Naučnici su po prvi put dokazali da se kompletan životni ciklus može rekreirati isključivo pomoću hemije.
Istraživači sa Univerziteta u Minesoti razvili su prvu sintetičku ćeliju na svetu sposobnu da završi kompletan životni ciklus. Nazvana SpudCell, ova vještačka ćelija može samostalno da raste, kopira sopstvenu DNK, hrani se, dijeli i prenosi genetski materijal na sledeću generaciju.
Rad, koji su predvodili vanredni profesori Kejt Adamala i Aron Engelhart, služi kao dokaz principa da se osnovna ponašanja žive ćelije mogu rekreirati pomoću hemije, bez oslanjanja na prirodne organizme. Za razliku od prethodnih sličnih projekata koji su rekreirali samo pojedinačne biološke funkcije, ovaj izum spaja više životnih ponašanja u jedan projektovani sistem.
"Ovo je vjerovatno najuzbudljiviji projekat na kojem sam ikada radila", ističe Kejt Adamala. "U hemiji smo replicirali ono što je ranije bilo moguće samo u biologiji: kompletan skup ponašanja jedne ćelije. To dokazuje da najosnovnije funkcije života, poput rasta i replikacije, ne zahtijevaju neku misterioznu, magičnu iskru."
Strukturno, SpudCell je izgrađen od lipozoma - sitnih sfera ispunjenih vodom i okruženih masnim membranama, zajedno sa sintetičkom DNK koja daje uputstva za osnovne ćelijske funkcije. Ove ćelije dolaze do resursa tako što se spajaju sa sićušnim "hraniteljskim" lipozomima koji sadrže molekule, enzime i ribozome potrebne za proizvodnju proteina.
Naučnici su unutar ovog sistema uspjeli da demonstriraju čak i prirodnu selekciju. Nakon što su uveli genetsku promjenu koja pojačava proizvodnju proteina za fuziju, modifikovane ćelije su počele da rastu brže i ostavljaju više "potomstva". Nakon pet generacija, ove brže ćelije su potpuno potisnule prvobitnu populaciju, a ta prednost je postala još izraženija kada su zalihe hranljivih materija bile ograničene.
Genom ove vještačke ćelije dug je svega 90 kilobaznih parova, što je znatno manje od minimalnog genoma za koji je većina biologa vjerovala da je neophodan za održavanje života. Umjesto jednog hromozoma, njena genetska uputstva su podijeljena na sedam DNK plazmida, što omogućava da se različite ćelijske funkcije programiraju potpuno nezavisno.
Tim vjeruje da bi buduće verzije mogle postati programibilne platforme za biološki inženjering. Umjesto modifikovanja postojećih bakterija ili kvasca, naučnici bi mogli da dizajniraju sintetičke ćelije od nule za specifične industrijske ili medicinske zadatke, poput proizvodnje ljekova, naprednih materijala i goriva, piše Interesting Engineering.
"Ovaj rad je tek početak", zaključuje Adamala. "Pokazali smo da je moguće projektovati osnovne funkcije ćelije. Da bismo u potpunosti ostvarili obećanje ove tehnologije - da bismo je učinili robusnom i praktičnom – potreban nam je zajednički međunarodni napor."