Nauka

Novi život JCVI-syn1.0

nsarski RSS / 31.07.2010. u 22:19

 

joyce1.jpg

Što ne umem da napravim, ne mogu ni da razumem – R. Feynman

 

20. maja 2010., naučnici J. Craig Venter Instituta su objavili da su, posle 15 godina istraživanja, uspeli da konstruišu prvu sintetičku bakterijsku ćeliju. Ova vest je odmah postala svetska senzacija, i objavljena je najčešće pod naslovima “Naučnici stvorili veštački život”, ili sličnim bombastičnim prikazima. Prema ovim vestima, naučnicima je pošlo za rukom da od mrtvih molekula naprave novu živu ćeliju koja raste i razmnožava se. Obični ljudi su se čudili i slegali ramenima, Obama je formirao tim stručnjaka sa ciljem da se ispitaju političke i socijalne posledice ovog otkrića, a Vatikan je izdao upozorenje naučnicima da ne pokušavaju da se igraju tako ozbiljnim stvarima kao što je kreacija života. Monti Pajton se, nažalost, nije oglasio.

O čemu se ovde radi, i šta je suština ovog otkrića? O tome je ovaj blog.

Pre svega, ova vest, kako je objavljena u svetskim medijima, je samo delimično tačna. Naime, nije konstruisana cela ćelija, već je kompjuterski sintetisan novi genetski kod koji je ubačen u jednu ćeliju, i dalji rad ovako izmenjene ćelije bio je u potpunosti kontrolisan novim kodom. (Otprilike kao kad bi iz nekog automobila izvadili originalni motor, ubacili mu nov i drugačiji, i postigli da se taj automobil i dalje normalno kreće sa novim motorom.) Nova ćelija je živela, razmnožavala se i proizvodila potomstvo sa novim genetskim kodom u sebi.

Na prvi pogled, ovo otkriće i nije baš toliko revolucionarno kako je predstavljeno u vestima. Medjutim, kompjuterski generisan, pa laboratorijski napravljen, sintetički genetski kod je naučno dostignuće prvog reda. Nekoliko godina unazad je bilo par uspešnih pokušaja da se sintetiše genetski kod nekih virusa, ali sada je sintetisan kod od preko milion (tačnije 1 080 000 ) baznih parova. U pitanji je genom bakterije Mycoplasma mycoides i bilo je potrebno 15 godina rada da bi se ovo postiglo. Istini za volju, najveći deo ovog vremena je utrošen na ispravljanje greški u pročitanoj genetskoj sekvenci ove bakterije.

Genom bakterije M. mycoides je DNK molekul dužine 1 080 000 baznih parova koji je nedavno sekvenciran, tj., tačno se zna redosled (sekvenca) po kome su poredjane baze A, T, C i G duž celog molekula od preko milion baza. Neki segmenti ovog molekula su “geni”, neki segmenti imaju ulogu promotera tih gena, itd., dok su neki “junk”, tj. oni nemaju poznatu ulogu u funkcionisanju ćelije (njih je najviše).

Venter i saradnici su uspeli da u laboratoriji sintetišu ceo genom bakterije M. mycoides koristeći osnovne baze i znanje o tome u kom redosledu su one poredjane duž genoma. Ovo je postignuto u tri koraka. Prvo je sintetisano 110 segmenata duzine 10 000 baznih parova. Potom je po deset ovakvih segmenata spojeno da se dobije 11 segmenata dužine 100 000 baznih parova, pa je, najzad ovih 11 segmenata spojeno u jedan DNK molekul, ili genom. Ovaj spoj je obavljen unutar ćelije kvasca (metoda spajanja koja je prethodno morala da bude otkrivena da bi ceo projekat uspeo!) .

Tada je ceo sintetički genom bakterije M. mycoides   ubačen (transplantiran) u bakteriju M. capricolum (čiji je originalni genetski kod uništen ili ućutkan) i novi oblik života  Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 je nastao.

Da bi se ovo postiglo bilo je potrebno otkriti kako se sekvenciraju, sintetišu i transplantiraju geni, i to je najznačajniji deo ovog otkrića.

Kako to obično biva u nauci, nova rešenja otvaraju nove horizonte i nove probleme. Na primer, koji je minimalni genom ove bakterije koji je čini funkcionalnom? Naime, ako bi iz sintetičkog koda izbacili neke segmente, da li bi ta bakterija i dalje funkcionisala? Koliko segmenata, i koje, je moguće odbaciti iz sintetičkog koda a da bakterija i dalje živi? Postoji li, dakle, minimalni genom? To su neka od pitanja kojem se ovaj tim trenutno posvetio.

Gore je pomenuto da postoji “junk DNK”, tj., segmenti DNK unutar genoma koje ne služe ničemu, ili im se uloga ne zna. Koristeći postojanje ovih nepotrebnih segmenata, Venter i saradnici su u svoj veštački genom upisali “vodeni žig“ kojim su označili da je taj kod njihovo delo. Naime, pošto postoji 20 amino kiselina, a svaka od njih je kodirana pomoću tri baze u sekvenci DNK, onda svaka amino kiselina može da bude oznaka za jedno slovo – iz engleskog alfabeta od 26 slova, 6 moraju da budu izbačena – tako da je moguće konstruisati sekvencu baza koja speluje neku reč. Venter i saradnici su ubacili takve “junk” sekvence u svoj sintetički kod. Na njima pišu imena svih saradnika na ovom projektu, uključujući i njihove e-mail adrese. Takodje, ubačeno je i nekoliko citata, jedan od kojih je onaj Fejnmanov ispod naslova ovog bloga.

Drugi je, sasvim prigodno, citat iz Džojsovog Portreta umetnika u mladosti, i zato sam stavio sliku velikog pisca na početku ovog bloga. On je neprestano pokušavao da u izgnanstvu napravi novi život za sebe, bežeći iz Dablina, centra paralize. To mu nije uvek potpuno uspevalo ali njegove reči Živeti, grešiti, padati, triumfovati, stvoriti novi život iz zivota su upisane u genetski kod novog života JCVI-syn1.0.



Komentari (119)

Komentare je moguće postavljati samo u prvih 7 dana, nakon čega se blog automatski zaključava

yugaya yugaya 22:38 02.08.2010

Re: troll - RScos1.0 :))

Jelica Greganović
ima mogućnost potpunog vraćanja iz stadijuma seksualne zrelosti do seksualne nezrelosti

Šta je sve napravila Majka priroda da ne veruješ...


...ima i kod ljudi...napravili Kinezi



Atomski mrav Atomski mrav 13:13 03.08.2010

Re: troll - RScos1.0 :))

Teoretski ovaj ciklus može da se obavlja beskonačno, tako da bi jedinka mogla da bude biološki besmrtna.

Hmmm... biti besmrtan vs. prolaziti kroz pubertet beskonačno mnogo puta?
Težak izbor!
gordanac gordanac 15:54 04.08.2010

Re: troll - RScos1.0 :))

Atomski mrav
Teoretski ovaj ciklus može da se obavlja beskonačno, tako da bi jedinka mogla da bude biološki besmrtna.

Hmmm... biti besmrtan vs. prolaziti kroz pubertet beskonačno mnogo puta?
Težak izbor!

:))))))))))))))
pa, izbor je ustvari drugačiji:
biti smrtan vs. prolaziti kroz pubertet beskonačno mnogo puta (to je oblik njene besmrtnosti, ako ne postane deo lanca ishrane u bilo kom trenutku "beskonačnog ponavljanja istog", što je verovatnije)

Bilokakobilo - ostaje skroz zanimljiva ta evoluciona odluka kojom se njenim ćelijama daruje mogućnost "beskonačnog ponavljanja", evoluciona odluka kojom se od te živuljke stvora prava mala plivajuća "fontana mladosti" o kojoj imamo narative ljudskih priča...
Atomski mrav Atomski mrav 08:37 05.08.2010

Re: troll - RScos1.0 :))

biti smrtan vs. prolaziti kroz pubertet beskonačno mnogo puta

Što bi Balašević rekao: "Logika? To tek volem..."
LM, mislio sam da ta živuljka ima s jedne strane mogućnost za besmrtnost a sa druge strane potencijalno beskonačan broj proživljavanja i preživljavanja puberteta... Cost/benefit analiza!
babela babela 11:00 01.08.2010

Gen

Da bi se ovo postiglo bilo je potrebno otkriti kako se sekvenciraju, sintetišu i transplantiraju geni, i to je najznačajniji deo ovog otkrića.


Odavno se vec rutinski radi sekvencioniranje i sinteza i unos genoma cak i u humane celije.Ono sto je definitivno fascinantno jeste sto su uspeli da kratke sekvence DNK povezu a zatim da "nateraju "da se ona pravilno umota i kao takva da bude funkcionalna da se sa nje prepisuju geni za dalju sintezu proteina.
nsarski nsarski 11:05 01.08.2010

Re: Gen

Odavno se vec rutinski radi sekvencioniranje i sinteza i unos genoma cak i u humane celije

Da, i JCV Institut je u velikoj meri doprineo razvoju ovih tehnologija. Da nije bilo Ventera sa njegovim shotgun metodom sekvenciranja, ljuski genom bi i danas bio laganica sekvenciran u drzavnim ustanovama - njima se ne zuri, to pouzdano znam.

(Pod "drzavnim ustanovama" podrazumevam one koje se finansiraju drzavnim parama - grantovima, etc.)
seceranac seceranac 11:15 01.08.2010

dalje

sve sto je ljudski rod ikada izmislio u nekom momentu je bilo zloupotrebljeno, ne sumnjam da ce sa ovim biti drugacije ...

ipak treba tragati i pokusavati ...
Vojislav Stojković Vojislav Stojković 12:08 01.08.2010

Vatikan

nsarski
a Vatikan je izdao upozorenje naučnicima da ne pokušavaju da se igraju tako ozbiljnim stvarima kao što je kreacija života.


Očekivano od nekrofilnih državljana na čijoj se teritoriji nikada nije rodilo ni jedno dete.


nsarski nsarski 13:11 01.08.2010

Re: Vatikan

Očekivano od nekrofilnih državljana na čijoj se teritoriji nikada nije rodilo ni jedno dete.

Barem zvanicno...
Doctor Wu Doctor Wu 12:17 01.08.2010

E, sarski, naivcino, ti si

mislio da ces tek tako izaci na kraj sa Legendom (posebno me obradovala vest da postoji i arhiva).

Po obicaju, super tekst. Inace, ispitivanja i inzenjering bakterija nisu samo lapulartizam i najava velikih stvari koje nastupaju- oni su velika stvar sami po sebi. Poslednjih godina bakterije su pocele da se koriste i u vrlo konretnim konstrukcionim procesima: u Holandiji postoji firma koja se bavi postupkom poboljsanja tla koji se prodaje i reklamira pod imenom biogrouting* (za Maksu, bio-injektiranje). Ideja da se male bakterije puste u tlo i stimulisu da proizvode kristale CaCO3 koji se onda taloze u tlu i vezuje zrnca peska i sljunka (tj sodera) u kohezivnu, stensku masu. Stena koja se dobije tim postupkom moze imati jednoaksijalnu cvrstocu od oko 30MPa sto je, otprilike, beton. Jedini problem sa postupkom je sto se ne zna sta raditi sa bakterijama posto se zeljena masa tla iztretira. Za sada su najozbiljniji kandidati za prakticnu primenu offshore naftne platforme i offshore turbine za vetar, jer je kod njih taj 'rezidualni' environmental impact najlakse sakriti. Ukoliko se taj 'mali' problem resi, bakterije bi mogle revolucionisati nacin na koji se danas gradi.

Moguce je, medjutim- sad je ovo cisti sci-fi- da ce u buducnosti biti moguce dizajnirati/programirati bakterije koje ce citati CAD crteze i koje ce formirati beton, prateci dimenzije sa crteza. Posto zavrse sa gradnjom, bakterije bi mogle da se samouniste ili, ako su srecnije, da nastave sa postavljanjem plocica u kuhinji i kupatilu, ili, ako je domacici potrebno, sa formiranjem cupove, vaze, saksije.

*Google search jos uvek daje samo 300 hitova, sto znaci da je stvar u povoju i da ostavlja strasno puno prostora za dalja istrazivanja.
nsarski nsarski 13:14 01.08.2010

Re: E, sarski, naivcino, ti si

Ybg., Dottore, naivnost is my middle name:)

Inace, jasno je da ce se naci neslucene primene bakterijskog engineeringa. Bakterije da nauce CAD! Hm, ja znam mnoge studente BU koji se oko toga saplicu...
docsumann docsumann 14:58 01.08.2010

Re: E, sarski, naivcino, ti si

Bakterije da nauce CAD! Hm, ja znam mnoge studente BU koji se oko toga saplicu...


Wu reče da bi te bakterije čitale CAD crteže, a ne da bi ih crtale (možda neka naprednija generacija bakterija projektanata). Znači pamte tok linije određene boje i prenose je u zadatoj, tj. "naučenoj", razmjeri na objekat. Ne kažem da je baš prosto ko pasulj, ali se ne čini ni neizvodljivim.
scabies scabies 14:40 01.08.2010

preporuka

Odličan tekst! Baš me zamislio.
Uopšte ne bih o etičkim i sociološkim aspektima, nešto drugo mene muči:
Naime, pošto postoji 20 amino kiselina, a svaka od njih je kodirana pomoću tri baze u sekvenci DNK, onda svaka amino kiselina može da bude oznaka za jedno slovo – iz engleskog alfabeta od 26 slova, 6 moraju da budu izbačena – tako da je moguće konstruisati sekvencu baza koja speluje neku reč. Venter i saradnici su ubacili takve “junk” sekvence u svoj sintetički kod. Na njima pišu imena svih saradnika na ovom projektu, uključujući i njihove e-mail adrese.
Ovaj deo nisam baš razumela, a baš me zaintrigiralo. Ako su već koristili triplete nukleotida koji se ne prepisuju, zašto su se vezivali prirodne aminokiseline koje bi oni sintetisali? Ako me genetika i matematika služe postoji 4(A,G,C,T) x 4 x 4 = 64 kombinacije kodova. Od toga 20 kodira prirodne AK i četiritri (?) stop sekvence. To bi značilo da ostaje sasvim dovoljno kombinacija da pokrije alfabet (i da ostane kusur). Kao što mi nije jasno kako su označavali tih 6 slova alfabeta koja su izbacili?
Jasno je meni da postoji greška u mojoj teoriji i da su ljudi znali šta i zašto rade, samo ja ne uspevam da shvatim, a volela bih... Nadam se detaljnijem objašnjenju.
nsarski nsarski 14:47 01.08.2010

Re: preporuka

Jasno je meni da postoji greška u mojoj teoriji i da su ljudi znali šta i zašto rade, samo ja ne uspevam da shvatim, a volela bih... Nadam se detaljnijem objašnjenju.

Nije greska, vec je u pitanju tehnologija. Pre neku godinu je Malcolm Simons patentirao TriPrint metod za watermarking DNK molekula.

Da ne prevodim:

An obvious way to watermark a gene or genome is to insert a distinctive, non-coding DNA sequence. J. Craig Venter recently watermarked the name of his research institute into the genome of the prototype of the world’s first synthetic living organism, a genetically minimal Mycloplasma. His group inserted a synthetic sequence of triplet codons to spell out “VenterInstitvte”, along with his own name and the names of several colleagues, using the single-letter abbreviations of the 20 amino acids. (The amino acid “alphabet” lacks six of the 26 letters in the English alphabet, hence Venter’s substitution of a valine (V) in “Institvte”.)

“The issue is conserved sequence,” says Simons. “Everyone understands that it is only possible to hide cryptic information in conserved sequences. There are ultra-conserved sequences in non-coding DNA, but within the protein-coding region of a gene, any change in a single nucleotide may change the function of the protein.”

A evo celog metoda ovde TriPrint Method Watermarks DNA

U sustini, treba watermark zapisati u stabilnim segmentima, jer se mutacijama on moze obrisati.
pape92 pape92 13:10 02.08.2010

zrno po zrno pogača

U nekom komentaru se pominje kako je filozofija koja se zasniva na maksimi "što ne mogu da napravim ne mogu da razumem" apsurdna. Uopšte nije tako, ne možemo ovo načelo primeniti na izradu stilskog nameštaja. Radi se o znanju koje poseduje čitavo čovečanstvo. Ovo načelo doduše nije postavio Fejnman već mnogo ranije Viko. Ako pogledamo oblasti gde se najviše naučno ispituje, pravi, eksperimentiše, vidimo da su to upravo stvari koje još uvek ne razumemo u smilu same suštine: fizika i biologija, što bi rekao S. Aligrudić - CERN akcelerator i ispitivanja u vezi genetike. Kad (ako?) budemo umeli da napravimo, sigurno je da ćemo i da shvatimo. Za sada su to komadići znanja, kojima nedostaje znanje o celom mozaiku. Treba pri tom imati u vidu da iako je moguće da ćemo poznavati svaki komadić mozaika, ne znači automatski da ćemo poznavati i čitavu sliku...sa druge strane ne moramo znati čitavu sliku da bi sasvim dobro poznavili komadić, kakav je i najnovije dostignuće o kome Nsarski (po običaju u top formi) govori.
jednatanja jednatanja 14:50 03.08.2010

Odličan blog

"junk" DNA za vodeni žig, priceless...ne znam šta da mislim o ovome. I Bach je unosio "žigove" svog imena u mnoge kompozicije, pa što ne i naučnici... :)

Usput: U UK mleko od klonirane krave ušlo u trgovine

Kad nas budu iskopavali arheolozi za 20000 godina biće im jasno da je 21 vek označio prekret u nauci koji je ostavio nesagledive posledice po ljudsku civilizaciju. Ako nas tada još bude bilo.
aleksanadar aleksanadar 22:14 04.08.2010

Уметник у младости

Нисам сигуран да је овај цитат из Џојса сасвим "пригодан".

Уколико је Џојс уистину и желео да створи "нови живот" то он свакако није покушавао да постигне мењањем својег или било чијег генетског кода. Осим тога, ово: "живети, грешити, падати, тријумфовати..." некако не иде уз науку која познаје само успон, само тријумф, али не и грешке и пад. Зар не?
maksa83 maksa83 08:00 05.08.2010

Daglas Adams


Anything that is in the world when you’re born is normal and ordinary and is just a natural part of the way the world works. Anything that’s invented between when you’re fifteen and thirty-five is new and exciting and revolutionary and you can probably get a career in it. Anything invented after you’re thirty-five is against the natural order of things.

—Douglas Adams, The Salmon of Doubt
gordanac gordanac 08:32 05.08.2010

: Daglas Adams

maksa83

Anything that is in the world when you’re born is normal and ordinary and is just a natural part of the way the world works. Anything that’s invented between when you’re fifteen and thirty-five is new and exciting and revolutionary and you can probably get a career in it. Anything invented after you’re thirty-five is against the natural order of things.

—Douglas Adams, The Salmon of Doubt


Douglas Adams DNA
< Ih, što je ovo zgodno došlo! >

The Salmon of Doubt (objavljeno posle smrti) svoj naslov duguju čuvenom (Keltskom? Velškom? Irskom?) mitu iz Irske "The Salmon of Wisdom" kojim počinje narativ o tome kako se "slučajem stiče veliko i svo znanje...".
A na početku ovog teksta je James Joyce, Irac.

Arhiva

   

Kategorije aktivne u poslednjih 7 dana