etology

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » etology » Новости науки » Ученые создали искусственную жизнь


Ученые создали искусственную жизнь

Сообщений 1 страница 5 из 5

1

Впервые в истории создана искусственная живая клетка, которая всецело управляется рукотворным геномом, излагает The Wall Street Journal вчерашнее заявление ученых из частного J.Craig Venter Institute. Работами руководили пионер геномики Крейг Вентер и биоинженер Дэниел Гибсон. "Экспериментальный одноклеточный микроорганизм, способный размножаться, открывает дорогу для манипуляции биологической жизнью в ранее недостижимом масштабе", - пересказывает корреспондент Роберт Ли Хотц мнения исследователей и специалистов по научной этике. Ранее ученые лишь редактировали ДНК по кусочкам, получая генномодифицированные растения и животных.

Достижение, о котором сообщается в статье в научном журнале Science, подогреет споры об этичности создания искусственной жизни, а также о юридически-правовых моментах и общественной опасности таких работ. "Это поворотный момент в отношениях человека с природой: впервые создана целая искусственная клетка с заранее заданными свойствами", - пояснил молекулярный биолог Ричард Эбрайт из Университета Рутджерса. По мнению экспертов, вскоре метод будет использоваться в коммерческих целях: некоторые компании уже разрабатывают живые организмы, способные синтезировать топливо, вакцины и др. Компания Synthetic Genomics Inc., основанная Вентером, заключила с Exxon Mobil Corp. контракт на 600 млн долларов на разработку водорослей, способных поглощать углекислый газ и производить топливо.

Ученые фактически претворили компьютерную программу в новое живое существо. Взяв за основу бактерию вида Mycoplasma capricolum, они внесли в компьютер полную расшифровку ее генома, заменили некоторые фрагменты в этом "тексте" своими собственными "сочинениями" и получили модифицированный вариант бактерии другого реально существующего вида - Mycoplasma mycoides. "Мы изготавливаем геном из четырех пузырьков химикатов, вносим искусственный геном в клетку, и наш искусственный геном подчиняет клетку себе", - разъяснил один из руководителей проекта Дэниел Гибсон. Бактерии присвоено имя Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0. "Чтобы обособить эту новую бактерию и всех ее потомков от творений природы, Вентер и его коллеги вставили в геном свои имена, а также три цитаты из Джеймса Джойса и других авторов. Эти "генетические водяные знаки" помогут ученым предъявить право собственности на клетки", - поясняет издание.

http://inopressa.ru/article/21May2010/wsj/venter3.html

0

2

Ученые создают "искусственную жизнь", подливая масла в огонь дебатов о биоэтике

Ученые совершили значительный шаг к созданию искусственной жизни, пересадив разработанный с помощью компьютера генетический материал в клетку бактерии и создав тем самым новый бактериальный штамм, сообщает The Christian Science Monitor. По мнению аналитиков, эта работа, несмотря на то, что является существенным научным прорывом, поднимает глубинные вопросы о происхождении и сущности жизни. Хотя за основу в опыте был взят существующий геном бактерии, результат подтверждает принципиальную возможность получения новой синтетической формы жизни, отмечает автор исследования, биолог Крейг Вентер, возглавляющий J.Craig Venter Institute в Роквилле, штат Мэриленд.

Появление первой колонии синтетических клеток стало переломным с биологической и философской точки зрения событием, признает издание. Это техническое достижение имеет гораздо более глубокое значение, считает специалист по биоэтике из Пенсильванского университета Артур Кэплан. "Со времен Аристотеля ученые, философы и богословы спорили о том, является ли жизнь чем-то большим, чем сочетание химических веществ, - кто-то называл это "душой", другие - "жизненным порывом", жизненной силой, отличающей живое от неживого. Команда Вентера показала, что при правильном смешении неодушевленных химических веществ, создающих последовательности ДНК, и должном соединении с клеткой-рецептором ДНК получается живой организм", - приводит издание слова Кэплана. По его мнению, работу Вентера можно считать "окончательным аргументом в пользу механистического восприятия" органической жизни.

Эксперт Hastings Center Грегори Кебник убежден, что на данной стадии развития зарождающаяся технология не заслуживает столь ожесточенных дискуссий. "Я с пониманием отношусь к озабоченности тем, как биотехнология может изменить отношения человека с природой, - цитирует издание, - но мне кажется, она (синтетическая биология) не представляет серьезной угрозы". По его словам, синтетическая биология пока работает с микробами, а не со сложными организмами вроде растений или животных, а опыты преследуют исключительно промышленные цели.

Однако научное сообщество должно внимательно относиться к обеспокоенности общества, так как о многих исследованиях, приведших к открытию Вентера, практически не было известно публике и результаты последних экспериментов Вентера могут повлечь за собой бурю общественного возмущения, отметил Дэвид Ропейк, консультант по управлению рисками в Harvard School of Public Health.

Возможно, расширение сферы исследований потребует введения некоторых самоограничений со стороны ведущих специалистов по синтетической биологии, отмечает издание. "Необходимо признать, что от некоторых проблематичных с этической точки зрения научных проектов и потенциально спорных технологий придется отказаться ради сохранения доверия общества", - цитирует издание доклад по синтетической биологии Института науки и общества при Ноттингемском университете.

http://inopressa.ru/article/21May2010/c … nter6.html

0

3

Краткий комментарий к этим статьям

Шумят они зря. Так как ничего революционного не сделали.

Скажем, клонирование животных - это рядовая по нынешним временам операция, заключается в том, что в клетку пересаживается ядро (генетический материал) из другой клетки. И далее начинается развитие нового организма по типу пересаженного ядра, а не исходной клетки.

Что сделали эти исследователи?

Они взяли готовую клетку (бактерию) с готовым и полностью функционирующим механизмом жизнедеятельности, удалили из неё её собственный генетический материал (а в бактериях он не оформлен в ядро - просто плавает), и заменили его таким же, но "подправленным", причем "правки", дабы не ошибиться, были скопированы с другой бактерии, родственной данной. Могли бы сразу взять готовую ДНК из той бактерии, кстати, и я думаю, что на начальных этапах они так и делали.

И - о чудо! У них всё заработало!
Ура! Создана ИСКУССТВЕННАЯ КЛЕТКА!

Должен огорчить. До создания искусственной клетки (пусть даже бактериальной) ещё очень и очень далеко.
Пусть даже будет браться в качестве основы готовая живая функционирующая сома (то есть тело). Но ДНК должно быть синтезировано полностью "с нуля", начиная от проекта и кончая релизом. И дело тут не в возможностях такого синтеза - это мы уже можем, а в понимании как это устроено и как будет работать in vivo, то есть в живой клетке. Какие белки каким геном кодируются - да, мы знаем, и уже очень давно научились подсовывать в клетки (бактерии) такие гены, так что они нам уже давно синтезируют различные белки (например, инсулин). Но спроектировать ВСЮ внутриклеточную кухню, и особенно с учетом так называемых "молчащих генов", пустых участков ДНК и прочего, чего еще мы попросту не понимаем - это задача на сегодняшний день не выполнима. Не технически, повторюсь, а в силу нашего непонимания.

Так что до Бога нам пока еще расти и расти.

Но можем, я в этом уверен. И это рано или поздно произойдет.

0

4

Искусственные гены впервые позволили бактериям размножаться

Учёные из Принстона сконструировали несколько несуществовавших в природе генов, которые кодировали белки, не встречающиеся в живых существах. Эти гены удалось заставить заработать в живых бактериях, причём взамен удалённых из микроорганизмов критически важных генетических фрагментов.

В пресс-релизе университета команда химиков и биологов напоминает, что из известных аминокислот теоретически можно составить просто астрономическое число различных белков — несравненно больше, чем можно найти в земных организмах. Как поведут себя такие новые белки в живых существах — большой вопрос, непаханое поле для экспериментов.

В своей работе исследователи воспользовались компьютером, чтобы сконструировать более миллиона ранее не существовавших, но при этом стабильных белков. Далее для них спроектировали искусственные гены, которые успешно были синтезированы в пробирке.

Следующим шагом стала проверка функциональности протеинов. Для этого учёные создали несколько штаммов бактерий, у которых удалили по одному жизненно важному гену, в том числе те, что отвечали за выживание в тяжёлых условиях (при нехватке пищи). На место удалённых кусочков кода бактериям пересадили гены из синтетической библиотеки. После этого авторам опыта оставалось только пронаблюдать — какие последовательности и как сработают.

Различные наборы синтетических генов из составленной учёными библиотеки были внедрены в 27 штаммов бактерий, которые затем поместили в жёсткие условия. Выжившие четыре штамма показали, какие именно гены удалось действительно удачно подобрать к работе в данной среде.

В статье в PLoS ONE авторы эксперимента сообщают, что в колониях бактерий, которые с частично искусственным кодом не просто выжили, а стали расти и размножаться, сконструированные с нуля гены обеспечили нормальные биологические функции.

Итак, некоторые синтезируемые микробами "по новым чертежам" белки оказались вполне работоспособными. Впоследствии в одном из штаммов учёные удалили и вовсе сразу четыре гена, которые удалось успешно заменить четырьмя генами из новой библиотеки. Эта замена составила 0,1% от всего генома кишечной палочки.

http://www.membrana.ru/lenta/?10964

Мой комментарий.
Как видите, процесс создания новых генов включая этап конструирования начался.

0

5

Синтезируя живое

Опубликовано kur в 12 августа, 2011 - 12:33

http://www.nanonewsnet.ru/articles/2011 … uya-zhivoe

В настоящее время синтетическая биология представляет собой новое направление генной инженерии, которое объединяет различные области исследований с целью проектирования и построения новых, в том числе несуществующих в природе, биологических функций и систем.

Синтетическая биология преследует три основные цели:

  -  узнать больше о сущности жизни, создавая её из атомов и молекул, а не разбирая ее на части и подсистемы, как это делалось ранее в случае;
  -  сделать генную инженерию строгой научной дисциплиной, которая непрерывно развивается, стандартизируя предыдущие искусственные создания и повторно комбинируя их, выявляя закономерности, чтобы создавать новые живые системы;
  -  стереть существующую границу между живым и машинами, чтобы прийти к действительно программируемым организмам.

Многие сторонники синтетической биологии считают, что создание новой жизни само по себе является лучшим исследовательским методом. В данном случае традиционный подход молекулярной биологии, несомненно, является редукционистским. Вместо того, чтобы рассмотреть клетку во всей полноте составляющих ее систем, молекулярная биология изучает каждую из подсистем в отдельности. Однако эксперты не видят основания для такого противопоставления.

Сегодня исследованиями по синтетической биологии во всем мире занимается около 100 лабораторий. Большинство существующих работ в этой области сильно разобщены и требуют единого унифицированного подхода. Систематизация результатов научной деятельности позволит проектировать живые системы, которые ведут себя предсказуемым, заранее известным образом и используют взаимозаменяемые детали из стандартного набора генов. Перспективной задачей является создание обширного генетический банка, позволяющего конструировать любой нужный организм. Его основу составляют биоблоки, представляющие собой фрагменты ДНК. Их функция строго определена, и они могут быть внедрены в геном клетки для синтеза заранее известного белка.

Сейчас в MIT создано и систематизировано уже более 140 элементарных биоблоков. Зная заранее их характеристики, учёный может произвольно соединять их, программируя отклик живого на те или иные химические сигналы. Стоит отметить, что один из таких созданных фрагментов ДНК представляет собой генетический аналог компьютерного оператора «НЕ». Высокому входному сигналу от определённых молекул соответствует низкий выходной уровень синтеза определённого белка. Другой биоблок спроектирован таким образом, что является биохимическим оператором «И». То есть он имеет два химических входа и синтезирует белок, только когда сигнал есть на каждом из них одновременно. Комбинируя эти фрагменты ДНК, можно сделать живой оператор «НЕ-И». Как известно из Булевой алгебры, при наличии должного числа таких операторов можно организовать логическую схему, реализующую любые двоичные вычисления.

Дальнейшее продвижение идеи тормозится следующей сложностью. Когда сконструированный биоблок помещается в клетку, начинается его взаимодействие с исходными клеточными фрагментами ДНК. Очень часто происходит так, что синтезированные элементы при внедрении в генетический код клетки реципиента просто уничтожают ее. А ведь именно клетка должна обеспечивать жизнь искусственной ДНК, ее дальнейшее копирование и распространение.

Таким образом, каждый биоблок должен быть спроектирован так, чтобы хорошо взаимодействовать со всеми другими на следующих двух уровнях организации:

  -  механическом – для удобства изготовления, хранения и включения в генетическую цепочку;
  -  программном – для обеспечения единообразия посылаемых химических сигналов и эффективного взаимодействия с другими фрагментами кода.

«Эти детали, впрочем, могут быть сколь угодно сложны — вплоть до того, что в них могут использоваться другие аминокислоты. Как известно, ДНК людей составляют всего 20 аминокислот, да и у бактерий их не намного больше — 22. А ведь всего их десятки, а потенциально возможно создать ещё на порядки выше! Например, если составлять аминокислоту не из трёх нуклеотидов, как это делает природа, а из четырёх, то и число потенциально возможных комбинаций будет не 64, а 256 — то есть целый новый мир свойств и функций генов. В настоящее время у генетиков есть важное преимущество: они могут заранее рассчитать функции практически любого потенциально возможного гена, а затем уже приступить к его изготовлению.» Игорь Артюхов директор Института биомедицинских технологий.

Корни синтетической биологии уходят в 1989 год, когда команда биологов из Цюриха под руководством Стивена Беннера синтезировала ДНК, содержащую два искусственных генетических слова помимо четырёх известных, используемых всеми живыми организмами Земли. До этого всё разнообразие жизни кодировалось длиннейшими цепочками чередующихся четырёх видов азотистых оснований: аденин, цитозин, гуанин, тимин. Впору говорить о зарождении Жизни 2.0.

В конце 2010 года, в американском Институте Крейга Вентера была создана первая бактерия с полностью синтетическим геномом. О том, как это было непросто, свидетельствует следующий пример. Когда ученые допустили всего лишь одну ошибку в молекуле, состоящей из более миллиона пар нуклеотидных оснований, клетка не ожила. В конце концов, в результате долгой напряженной работы эксперимент удалось выполнить безупречно, и на свет явилась искусственно созданная, но вполне живая клетка. Её назвали Mycoplasma mycoides JCVI-syn 1.0.

http://www.nanonewsnet.ru/files/users/u3/2011/aug-sep/mycoplasma-mycoides.jpg
Синтезированная Mycoplasma mycoides JCVI-syn 1.0 под электронным микроскопом

По прогнозам специалистов синтетическая биология сможет ответить на самые острые вопросы мирового сообщества. Например, от малярии в Африке ежегодно умирает около 2 миллионов человек. Эффективное средство против малярии – артемизинин. Его изготовляют из корня сладкой полыни. Такое производство является слишком дорогостоящим для жителей Африки. В 2004 году химик Калифорнийского университета Джей Кизлинг провел ряд экспериментов, которые показали, что путь к удешевлению лекарства существует. Изготовлять артемизинин возможно с помощью дрожжей. В геном этой культуры было вставлено 12 новых участков, и таким образом появилось нужное лекарство. Фонд Мелинды и Билла Гейтс выделили Кизлингу грант в размере 42 миллионов долларов. Однако снизить затраты на производство лекарства не удалось. Сейчас это стоит примерно столько же, сколько тратиться и на традиционный способ получения препарата из полыни. Недавно фармацевтический гигант Sanofi-Aventis предоставил в распоряжение Кизлинга еще 10 миллионов долларов. Ученый уверен в том, что ему удастся в скором времени увеличить количество получаемого из дрожжей артемизинина в 10 раз.

«Одним из направлений синтетической биологии, которым мы занимаемся, является конструирование искусственных молекул, обладающих свойствами ДНК, но состоящих из 6 молекул. Разработки, которые применяются в медицинской отрасли приносят нам 100 миллионов долларов в год.» Стивен Беннер, профессор химии Флоридского университета

Кристофер Войт и Кристина Смолке пошли еще дальше. Они создают бактерии-симбионты, которые могут жить в человеческом организме, при этом отыскивая в нем раковые клетки. В планах получение бактерий-убийц, которые могли бы уничтожать раковые клетки.

Синтетическая биология представляет собой чрезвычайно перспективное направление в генной инженерии. Если обычно ученые вмешиваются в уже существующие фрагменты ДНК животных и растений, присваивая им совершенно неизведанные свойства, то синтетическая биология занимается созданием принципиально новых живых систем. И если раньше на Крейга Вентера смотрели, как на наивного мечтателя, то теперь отношение к подобным разработкам изменилось кардинально.

При этом вполне закономерным и логичным видится такое положение дел, когда любой нужный организм биотехнологи создавали бы, пользуясь стандартным набором генетических последовательностей из обширного банка. Это должно напоминать создание электронной схемы из промышленных транзисторов и диодов. Человеку, собирающему новую схему, даже не обязательно знать, что у этих деталей внутри и принцип, по которому они действуют. Важно только знать характеристики используемой детали: что имеем на входе, и что — на выходе. Практических приложений синтетической биологии видится масса. Например, создание генно-инженерных микробов, которые сидели бы в чанах и производили бы сложнейшие и дефицитные лекарства в промышленных объёмах и по крайне низкой себестоимости.

Сейчас многие испытывают мистический ужас перед теми фантастическими возможностями по вмешательству в собственную жизнь, которые есть в руках у человека. Но эти технологии – лишь один из инструментов ускорения эволюции. Подлинное ускорение развития человечества мы наблюдаем в последние тысячелетия. Появление синтетической биологии и громадные надежды, которые возлагаются на нее, – лишь одна из многих новых вех.

При подготовке материала использовалась информация с официального сайта Института Крейга Вентера.

Автор: Максим Алёхин
научный сотрудник Центра высоких технологий МФТИ

0


Вы здесь » etology » Новости науки » Ученые создали искусственную жизнь


бесплатные форумы