باکتری نیمه مصنوعی 'با حداقل ژن ها' ساخته شد

دانشمندان در تلاش برای درک نیازهای ژنتیکی اولیه برای تشکیل حیات گام دیگری برداشته اند.

تیمی از محققان آمریکایی به سرپرستی کریگ ونتر یک باکتری نیمه مصنوعی با کمتر از ۵۰۰ ژن در آزمایشگاه آفریده است.

 

این کمتر از تعداد ژن های همه باکتری هایی است که به طور آزاد در طبیعت یافت می شوند.

این گروه می گوید که هدف تحقیقاتش گسترده تر کردن مرزهای دانش بنیادی است و می تواند به شیوه های بدیعی برای ساخت داروها و سایر مواد شیمیایی منجر شود.

 

این تیم ابتدا در سال ۲۰۱۰ تولید اولین نمونه از یک ارگانیسم نیمه مصنوعی را گزارش کرده بود.

در آن پروژه دانشمندان کل "نرم افزار ژنتیکی" مایکوپلاسما مایکویدس را در آزمایشگاه ساختند. این میکروبی است که در بدن گاو و سایر نشخوارکنندگان زیست می کند.

 

آن دی ان ای مصنوعی سپس به سلول یک گونه دیگر مایکوپلاسما، که مواد ژنتیکی آن تخلیه شده بود، پیوند زده شد و بعد فعال شد. حاصل آن میکروبی به نام Syn 1.0 بود که شروع به تکثیر کرد.

دکتر ونتر و همکارانش در مقاله تازه توضیح می دهند که چگونه دستورالعمل بیوشیمیایی در این ارگانیسم را به حداقل ممکن کاهش داده اند.

 

پس از آزمون و خطاهای زیاد، میکروب مایکوپلاسما که اکنون Syn 3.0 نامگذاری شده می تواند با فقط ۴۷۳ ژن فعالیت کند که نصف ژن های نمونه طبیعی این باکتری و حدود ۵۰ ژن کمتر از نمونه مشابهی به نام مایکوپلاسما جنیتالیوم است که کمترین ژن های یک ارگانیسم شناخته شده برای دانشمندان را دارد.

برای مقایسه، ارگانیسم های پیچیده تر مثل گیاهان و حیوانات می توانند گاه حاوی ده ها هزار ژن باشند.

دکتر ونتر و همکارانش ۲۰ سال است که ایده حیات با حداقل ژن ها را دنبال می کنند. مطالعات پیشین آنها حاکی بود که حد پایین آن می تواند ۳۰۰ ژن باشد. اما این دانشمندان که در کالیفرنیا کار می کنند در جریان آفرینش Syn 3.0 به این نتیجه رسیدند که این رقم احتمالا بالاتر خواهد بود.
اجزای اساسی
 

آنها می گویند که اکنون نقش بسیاری از ژن های "نیمه اساسی" را تشخیص داده اند؛‌ یعنی ژن هایی که برای رشد سالم لازم است اما برای ادامه حیات صد در صد ضروری نیست.

 

در روند الک کردن ژن های ضروری، آنها همچنین جفت هایی را حفظ کرده اند که وظایف حیاتی را در قالب پشتیبانی یکدیگر اجرا می کنند؛ بنابراین یکی از دو جفت را می توان مازاد فرض کرد، اما یکی از آنها حتما باید حفظ شود وگرنه ارگانیسم از بین خواهد رفت.

 

دکتر ونتر آن را به هواپیما تشبیه می کند:‌ "اگر درباره هواپیما چیزی ندانید و مثلا مشغول بررسی بوئینگ ۷۷۷ هستید، و می خواهید وظیفه هر جزء را با برداشتن آنها درک کنید، و موتور بال راست را برمی دارید - هواپیما هنوز پرواز می کند و می نشیند. بنابراین ممکن است بگویید که این عنصری غیرضروری است، اما تا وقتی موتور دوم را برنداشته اید ضروری بودن آن را درک نمی کنید."

 

"و این چیزی است که بارها و بارها در زیست شناسی اتفاق می افتد، که عنصری دارید که غیرضروری به نظر می رسد، تا وقتی که همتای آن را هم حذف می کنید."

 

در میان ژن های ضروری Syn 3.0 صد و چهل و نه عدد همچنان معماهای سربسته هستند چون محققان هنوز وظیفه آنها را نمی دانند، اما آزمایش ها برای درک آنها در جریان است.

 

دانشمندان تاکید می کنند که این حداقل ژن ها فقط در مورد ارگانیسم نیمه مصنوعی صدق می کند. محیط فعالیت ارگانیسم ها از بیشترین اهمیت برخوردار است. سایر میکروب ها در محیط های متفاوت به شیوه های متفاوتی زیست می کنند.

 

مثلا میکروبی که از نور خورشید و فوتوسنتز نیرو می گیرد حاوی همان مجموعه ژن های مثلا ارگانیسمی نیست که با پردازش متان فعالیت می کند.