Οι επιστήμονες δημιούργησαν την πιο συνθετική μορφή ζωής που έχει υπάρξει

Μια ομάδα επιστημόνων κατάφερε να δημιουργήσει ένα βακτήριο με κώδικα DNA πιο απλοποιημένο – αλλά και πιο επεμβατικό – από οποιαδήποτε άλλη μορφή ζωής στη Γη. Πρόκειται για το συνθετικό Escherichia coli με την ονομασία Syn57, που έχει σχεδιαστεί ώστε να χρησιμοποιεί μόλις 57 από τους 64 γνωστούς κωδώνες, τα βασικά «τριπλέτα» νουκλεοτιδίων που απαρτίζουν το γενετικό κώδικα.

Η ζωή όπως τη γνωρίζουμε βασίζεται σε 64 κώδωνες, δηλαδή αλληλουχίες τριών νουκλεοτιδίων που «διαβάζονται» από τα κύτταρα για να προσθέσουν αμινοξέα – τα δομικά υλικά των πρωτεϊνών. Ωστόσο, αρκετοί από αυτούς τους κώδωνες είναι ουσιαστικά διπλοί ή συνώνυμοι, δηλαδή δίνουν την ίδια οδηγία, κάτι που προκαλεί περιττή επανάληψη.

Η ομάδα από το Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology στο Ηνωμένο Βασίλειο κατάφερε να μειώσει τον αριθμό των κωδώνων που χρησιμοποιούνται σε μόλις 57, ξεπερνώντας το προηγούμενο ρεκόρ των 61 κωδώνων. Για να το πετύχουν αυτό, δημιούργησαν ολόκληρο το γονιδίωμα από την αρχή, αφαιρώντας τέσσερις από τους έξι κώδωνες που σχετίζονται με το αμινοξύ σερίνη, δύο από τους τέσσερις για την αλανίνη, καθώς και έναν κωδώνα τερματισμού. Όπου υπήρχαν οι αφαιρεμένοι κωδώνες, τους αντικατέστησαν με συνώνυμους που κωδικοποιούν το ίδιο αμινοξύ.

Η όλη διαδικασία απαιτούσε πάνω από 101.000 αλλαγές στον γενετικό κώδικα, που προγραμματίστηκαν πρώτα με υπολογιστή σε τμήματα 100 χιλιοβάιτ και στη συνέχεια ενώθηκαν προσεκτικά για να σχηματίσουν το τελικό συνθετικό βακτήριο. Οι επιστήμονες δοκίμασαν σταδιακά μικρά κομμάτια του γονιδιώματος μέσα σε ζωντανά βακτήρια, ώστε να βεβαιωθούν πως οι αλλαγές δεν ήταν θανατηφόρες.

«Σίγουρα υπήρχαν στιγμές που αναρωτιόμασταν αν το εγχείρημα θα έφτανε σε αδιέξοδο ή αν θα μπορούσαμε να το ολοκληρώσουμε», δήλωσε ο συνθετικός βιολόγος Wesley Robertson, ένας εκ των επικεφαλής της έρευνας.

Η επιτυχία αυτή αποδεικνύει ότι η ζωή μπορεί να υπάρξει με έναν σημαντικά συμπυκνωμένο γενετικό κώδικα. Επιπλέον, απελευθερώνει τους υπόλοιπους κώδωνες ώστε να χρησιμοποιηθούν για νέους, «μη τυπικούς» ρόλους, επιτρέποντας την εισαγωγή νέων αμινοξέων πέρα από τα 20 που συναντάμε φυσιολογικά. Αυτό ανοίγει το δρόμο για την ανάπτυξη νέων συνθετικών πολυμερών και μακροκυκλικών μορίων με καινοτόμες ιδιότητες.

Ένα ακόμα σημαντικό πλεονέκτημα της Syn57 είναι η πιθανή αντοχή της σε ιούς. Επειδή ο γενετικός της κώδικας δεν ακολουθεί το «φυσικό» πρότυπο, ιοί που μολύνουν βακτήρια δυσκολεύονται να εκμεταλλευτούν την παραγωγή πρωτεϊνών του Syn57, μειώνοντας έτσι τον κίνδυνο επιδημιών σε βιομηχανικές καλλιέργειες βακτηρίων. Παράλληλα, η «μη αναγνώσιμη» φύση του γονιδιώματος μπορεί να αποτρέψει τη μετάδοση γενετικού υλικού στο περιβάλλον, απαντώντας σε ανησυχίες για διαφυγή γενετικά τροποποιημένων οργανισμών.

«Μπορούμε έτσι να εμποδίσουμε τη διαφυγή γενετικής πληροφορίας από τον συνθετικό μας οργανισμό», συμπλήρωσε ο Robertson.

Η έρευνα αυτή, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science, δείχνει πώς η σύνθεση γονιδιώματος μπορεί να οδηγήσει σε οργανισμούς που εξερευνούν περιοχές του «γονιδιακού χώρου» που η φυσική ζωή δεν έχει αγγίξει ποτέ. Είναι ένα σημαντικό βήμα προς την κατανόηση και επέκταση των ορίων της ζωής, με σημαντικές εφαρμογές στη βιοτεχνολογία και τη βιομηχανία. Καλά πάμε…