Preboj v biologiji: prvič sestavili umetno celico, ki raste in se deli

Kako nastane življenje? To vprašanje že stoletja zaposluje znanstvenike in filozofe.

Danes sicer dobro poznamo gradnike živih organizmov – DNK, beljakovine, celične membrane in številne biokemične procese –, še vedno pa ne razumemo popolnoma, kako iz teh sestavin nastane nekaj, kar imenujemo življenje.

Prav zato je nova raziskava skupine biologinje Kate Adamala z univerze v Minnesoti vzbudila veliko zanimanja.

Ekipi raziskovalcev je namreč prvič uspelo sestaviti umetno (znanstveniki raje uporabljajo izraz "sintetično") celico iz natančno določenih neživih bioloških komponent, ki zmore opraviti skoraj celoten osnovni celični cikel: sprejema hranila, raste, podvoji svojo DNK in se razdeli na dve novi celici.

Rezultate raziskave so objavili na spletni strani neprofitne organizacije Biotic, članek pa še ni bil pregledan s strani neodvisnih raziskovalcev. O dosežku so sicer poročali številni svetovni mediji.

Celica, sestavljena od spodaj navzgor

Večina dosedanjih raziskav na področju sintetične biologije je temeljila na spreminjanju že obstoječih živih celic. Tokrat pa so raziskovalci ubrali drugačno pot.

Umetno celico so sestavili "od spodaj navzgor" – iz lipidnih membran, laboratorijsko pripravljene DNK ter skrbno izbranih bioloških molekul. Ker raziskovalci natančno vedo, katere sestavine so vgradili v sintetično celico, lahko veliko lažje spremljajo njihovo delovanje in tako ohranijo popoln nadzor nad njihovim delovanjem v sintetični celici, kar omogoča veliko natančnejše raziskovanje osnovnih procesov življenja.

Takšni sistemi bi lahko v prihodnosti služili kot preproste "biološke tovarne" za proizvodnjo zdravil, novih materialov ali drugih uporabnih molekul.

Pomemben korak k razumevanju življenja

Dosežek pomeni pomemben mejnik predvsem zato, ker raziskovalcem omogoča raziskovanje vprašanja, kaj je pravzaprav tisto najmanj, kar celica potrebuje za delovanje.

Kate Adamala je o podobnih raziskavah spregovorila tudi na konferenci TED, kjer je dejala: "Sintetično življenje je kot sestavljanka – elemente različnih organizmov lahko kombiniramo in ustvarimo sintetično celico z zelo določenim namenom."

Prav takšni poenostavljeni modeli omogočajo, da znanstveniki preučujejo posamezne procese brez ogromne zapletenosti naravnih celic.

Raziskava odpira tudi nove možnosti za razvoj personalizirane (pacientu prilagojene) medicine, hitrejše testiranje zdravil in celo raziskovanje nastanka življenja na Zemlji ter možnosti življenja drugod v vesolju.

"Nismo ustvarili življenja"

Čeprav so številni mediji poročali o "umetnem življenju", je Kate Adamala pri razlagi zelo previdna.

"Ne trdimo, da smo ustvarili življenje," je povedala za The Times.

"V kemiji nam je uspelo poustvariti nekaj, kar je bilo doslej mogoče le v biologiji: celoten nabor vedenjskih in funkcionalnih lastnosti celice. To dokazuje, da najosnovnejše življenjske funkcije, kot sta rast in razmnoževanje, ne potrebujejo nikakršne skrivnostne ali čarobne iskre," pa je povedala v pogovoru za spletno stran domače univerze.

Po njenih besedah raziskava dokazuje predvsem to, da je mogoče iz neživih, natančno opredeljenih molekul sestaviti sistem, ki opravlja funkcije, za katere smo doslej menili, da so značilne le za naravne žive celice.

Ime povezuje legendarni satelit in krompir

Sintetično celico je Adamala poimenovala SpudCell.

Gre za besedno igro: ime izhaja iz imena Sputnik, prvega umetnega satelita in simbola začetka vesoljske dobe, po drugi strani pa asociira na angleško besedo spud, ki pomeni krompir.

"Sem Poljakinja," je za The Guardian dejala Adamala. "Večinoma sem narejena iz krompirja."

Kaj sledi?

Raziskovalci poudarjajo, da je to šele začetek.

Čeprav umetna celica ni živa v klasičnem pomenu besede, predstavlja pomemben korak k razumevanju enega največjih vprašanj biologije: kako iz neživih molekul nastane življenje.

V prihodnje želijo umetnim celicam postopoma dodajati nove funkcije in ugotoviti, katere lastnosti so res ključne za nastanek življenja.