Візьміть брудну білизну та кілька пригорщ пшениці, ретельно змішайте й залиште у шафі. Через тиждень обережно відчиніть дверцята, щоби миші, які за цей час самозародилися в суміші «повітря-білизна-пшениця», не розбіглися.
Сіль і цукор за смаком
Вищезгаданий рецепт самозародження життя з неживих речей пропонував голландець Ян Ван Гельмонт у XVII сторіччі. Та хіба він один? Аристотель вважав, що не лише рослини, але й черв’яки, жаби й навіть риби можуть народжуватися з вологої землі та перегною. Англійський філософ Френсис Бекон був переконаний, що гниття є необхідною складовою зародження життя. Природознавець Гриндель фон Ах натхненно розповідав, як він споглядав у мікроскоп за спонтанним зародженням пуголовків у краплі роси. Не відставали й українські народні науковці: всім, мабуть, відомо, що коли куряче яйце вигрівати 7-9 днів під пахвою, з нього вилупиться дідько.
Край цій маячні поклав французький мікробіолог і хімік Луї Пастер, чиїм простим геніальним прийомом – пастеризацією (прогріванням продуктів до 80ОС протягом 20 хв.) – і нині користуються господарки всього світу, консервуючи огірки та помідори. Пастер узяв колбу із довгим, загнутим донизу горлом, щоб досередини не змогли потрапити мікроорганізми. До неї хімік налив пастеризоване поживне середовище для бактерій, які мали б самозародитися за деякий час. Зрозуміло, бактерії так і не зародилися, хоч повітря, „таке важливе для самозародження”, вільно потрапляло до колби крізь отвір горла.
Синтезуючи життя
Мрія натягти „скромну мантію Бога” бентежила розум науковців повсякчас. Не оминули ці думки й сучасних біологів. Вони вимислили створити у пробірці штучну клітину. Спершу вона матиме лише основні риси, притаманні живій матерії – ростиме, живитиметься, розмножуватиметься і, найголовніше, еволюціонуватиме. Якщо цей експеримент буде вдалим, учені зможуть вивчати механізми зародження життя на Землі та створити специфічні штучні клітини для медичних потреб.
„Те, що ми робимо, допомагає краще зрозуміти, чим є життя, – переконує Джон Глас із Інституту Крейга Вентера у Роквіллі (США). – Грубо кажучи, це схоже на вивчення роботи авто преміум-класу шляхом розбирання-складання дитячого візочка”.
Головна ідея експерименту – вивчати живу матерію, не розбираючи ціле на окремі частини. Навпаки – з дрібних частин скласти повноцінний живий організм. Згідно з догмами біології, всю інформацію про будь-яку живу істоту – від бактерії до людини – зашифровано в генах. Сукупність цих генів отримала назву геном, або генетичний апарат.
Геном – своєрідна матриця, яку спеціальні білки зчитують, аналізують і реалізують у кінцевому вигляді того чи іншого організму. Науковці планують відтворити (за лабораторних умов) першу живу «клітину ручної роботи», створивши її геном-матрицю. Штучне синтезування окремих генів різних організмів давно вже стало звичною процедурою для біологів та біохіміків, але зібрати з окремих генів ПОВНОЦІННИЙ штучний геном ще не намагалися.
[346]
Синтія – штучний геном на базі «статевого» паразита
Відштовхнутися вирішили від одноклітинного паразита статевих органів – мікоплазми Mycoplasma genitalium, яка – попри свою шкоду для людського організму – виявилася дуже зручним об’єктом для подібних генетичних маніпуляцій.
На тлі геному людини, що має приблизно 20-25 тис. генів у складі хромосом, генетичний апарат мікоплазми виглядає значно скромніше – всього 528 генів. Але й це забагато для штучного відтворення. Багатьох генів вирішили позбутись – адже мікоплазма потребує далеко не всіх, щоб вижити в умовах лабораторії. Це як для хатнього пса не має значення довжина шерсті. За дев’ять років роботи із мікоплазмою вчені з’ясували, які з її генів украй необхідні для життя організму, а якими можна знехтувати, і тепер крок за кроком будують штучний генетичний апарат для майбутньої синтетичної клітини Mycoplasma laboratorium, що вже отримала ім’я Синтія.
Щиро кажучи, Синтія не буде стовідсотково штучною – бо для того, щоб гени розпочали працювати, потрібні певні умови. І головна – це оболонка, в якій генетичний апарат ростиме.
Наразі штучний геном планують трансплантувати до іншої клітини-реципієнта, власний генетичний апарат якої буде знищено. Перші такі спроби замінити природні геноми у клітинах мікоплазми вже успішно відбулися. Залишилося досинтезувати штучний геном і трансплантувати його таким же способом. У серпні 2007 р. Джон Глас запевнив наукову спільноту, що заплановану роботу закінчать протягом року.
Якщо пощастить, Синтія закладе новий напрямок у біотехнології. Клітина, що не має жодних зайвих – крім базових, притаманних усім живим істотам – ознак, ляже в фундамент створення спеціальних клітинних клонів. Наприклад, додавши до геному такої клітини декілька зайвих генів, можна перетворити її на машину для утилізації відходів виробництва або ж зробити з неї продуцента комплексних медпрепаратів.
.jpg)
Жива крапля жиру
Щоправда, чимало вчених ставиться до описаного скептично. Їхні зауваження справедливі в тім, що навіть у найпростішої мікоплазми п’ята частина генів виконує нез’ясовану ще функцію. Тобто клітина з таким набором генів не дає відповіді, яким же чином усе це працює, і тим більше не проливає світло на процеси виникнення та еволюції життя на Землі.
Інша група вчених, щоб розв’язати ці питання, обрала шлях триваліший і складніший – скласти геном з окремих генів. „Я усвідомив, що майже всі потрібні компоненти можу знайти у своєму лабораторному холодильнику, – каже науковець Тоні Форстер. – Отже, саме час зібрати їх докупи і створити цілісну річ”.
У серпні 2006 року дослідники оприлюднили детальну довідку, як створити життя з нуля. Їхній план полягає на тому, щоб зібрати мінімальний набір із 151 гена, які зможуть самодостатньо себе „обслуговувати”. Кажучи науковою мовою, ці гени будуть матрицею з інформацією про всю біохімічну машинерію, необхідну для активності цих генів.
Щоб створити сприятливий „мікроклімат” для роботи генів, їх оточать штучною ліпідною мембраною, котра імітуватиме клітинну стінку. Створити ліпідну мембрану нескладно. Молекули ліпідів (жирів) мають гідрофобний (букв. – що боїться води) хвіст з одного боку. Потрапивши у водне середовище і прагнучи захистити гідрофобну частину від молекул води, вони формують сферичні утворення – міцели. Подібні жирові краплини різних розмірів кожен може помітити на поверхні добре навареного борщу.
Звичайно, жирова міцела-мембрана з активними всередині генами не матиме можливості називатися навіть примітивною клітиною, проте це лише початок роботи. Чим ближчі науковці до створення найпростішої моделі клітини, тим ближче людство до розуміння процесів, що відбувалися на Землі приблизно чотири мільярди років тому, коли зародилося життя.
Тим часом, кожний може породити життя класичнішим способом – достатньо лишень мати поряд особу протилежної статі.
ТИМ ЧАСОМ
Черговий звіт про результати праці дослідницької групи під керівництвом нобелівського лауреата Гамільтона Сміта з Інституту Крейга Вентера опубліковано в науковому часописі Science. Штучне створення геному Mycoplasma genitalium, який учені поступово синтезували частинами, а потім збирали разом та клонували, успішно завершено. Себто на черзі останній крок – трансплантація штучного генетичного апарату до клітини-реципієнта.