3 min

Umělý život v laboratoři: kde končí biologie a začíná technologie

Sdílet

Dennívýzva

Vědci dnes dokážou vytvořit buňky, které se samy opravují, kopírují svůj genetický kód a dokonce reagují na okolní prostředí. Otázka, která kdysi patřila do sci-fi, se posunula do reality: může být život synteticky zkonstruován? A kde leží hranice mezi živým organismem a naprogramovaným strojem?

Zdroj: Kód Enigma - Čeština

Syntetická biologie: definice nového druhu vědy

Syntetická biologie spojuje molekulární genetiku, inženýrství a informatiku.

Cílem není jen upravovat existující organismy, ale vytvářet nové biologické systémy s předem definovanými vlastnostmi.

Na počátku stála genetická editace – dnes už běžná technologie CRISPR-Cas9. Dalším krokem se stalo syntetické sestavení DNA z jednotlivých chemických stavebních kamenů.

V roce 2010 tým amerického biologa Craiga Ventera vytvořil první buňku řízenou umělým genomem. Tento projekt, označený jako JCVI-syn1.0, znamenal zásadní zlom: vznikl organismus, jehož genetická informace byla zcela uměle navržena a syntetizována.

Minimální buňka: život na hraně definice

Venterův tým šel dál a v roce 2016 publikoval výzkum JCVI-syn3.0 – bakterii obsahující pouze 473 genů, což je minimum nutné pro samostatný život.

Každý gen byl analyzován a testován, zda je nezbytný pro funkci buňky. Výsledek ukázal, že asi třetina genů nemá dosud známou funkci, což naznačuje, že i nejjednodušší život je složitější, než jsme si mysleli.

Tato minimální buňka se stala modelem pro výzkum základních principů života a otevřela dveře k biologickým systémům, které by mohly být programovatelné podobně jako software.

Umělá DNA a xeno-organismy

Vedle redukovaných buněk vznikají i takzvané xeno-organismy – organismy s alternativní genetickou abecedou.

V laboratoři Scripps Research Institute se podařilo přidat do DNA dvě nové báze označované X a Y, čímž vznikl genetický kód se šesti písmeny místo čtyř.

Tyto organismy dokážou vytvářet nové druhy bílkovin, které se v přírodě nevyskytují. Mohly by sloužit k vývoji nových léčiv, biosenzorů nebo materiálů.

Zároveň vyvolávají etickou otázku: pokud život dokážeme navrhnout, stáváme se jeho tvůrci, nebo pouze inženýry přírody?

Autonomní buňky a „digitální DNA“

Současné experimenty se zaměřují na propojení biologických systémů s umělou inteligencí.

V Cambridge vznikl projekt AI-Cell, kde algoritmy navrhují genové sítě podle požadovaného chování – například reakci na světlo nebo produkci určité látky.

V současnosti se také testuje přenos genetických dat v digitální podobě: DNA sekvence se ukládají na servery a posílají do laboratoří, které z nich pomocí syntetizátorů vytvářejí fyzickou DNA.

Život se tak doslova překládá z kódu do hmoty.

Rizika a etické hranice

Syntetický život přináší i otázky bezpečnosti.
Co se stane, pokud se modifikovaný organismus vymkne kontrole?

Jak zabránit jeho šíření v ekosystému?

Proto se výzkum řídí přísnými protokoly biologické bezpečnosti a většina experimentů probíhá v uzavřených systémech.

Etické komise varují, že rozmazávání hranice mezi živým a umělým může změnit naše vnímání samotného pojmu „život“.

Podle bioetičky Sheily Jasanoffové z Harvardu „syntetická biologie nevyvolává otázku, zda můžeme život vytvořit, ale jaký druh odpovědnosti tím na sebe bereme“.

Syntetická biologie dnes posouvá hranice možného.

Buňky vytvořené v laboratoři dokazují, že život lze analyzovat, naprogramovat a částečně reprodukovat, ale zároveň ukazují, jak křehká je jeho definice.

Na pomezí biologie a technologie se tak rodí nová věda – věda, která možná jednou přepíše i naši vlastní evoluci.

Zdroje

Gibson, D. G. et al., Creation of a bacterial cell controlled by a chemically synthesized genome, Science, 2010, DOI: 10.1126/science.1190719
Hutchison, C. A. III et al., Design and synthesis of a minimal bacterial genome, Science, 2016, DOI: 10.1126/science.aad6253
Malyshev, D. A. et al., A semi-synthetic organism with an expanded genetic alphabet, Nature, 2014, DOI: 10.1038/nature13314
Zhang, Y. et al., A semi-synthetic organism that stores and retrieves increased genetic information, Nature, 2017, DOI: 10.1038/nature24659

Reklama

Další články z Kód Enigma

Tento článek byl publikován ze zdrojů Kód Enigma

KodEnigma.cz se věnuje zajímavostem napříč obory – od přírody a historie přes vědu, vesmír až po záhady a nečekané objevy. Články otevírají témata, která dokážou překvapit, inspirovat i přimět k zamyšlení. Silnou stránkou webu je pestrost – jednou narazíte na příběhy dávných civilizací, jindy na...

Umělý život v laboratoři: kde končí biologie a začíná technologie

Hrad ostře reagoval na "nepovolenou" reklamu s prezidentem. Expert: je to problém

Český horolezec nepřežil výstup v Nepálu, zřejmě podlehl otoku plic

Zhrzený Jaromír Soukup po debaklu u soudu: Na Agátu Hanychovou dál útočí

Fico se najednou kamarádí se Zelenským? Expert vysvětluje, co se děje

"Moc holek a moc drog." Někdejší bouřlivák Clooney dnes žije spořádaným životem