Вчера, исследователи во главе с Дж. Крэйгом Вентером сообщили, что построили геном с нуля и использовали его для управления клеткой. Мы спросили, были ли у Вас какие-либо вопросы об открытии — который поднимает важные научные и этические проблемы — и Вы ответили в силе. Ниже выбор некоторых наших фаворитов (отредактированный для длины и ясности), собранный от нашего веб-сайта, электронной почты и Facebook.
Научный репортер Элизабет Пеннизи, написавшая газетное сообщение об открытии, и Марка Бедо, философа и ученого из Рид-Колледжа в Портленде, Орегон и редакторе научного журнала Artificial Life, предлагает их ответы и мнения.Q: Трансгрессия действительно представляет создание новой жизни?М.Б.: Тэр является несколькими причинами, почему это достижение нельзя назвать созданием «новой» жизни. Во-первых, форма созданной жизни не была новой.
То, что было по существу сделано, было воссозданием существующей бактериальной формы жизни, за исключением того, что этому дали протезный геном (синтезируемый в лаборатории), и за исключением того, что геном был помещен в цитоплазму немного отличающейся разновидности.Методы, используемые здесь, могли относительно легко использоваться для производства чего-то, что будет «новым» в смысле того, что никогда не существовало прежде.
Это было бы сделано путем представления достаточного количества новых генов (или удаления достаточного количества существующих генов). Сегодня это технически выполнимо, и в конечном счете использующий в своих интересах этот потенциал основная мотивация для создания “синтетических клеток” во-первых. Однако нужно подчеркнуть, что, вероятно, будет очень трудно сделать очень новые формы жизни. Это вызвано тем, что даже самая простая форма жизни очень сложна, таким образом, очень трудно предсказать то, что произойдет, когда Вы существенно измените их геномы.
Теперь, даже если бы синтетический геном существенно отличался от какой-либо существующей формы жизни, то можно было бы все еще возразить против запроса этого созданию новой жизни, потому что синтетическая клетка была сделана путем изменения существующей формы жизни. Почти весь материал в синтетической клетке прибывает из ранее существующей формы жизни; только геном синтезируется.
В этом отношении можно было бы сказать, что синтетическая клетка готовится как «новая» жизнь, только если целая клетка синтезируется. Ряд исследовательских групп во всем мире работает над попыткой создать полностью синтетические клетки (иногда названный “protocells") использование материалов, полученных исключительно из химической компании-поставщика.
Даже проживание protocell все еще не готовилось бы как создание ни от чего, конечно, так как это будет создано из существующих ранее материалов.Q: Эта технология может помочь нам увеличить промежуток человеческой жизни? Это может помочь вылечить болезни как диабет и рак?E.P.: Несмотря на то, что этим достижением был этап для синтетической геномики, оно представляет просто очень маленький шаг к использованию синтетической биологии для улучшения болезней лечения и здоровья.
Затем бригада собирается попытаться сделать синтетические геномы, несущие инструкции для бактерий сделать вакцину против гриппа, но никто не знает, как трудный, которым будет шаг.Q: Синтетическая клетка может воспроизвести? Если так, его дочерние клетки жизнеспособны?E.P.: Клетка с пересаженным воспроизведенным геномом, также, как и получающиеся дочерние клетки.
Фактически, колония прошла миллиард циклов репликации, прежде чем исследователи заморозили клетки для архивации.Q: Что произошло бы, если бактериальные клетки случайно выпущены в окружающую среду? Есть ли предупредительные меры?М.Б.: Ресиркэрс, работающий в этой области, хорошо знает, что существует большое этическое различие между созданием синтетических клеток, существующих только в научно-исследовательских лабораториях и создании синтетических клеток, выпущенных в окружающей среде.
Выброс в окружающую среду имеет намного более значительные риски. Поэтому любой выброс в окружающую среду произошел бы только при соответственно строгих условиях. Тем не менее, существует все еще шанс, что несчастный случай мог произойти, и непреднамеренный выброс в окружающую среду мог бы произойти.
В этом случае существует несколько пунктов на ценивший.Во-первых, не легко поддержать синтетические клетки даже при идеальных условиях в лаборатории.
Так, аварийный выброс в окружающую среду синтетических клеток мог бы хорошо привести к их быстрому исчезновению.Во-вторых, существует активное обсуждение и планирующий построить в многократных гарантиях в синтетических клетках. Они включают такие вещи как: предоставление им строго ограниченная продолжительность жизни, установка переключателя вкл/выкл, то, чтобы заставлять их зависеть от продуктов или условий, не присутствующих естественно в окружающей среде, и/или предпринимающий шаги, чтобы препятствовать тому, чтобы они развились.
В дополнение к гарантиям важно построить в уникальных опознавательных знаках, так, чтобы любой ущерб мог быть прослежен до ответственных сторон. Известно, что бригада Вентера уже включала такие «отметки уровня воды».
Q: Это работало, только заменяют ДНК в ядре клетки, или также митохондриальную ДНК? И как близко мы от синтетического создания клетки, также?Клетки Э.П.: Бэктериэла испытывают недостаток в ядрах и митохондрии. Исследователи, изучающие происхождение жизни, работали в течение многих лет для строительства самотиражирующейся клетки с самого начала и сделали некоторые успехи на этом, но не ясно, как можно было бы построить тот, который был достаточно сложен, чтобы читать и выполнить инструкции синтетической хромосомы.
Это – цыпленок и проблема яйца, которая могла занять много времени для решения.Q: Открытие бросает вызов религиозным понятиям о создании жизни и понятии духа?M.B.: Создание жизни от не связанного с жизнью (полностью синтетические клетки) могло бы хорошо повлиять на некоторые религиозные и культурные мировоззрения, и достижение частично синтетической клетки уже открывает дверь в эти последствия. Достижение бригады Вентера ярко демонстрирует, что геном простых жизненных форм является не чем иным как сложной молекулой, построенной из не чего иного как определенных химикатов. (Большинство молекулярных биологов уже верило этому для многих поколений, конечно.) Этот результат сильно подразумевает, что полностью синтетические клетки аналогично были бы просто очень сложными химическими устройствами, созданными из не чего иного как химическими компонентами, организованными надлежащим способом.
Нет никакой потребности в понятии «духа» или нехимической “жизненной искры” для объяснения простой бактериальной жизни. Это, в свою очередь, по моему мнению, подразумевает (но не доказывает), что более сложные формы жизни, включая людей, являются по существу не чем иным как чрезвычайно сложными химическими устройствами, и таким образом, нет никакой потребности в понятии «духа» или “жизненной искры” для объяснения, что делает людей живыми.
Q: Какова тахиометрическая классификация этих синтетических клеток? Каким разновидностям они принадлежат?Таксономисты Э.П.: Микробиэла еще не высказали мнение, как синтетическая жизнь должна быть, вмещают в дерево жизни.
Но потому что синтетическая хромосома была в основном копией бактерии, микоидов Микоплазмы, с несколькими изменениями, получающаяся бактерия была просто новым напряжением микоидов M. Бригада берет пример от разработчиков программного обеспечения в обозначении этих новых напряжений: Этого называют M. mycoides JCVI-syn1.0.Q: В котором/должен пункт, влиятельные политики входят? Действительно ли там планирует, происходят, чтобы отрегулировать такое исследование и контролировать последствия?
M.B.: Много бригад ученых, специалистов по этике, религиозных лидеров, политологов, и так далее из США и Европы тщательно исследовали социальное, этическое, и последствия политики этот и связали исследование. Эта работа продолжалась в течение многих лет, и результаты до настоящего времени типично в свободном доступе общественности. Политики на всех уровнях, включая высшие уровни, уже находятся в петле, и планы относительно определенных видов инструкций идут хорошо полным ходом (например, регулирование синтеза больших частей ДНК).
Дальнейшие виды регулирования активно обсуждаются.Q: Часть синтеза ДНК является теперь «решенной проблемой»?
Вы могли надежно создать нить ДНК, закодировавшую, скажем, полные работы Шекспира, не принимая во внимание ее генетическую функцию?M.B.: Это было бы относительно тривиально теперь для кодирования работ Шекспира в ДНК, но это не будет по-видимому иметь никакой биологической функции. Главное значение достижения бригады Вентера состоит в том, что синтетический геном фактически функционирует точно так же, как нормальный геном.Q: Этот прорыв является «десятилетиями в процессе создания», но сколько времени он взял бы для репродуцирования эксперимента сегодня?
E.P.: Потребовались годы для этих исследователей для решения жуков в создании синтетического генома, походившего очень на естественный и в загружении его в клетке другой разновидности. Тот эксперимент теперь занимает приблизительно неделю, и это кажется теперь, когда синтезирование генома, в то время как довольно дорогой, не является ограничивающим уровень шагом. Но поскольку бригада начинает управлять геномом и добавлять различные гены, это копается в новой территории, где такие манипуляции могли бы заставить клетку получателя отклонить синтетический геном, или синтетический геном может привести к свойствам на стадии становления, несовместимым с жизнью.
Тогда бригада должна будет пойти назад к исходной точке, чтобы попытаться выяснить, почему эксперимент не работал.