Прорыв не только в биологии - ученым впервые удалось создать полностью искусственную жизнеспособную клетку

Учёные из Университета Миннесоты заявили, что создали первую в истории искусственную жизнеспособную клетку, собранную практически с нуля, сообщает sciencealert. Синтетическая клетка прошла полный «жизненный» цикл — включая размножение. Проект называется SpudCell.

«Мы воспроизвели в химии то, что раньше было возможно только в биологии: полный набор поведенческих реакций клетки. Это доказывает, что самые фундаментальные функции жизни, такие как рост и репликация, не нуждаются в таинственной магической искре», — заявила одна из руководителей проекта биолог Кейт Адамала.

Геном SpudCell составляет всего 90 тысяч пар азотистых оснований. Для сравнения: геном человека включает около 3 миллионов пар. И ранее биологи предполагали, что живой клетке потребуется как минимум 113 пар для нормального функционирования.

Каждая искусственная клетка SpudCell состоит из липосомы — сферы из жиров, имитирующей внешнюю мембрану настоящей клетки, — внутри которой находятся семь плазмид, небольших единиц ДНК (часто встречающихся у бактерий), которые немного отличаются от привычных хромосом. Вместе эти семь плазмид составляют геном SpudCell — все 90 оснований. «Клетка» также оснащена встроенной «системой экспрессии белков», которая переводит генетические инструкции ДНК в действие, то есть обеспечивает синтез необходимых белков из поступающих питательных веществ. По словам исследователей, система SpudCell способна к «репликации генома, росту, приобретению ресурсов путём питания и генетически запрограммированному делению».

Исследование ещё не опубликовано официально и не прошло рецензирование, но оно было опубликовано на сайте нового некоммерческого биоинженерного института Biotic.

По данным журнала Science, SpudCell столкнулся с некоторыми трудностями при публикации. Один из рецензентов в престижном научном журнале Cell утверждал, что этот проект не является настоящей биологией.

Возможно, это частично связано с тем, что SpudCell не совсем соответствует требованиям настоящей «жизни»: он не может размножаться в течение многих поколений и, следовательно, не может эволюционировать. SpudCell действительно не выглядит впечатляюще, если оценивать его по шкале природных биологических систем: у него очень медленный цикл роста и репликации и высокозатратный метаболизм.

Тем не менее, пример того, что существует реальная возможность искусственно создать жизнеспособную клетку, это настоящий прорыв не только в биологии, но и в философии. Ведь это существенная добавка новой информации в изучение фундаментального вопроса о том, где проходит граница жизни. А с практической точки зрения будущие синтетические клеткоподобные системы потенциально могут быть спроектированы как миниатюрные биологические фабрики для производства лекарств, биоматериалов, химикатов и других полезных веществ.

Однако пока SpudCell живут не более нескольких поколений. Они не могут самостоятельно производить собственную систему экспрессии белков и не могут регулировать свой метаболизм, поэтому полностью зависят от веществ и компонентов в жидкой среде, в которой плавают. Эти структуры также лишены цитоскелета — внутреннего каркаса, который поддерживает природные клетки. Это упрощает систему, но также означает, что они не могут перемещать материалы или удалять отходы.

«Наша цель — иметь полную операционную способность конструировать биологию», — говорит Адамала. — «Для этого нам нужно знать, куда идёт каждый строительный блок, нам нужен полный чертёж. Это даёт только SpudCell, и никакая другая из известных в настоящее время клеток. У нас есть полные схемы, поэтому мы можем конструировать что-то новое на этой основе».

Препринт доступен на сайте Biotic.