Създадоха синтетичен мъх с изкуствена ДНК. Това може да е първата стъпка към създаването на нов вид живот
В края на 2023 година учените реализираха забележителен прогрес в синтетичната биология, като замениха половината от генетичния материал на клетките на дрождите с изкуствена ДНК. Откритието е значим стадий в 18-годишния план за основаване на различни версии на всяка хромозома на дрождите. Въпреки че разполагат със 7,5 синтетични хромозоми, клетките не престават да се развъждат и процъфтяват.
Ново проучване ни води по-нагоре по еволюционната верига до сътворяването на изкуствено основани растения. В рамките на плана SynMoss екип от Китай модифицира част от една хромозома на мъх. В резултат на това се получи отчасти синтетично растение, което може да пораства обикновено и да създава спори. Това е един от първите случаи на многоклетъчно създание, носещо отчасти изкуствена хромозома.
Промените в ДНК освен задоволяват научното любознание. Експериментите оказват помощ да се разшифрова еволюционната история, да се разпознават основни сектори от ДНК, виновни за стабилността на хромозомите или причиняващи болести. Както и да се разбере по-добре „ тъмната материя “ на ДНК – мистериозните последователности, които не кодират протеини.
Синтетичните организми улесняват проектирането на интервенции в живите същества. Например бактериите и дрождите към този момент се употребяват за произвеждане на бира и животоспасяващи медикаменти като инсулин. Чрез промени в генома е допустимо да се придадат нови качества на такива кафези.
За разлика от бактериите, дрождите са еукариотни кафези, към които спадат растенията, животните и хората. Нашата ДНК е предпазена в ядрото, което затруднява работата на синтетичните биолози.
Растенията са по-трудни за манипулиране от дрождите заради многото типове кафези, които координират растежа и размножаването. Изследователският екип модифицира действителен геном на мъх, вместо да сътвори нов геном от нулата. Мъхът е определен поради способността му да се приспособява към измененията в околната среда, в това число да поправя ДНК, развалена от слънчевата светлина. Мъхът може да се трансформира в пълноценно растение от една-единствена клетка, което е идеално за синтетичната биология.
В проучването екипът взема решение да пренапише най-късото рамо на хромозомата на мъха, хромозома 18. Това става посредством подмяна на над 68 000 ДНК със синтетични фрагменти, което доста понижава размера на хромозомата. Намалението е с към 56%. В резултат на това получените растения със мощно изменен геном израстват във възрастни растения, способни на естествен витален цикъл и размножаване.
Синтетичният мъх сподели необикновени епигенетични характерности и приемливост към високата соленост, което е потребна акомодация. Резултатите биха могли да улеснят потреблението на мъхове за произвеждане на лечебни протеини, битка със сърдечни болести, лечение на рани или лекуване на инсулти. Мъхът към този момент се употребява за синтезиране на медицински медикаменти. Частично основаният геном би могъл да промени метаболизма му, да усъвършенства устойчивостта му към инфекции и да усили добива му.
Следващата стъпка е да се размени напълно късото рамо на 18-тата хромозома със синтетични последователности. Учените се стремят в границите на 10 години да основат цялостен синтетичен геном на мъха, което е доста амбициозна цел. В съпоставяне с генома на дрождите, за чието пренаписване са били нужни 18 години и интернационално съдействие, геномът на мъха е 40 пъти по-голям. Но с помощта на все по-ефективните и евтини технологии за разчитане и синтезиране на ДНК тази цел не е недостижима. Подобни техники биха могли да вдъхновят и други планове за препроектиране на хромозоми в други организми. От растения до животни.
