Pentru prima dată în istorie, oamenii de știință au construit o formă de viață al cărei ADN este complet sintetic, rescris de la zero pentru a funcționa cu un set de instrucțiuni genetice mai mic decât orice alt organism de pe Pământ.
Această bacterie, o tulpină de Escherichia coli numită Syn57, a fost proiectată pentru a-și construi proteinele folosind doar 57 din cei 64 de „codoni” care au stat la baza întregii vieți cunoscute de miliarde de ani.
Gândiți-vă la ADN ca la o carte de rețete pentru viață, scrisă cu un alfabet de 64 de „cuvinte” numite codoni. Fiecare codon, format dintr-un triplet de nucleotide, îi spune celulei ce „ingredient” – un aminoacid – să adauge într-un lanț pentru a construi proteinele esențiale.
Dar există o ciudățenie în acest sistem: deși avem 64 de codoni, folosim doar 20 de aminoacizi. Asta înseamnă că mai mulți codoni diferiți pot codifica același aminoacid, o redundanță pe care biologii au visat de mult să o simplifice.
O formă de viață sintetică cu un cod genetic rescris de la zero
Acum, o echipă de la prestigiosul Laborator de Biologie Moleculară al Consiliului de Cercetare Medicală din Marea Britanie a reușit. Ei au creat Syn57, o bacterie care nu doar că supraviețuiește, ci prosperă folosind doar 57 de codoni, depășind recordul anterior de 61.
Pentru a realiza acest lucru, cercetătorii au eliminat șapte codoni considerați redundanți – patru pentru aminoacidul serină, doi pentru alanină și un codon „stop” – și i-au înlocuit cu echivalenții lor sinonimi care dau aceleași instrucțiuni. Acest proces a necesitat peste 101.000 de modificări precise în codul genetic, o sarcină monumentală planificată pe computer și apoi asamblată minuțios în laborator, testând fragmente mici în bacterii vii înainte de a construi genomul final.
Procesul a fost atât de complex încât au existat momente de îndoială. „Cu siguranță am trecut prin perioade în care ne întrebam: «Oare va fi o fundătură sau vom reuși?»”, a declarat biologul sintetic Wesley Robertson, unul dintre autorii principali ai studiului, pentru The New York Times.
Implicațiile unei forme de viață cu un cod genetic nou
Realizarea demonstrează că viața poate funcționa cu un plan genetic semnificativ comprimat, dar implicațiile merg mult mai departe.
În primul rând, o bacterie cu un cod genetic „străin” devine imună la viruși. Virușii funcționează prin deturnarea mașinăriei celulare pentru a se replica, dar nu pot „citi” instrucțiunile non-standard ale Syn57. Acest lucru ar putea revoluționa producția industrială de proteine, unde contaminarea virală este o problemă costisitoare.
În al doilea rând, este o măsură de siguranță incredibilă. Deoarece genomul său este ilizibil pentru organismele naturale, bacteria modificată nu poate transfera genele sale sintetice în mediul înconjurător. „Putem astfel preveni scurgerea de informații din organismul nostru sintetic”, explică Robertson.
Mai mult, codonii eliberați pot fi acum „reprogramați” pentru a încorpora aminoacizi care nu există în natură. „Syn57 are mai mult spațiu pentru a introduce aminoacizi necanonici suplimentari, oferind oportunități mai mari de a extinde și mai mult codul genetic”, a afirmat echipa. Acest lucru va permite dezvoltarea de polimeri sintetici și medicamente inovatoare.
„Această lucrare ilustrează modul în care sinteza genomului poate muta secvențele genomice ale organismelor în noi regiuni ale spațiului secvențial care ar putea fi inaccesibile vieții naturale”, concluzionează echipa în studiul publicat în prestigioasa revistă Science.
