Первая в мире искусственная жизнь создана

Крейг Вентер, который десять лет назад первым прочитал геном человека, только что создал первый рукотворный геном и вживил его в клетку. Так человечество перешло от чтения геномов к их написанию

Фото: Getty Images/Fotobank
Фото: Getty Images/Fotobank
Крейг Вентер
+T -
Поделиться:

Ученым впервые удалось создать искусственный геном и заставить живую клетку жить с этим генетическим кодом. Команда исследователей под руководством Крейга Вентера химическим путем синтезировала геном бактерии Mycoplasma mycoides и вставила его в клетку другого микроорганизма — Mycoplasma capricolum, из которой перед этим были удалены все гены. Полученный «франкенштейн» ожил, стал размножаться и вообще повел себя как обычная бактерия Mycoplasma mycoides. Описание этой замечательной работы опубликовано в четверг в журнале Science.

До сих пор ученые умели только «читать» ДНК живых существ, а вот создать геном de novo (заново) еще никому не удавалось. Получение искусственного организма имеет не только научный интерес, но даже философский: создав жизнеспособное существо с использованием искусственной ДНК, ученые наглядно доказали, что жизнь можно получить из десятка баночек с реактивами. Теоретически этот тезис всем очевиден, но на практике никто никогда его напрямую не подтверждал.

Прежде чем рассказать о деталях незаурядного эксперимента Вентера и коллег, стоит напомнить, кто такой Крейг Вентер. Это своего рода медийная звезда, исследователь, известный не только в биологических кругах, но и широкой публике: впервые его имя зазвучало на рубеже нового тысячелетия, когда вовсю осуществлялся проект «Геном человека» — ученые всего мира коллективными усилиями пытались определить последовательность ДНК Homo sapiens. Несмотря на все старания, работа продвигалась медленно — проект стартовал в 1990 году, и за девять лет была целиком расшифрована всего одна маленькая хромосома. Вентер и специалисты созданной им компании Celera Genomics усовершенствовали технологии работы с ДНК и подключились к «Геному человека». В 2001 году черновая расшифровка генома была наконец завершена.

На расшифровке генома человека основатель Celera Genomics не остановился — его следующим амбициозным проектом (а Вентера интересуют только амбициозные проекты) стало создание организма с синтетическим геномом.

Казалось бы, ничего сложного здесь нет: надо лишь воссоздать уже известную нам последовательность букв генетического кода и вставить ее в подходящую клетку. Но на самом деле на этом пути исследователи сталкиваются со множеством трудностей — не в последнюю очередь потому, что пока ученые доподлинно не знают всех особенностей работы генома как комплексной системы. Это не просто цепочка букв. Нить ДНК каждого организма снабжена навешанными на нее молекулами-«маячками», так называемыми эпигенетическими маркерами, без которых считывание генома будет проходить некорректно. На то, чтобы научиться вносить в искусственный геном Mycoplasma mycoides необходимые маркеры, у исследователей ушел не один год.

Эксперимент по созданию жизни был спланирован так: ученые синтезируют геном какой-нибудь бактерии (назовем ее бактерией-донором, так как она дает исследователям последовательность своей ДНК) и вставляют его в клетку бактерии другого вида, из которой предварительно удаляют собственный геном (это будет бактерия-реципиент). Если получившийся организм живет, питается и размножается, а также в точности напоминает донорные бактерии, а не бактерии-реципиенты или что-то промежуточное, то эксперимент удался.

Фото первых в мире бактериий с синтетическим геномом

В качестве донора ученые выбрали бактерию-паразита Mycoplasma mycoides, отчасти из-за того, что у нее очень маленький геном — всего около миллиона «букв» (для сравнения: в геноме человека их 3 миллиарда). Реципиентом выступала родственная бактерия Mycoplasma capricolum. Самой сложной частью эксперимента был синтез целого бактериального генома: современные технологии не позволяют за раз получать такие длинные цепи. Чтобы преодолеть эту трудность, ученые синтезировали небольшие «кассеты» из ДНК, содержащие только часть генома Mycoplasma mycoides, а затем соединяли их вместе. Пока самым эффективным инструментом для объединения «кассет» являются живые организмы — никакие химические ухищрения не позволяют делать это столь же точно. Исследователи как мозаику складывали геном Mycoplasma mycoides сначала в клетках кишечной палочки, а потом, когда им удалось получить достаточно крупные куски ДНК, в клетках дрожжей.

В итоге им удалось по кусочкам собрать весь геном. «Запихнуть» его в очищенную от ДНК клетку бактерии-реципиента также было нетривиальной задачей.

Полученные бактерии-гибриды выглядели так же, как Mycoplasma mycoides, росли так же, как Mycoplasma mycoides, поглощали питательные вещества так же, как Mycoplasma mycoides, и размножались так же. Чтобы дополнительно убедиться в успехе эксперимента, ученые выделили из гибридных клеток белки, разделили их на фракции и сравнили полученную картину с тем, что получается при выделении белков из обычной Mycoplasma mycoides. Получилось то же самое. Сейчас созданные исследователями бактерии растут в лаборатории и ничем не отличаются от своих соседей из чашки Петри.

Читатель может спросить, а в чем же глубинный смысл экспериментов Вентера? Что дадут человечеству искусственно созданные бактерии? Авторы статьи объясняют суть своей работы так: отработанная ими технология получения жизнеспособных организмов, геномы которых созданы искусственно, в будущем позволит не только делать копии уже существующих в природе живых существ, как сегодня сделал Вентер, но и создавать абсолютно новые организмы, которые не входили в генеральный план Создателя, или природы, или эволюции — как хотите. И речь не обязательно идет о каких-то неведомых чудищах: имея на руках работающую методику, можно переписывать генетическую программу привычных организмов таким образом, чтобы они сочетали в себе максимальное число полезных признаков. Можно создать абсолютно новый организм, который, например, одновременно давал бы молоко, синтезировал антибиотики и при этом представлял собой всего лишь культуру клеток в пробирке.

Комментировать Всего 61 комментарий

Что-то мне не больно хочется дожить до того дня, когда в кабаке мне подадут, например, петушка, вареного в собственном молоке.

Эту реплику поддерживают: Alexandra Chervotkina

Интересно, что сможет получиться нового, как это будет выглядеть.

Что-то качественно иное - это не обезьяны со светящимися лапами - не баклажан с пестицидом - а вот именно что шматок бактерий, которые производят готовое Шардоне 1998 года или, скажем, борются с раком.

Если в этом направлении –– очень даже полезно.

А Вы - какой заказ разместили бы Вы в воображаемом каталоге синтетических организмов?

оооо! Зря Вы это спросили))пока думала, есть захотела))

- сыр из козьего молока (берет человек сухие бактерии, поливает их чистой водой и за 5 минут вырастает головка сыра)

- помидор-лекарство (сделала салат или просто откусила –– заодно температуру сняла, боли и прочее)

Много чего...

Спасибо за ссылку. Интересно. Правда, этот помидор меня пугает своим видом)

Положим, чтобы сделать шардонне 1998 года, надо воспроизвести не только сооветствующее шардонне, но и 1998 год, что несколько сложнее ;)

Главное - воспроизвести терруар. Но, как говорит сам же Вентер: терруар это набор геномов его обитателей (почвеной флоры)

Ну да, плюс орошаемость, инсоляция и налоговый режим :)

Пожалуй, за такие деньги можно купить весь Шабли со всем его вином :)

Эту реплику поддерживают: Юрий Кацман

Пока технология не встанет на поток, не перенесется в Сибирь - и не сделается дешевле, чем морока с терруаром.

И даже в этом случае люди будут по-прежнему покупать французское вино.

Будучи страстным поклонником вкусных напитков, замечу, что давно перестал покупать французские вина. Объясню на примере: мое любимое испанское вино Cyclo, имея 94 балла по Паркеру, стоит 1000 рублей, а французский Le Pin того же года с 92 баллами - больше 20 тысяч деревянных. Чувствуете разницу? А в середине 90-х, когда я привозил из командировок австралийский Grange по 20 фунтов за бутылку, бывал неоднократно осмеян за это друзьями. А теперь это стоит 500 евро.

Вот именно! В том-то и штука, что многие вина Нового Света давно уже не уступают французским, но люди будут продолжать переплачивать за "вдову Клико" - упрощённо говоря, потому, что её Алексан Сергеич пивал, когда в Напе ещё кочевали миуоки.

Сейчас пытаюсь завезти шампанское из-под Кейптауна - феерически вкусное, не уступает Salon du S. Но стоить будет не меньше трех тысяч рублей. Чешем репу, найдутся ли покупатели на африканское шампанское по такой цене.

Думаю, если Вы об этом напишете короткий пост на снобе, проблем со сбытом не будет ;)

Здесь не приветствуют коммерческое использование...

История - это тоже важно. Иначе кто бы стал покупать у нас мерзкую на вкус "Столичную", когда на рынке есть такие деликатесы, как Absolut Level.

Как раз пример с Новым Светом показывает мою правоту - они очень потеснили французов.

Они потеснили вовсе не "вдову", "вдова" отлично себя чувствует. Они потеснили дешёвку, какие уж там терруары.

Нет, они потеснили во всех сегментах - Вы же знаете про все призы и слепые дегустации. Правда, не знаю конкретно про игристые; и конкретно Вдова очень гармоничный и комплексный такой напиток...

Погодите, потеснили - в смысле "сделали не хуже" или в смысле "из-за них у французов упали продажи"?

Ну, на мировом рынке есть немаленький литраж вполне премиальных чилийских вин. Хорошо ли это для французов? не думаю.

А еще надо воспроизвести настроение, традиции, культуру, образ жизни, любовь к производству вина и т.д. Ох, не буду я пить такое "искусственное" вино (надеюсь, у меня все-таки останется альтернатива :)

Юра, у меня специально для Вас заначена бутылка Cyclo 2005 года в знак моей вечной признательности за поддержку в трудный момент жизни. Напишите, куда ее подвезти. 

Павел, несказанно рад. И буду признателен со своей стороны.

Адрес такой: Нижний Сусальный пер.,  д.5, стр.19, Медиа-группа "Живи"

Спасибо!

А ведь интересная у Крейга работа!

Эту реплику поддерживают: Илья Колмановский

Никак не могу найти, где он это сказал - но точно помню, что такое было:

Вентеру говорит журналист: "So what, are you playing God?"

- "I am not playing?

Эксперимент исключительно важен для медицины. Сегодня ученые создали геном бактерии, а в будущем не далек тот день, когда мы сможем вырастить искусственные органы, так нужные человеку при различных заболеваниях. Так что очень хочется дождаться того момента, когда будет создана какая-нибудь самая простейшая человеческая клетка.

Ираклий, спасибо за коментарий; скажите, а чем это интереснее было бы для Вас как для врача - по сравнению с просто клеткой из культуры? и вот органы: мы же надеемся выращивать их из стволовых клеток - а как можно - пусть пока что мечтательно - пожелать синтетических клеток? какие бы свойства этих клеток заказать Крейгу Вентеру - которых не представить себе ни у стволовых, ни у трансгенных клеток?

Конечно, создать искусственные органы или ткани из стволовых клеток проще, чем создать их de novo. Сложно сказать, чем синтетические органы будут лучше, чем трансгенные/из стволовых клеток. Думаю, разница будет небольшой, если вообще будет. Однозначно можно сказать, что "стволовые" органы будут выращены гораздо раньше, чем будет создана самая первая синтетическая человеческая клетка. Понимаете, сейчас это то же самое, что и сравнивать полеты к Юпитеру на звездолете или реактивном космическом корабле.

Ираклий! Только сегодня и только в блоге Наука у Вас есть уникальная возможность заказать ЛЮБЫЕ свойства этих клеток; не просто трансгенные добавки и фенечки - а с нуля! :)

Да??? Мне, пожалуйста, бета-клеток поджелудочной железы побольше - чтобы вылечить сразу всех больных сахарным диабетом 1 типа. Еще мне бы здоровый костный мозг в количестве 1 штуки - для очень близкого человека. Пока достаточно - я не жадный.

Кстати, хочу предупредить читателей, что рассчитывать на скорое появление чудо-организмов, воплощающих всевозможные фантазии их создателей, не стоит. Пока подобные перспективы являются очень отдаленными, потому что получить геном бактерии, состоящий из одной  хромосомы, и геном эукариотического организма (то есть организма, ДНК которого хранится в ядре) с десятком хромосом – это абсолютно разные по сложности задачи. 

Но все же, Ира - сегодня мы на шаг приблизились к этому моменту, не так ли? А дальше, как учит нас Курцвейль - технологии развиваются по экспоненте. Можно ли было представить себе в 1953 году трансгенные овощи? а инсулины из бактерий? Можно ли было представить себе в 2000 году, что полный геном будет стоить как сегодня - $5 000 - $40 000 ?

Да, разумеется, и важность этой работы недооценивать не стоит. Но для того чтобы чудесные новые организмы стали такой же реальностью, как стволовые клетки, ученым нужно преодолеть еще один очень важный рубеж - получить эукариотический организм с синтетическим геномом.

Или наплюют на эту задачу, и сделают такие сообщества бактерий, которые будут в сто раз круче эукариот. Вот что, Ира: эукариоты - тупиковая ветвь эволюции, раз их трудно сделать.

Эту реплику поддерживают: Александр Мансилья-Круз, Ирина Якутенко

Об этом я не подумала... Да, пожалуй, в таком подходе есть смысл)

все-таки, первый шаг сделан.

А кто мог четверть века назад представить терабайтный винчестер для обычного домашнего проигрывателя?

Эту реплику поддерживают: Илья Колмановский

Это что называется cool story, мощный источник заголовков — демонстрация возможностей Вентера. Но на самом деле не видно, как это сможет принципиально изменить наши возможности, как это может быть использовано. Дело в том, что сейчас мы можем вшивать бактериям любые гены — сотнями. Вентер создает геном с нуля, но зачем? Ведь можно взять готовую клетку и заменить ей лишь те гены, которые мы хотим увидеть, — так, с 1970-х годов мы заставили бактерий делать человеческий инсулин. Его tour de force немного похож на создание точной копии Эйфелевой башни. Это трудно сделать, но пока не видно зачем.

Женя, ну как зачем?!

Очевидно же -- для прикола!

Женя как раз это и говорит - а я несогласен. Это тот случай, когда сила переходит в качество. Мы не знаем, для чего может пригодиться создавать хромосому с нуля, создавать геном с нуля, запихивать в клетку и делать так, чтобы она жила - но теперь мы умеем это делать. Когда электричество открыли - тоже было неочевидно зачем. Я говорю - это открытие электричества, Женя - что это бессмысленное копирование эйфелевой башни. Кто прав? Я предлагаю такой критерий: если ученый по-новому оседлывает реальный природный механизм - за ним наверняка будущее. Вот если бы он научился заставлять бактерий составлять слово "вечность" на предметном стекле - это была бы Эйфелева башня.

Илья, не трактуй Нудлера!

Он говорит не это вовсе. Он клонит к тому, что это бессмыслица, а я утверждаю, что это прикол -- то есть радость в чистом виде, самостоятельная рафинированная ценность!

Прикол - это чтобы бактерии вылоижили слово "вечность", всякий там нано-арт. То что сделал Вентер - это исследование Природы.

Эту реплику поддерживают: Олег Тихтуров

:) ты помог мне отточить формулировку!

По образу и подобию...

Роман Абрамович Комментарий удален

Брать на себя функцию Создателя, создавать организмы, наверно ненужно......чревато.

да и сколько зап, частями не запасайся, а все равно умрешь тем или иным способом, когда время придет. 

нельзя забывать о главной "интриге"  бытия )) - мы незнаем что с нами будет в следующую минуту.....    

Ну, а может быть как раз все наоборот. Возможно, эксперимент Крейга Вентера это всего-лишь первый шаг к тому, что фантастика станет реальностью. Вот есть такие люди, которые называют себя трансгуманистами.Они убеждены, что примерно к концу этого столетия будут разработаны такие нанотехнологии, которые позволят "восстановить" человека из некогда умершего и глубоко замороженного тела, мозга.

(и параллельно договариваться с подходящей душой, что бы она в это тело вселилась )))) 

Наверно, может быть и будут оживлять умерших и глубоко замороженных, никто незнает.   Вопрос  ЗАЧЕМ ?   что бы жить вечно?     а надо ли ?     ))

Где заказать? Беру три. Один не справляюсь.

Не понял, Вам три чего? торопИтесь!

Не вверх, а в бок!

Как сказали бы восточные философы: невежественнен человек. не осознает себя, а примеряет инструменты Бога.

Тогда, Андрей, первым делом Вам стоит разобраться с электричками и контрацепией - вот ведь дьявольские изобретения.

В смысле, что напрасно представляю Вас как пользователя этих двух зол?

В смысле, напрасно отождествляете меня с восточными философами:)