Scientific American опубликовал статью по материалам этого события, а «Биомолекула» подготовила перевод.

Одним из наиболее удивительных открытий в биологии XX века стала расшифровка генетического кода, причём особенно трудно было понять, что такой код существует. Пожалуй, самым поразительным свойством этого «языка» является его универсальность — за исключением некоторых «диалектов», он одинаков для всех доменов жизни на Земле. В начале XXI века учёные сумели «перепрошить» генетический код, добавляя к стандартным аминокислотам неприродное звено, кодируемое стоп-кодоном в матричной РНК и считываемое при участии «ортогональных» тРНК. (Правда, при этом в белкé может быть только одно нестандартное звено.) Теперь дело поворачивается в сторону полностью «настраиваемых» белков: английским исследователям удалось создать рибосому, считывающую за раз не три, а четыре нуклеотида, что потенциально позволяет использовать для дизайна биополимеров более 250 неприродных аминокислот.

В институте Крейга Вентера сделали работу, которая непременно войдет в историю молекулярной биологии. Коллектив ученых под руководством Гамильтона Смита собрал из химически синтезированных фрагментов целый функциональный геном живого организма.

Тысячи ферментов — приемуществено белковых катализаторов биохимических реакций в живой клетке — созданы природой за миллионы лет в процессе эволюции. По сравнению с ней попытки учёных, занимающихся дизайном новых ферментов в лаборатории, выглядят пока, мягко говоря, примитивно. Залогом их успеха является использование тактики, присущей самой эволюции.

Синтетическая биология как долгожданное противоядие от хронического витализма.