O echipă de cercetători condusă de biologul sintetic Kate Adamala, de la Universitatea din Minnesota, anunță un progres major în încercarea de a crea viață artificială în laborator. Oamenii de știință au dezvoltat celule sintetice simple care pot absorbi nutrienți, crește, se multiplica și chiar concura între ele pentru resurse, un comportament considerat până acum specific organismelor vii.
Rezultatele au fost publicate pe platforma bioRxiv, unde sunt disponibile înainte de evaluarea independentă de către alți specialiști.
Celule artificiale care imită comportamentul celor vii
De zeci de ani, cercetătorii încearcă să construiască, pornind doar de la molecule și substanțe chimice, o celulă capabilă să funcționeze asemănător uneia naturale. Noua cercetare reprezintă unul dintre cele mai importante progrese în această direcție.
Deși structurile create nu sunt considerate organisme vii în sensul complet al cuvântului, ele prezintă mai multe caracteristici fundamentale ale vieții. Aceste celule sintetice pot prelua energie și alte componente din mediul înconjurător, își măresc dimensiunile și se divid, generând noi celule.
„Nu sunt la fel de robuste sau eficiente ca o celulă naturală, însă demonstrează că moleculele pot recrea comportamente pe care până acum le asociam exclusiv organismelor vii”, a explicat Kate Adamala.
Cum au fost create SpudCell
Cercetătorii au pornit de la liposomi, mici sfere umplute cu apă și înconjurate de membrane lipidice asemănătoare celor din celulele naturale.
În interior au introdus ADN care conține doar 36 de gene esențiale, preluate dintr-un virus și din bacteria Escherichia coli. Prin comparație, această bacterie dispune de aproximativ 4.400 de gene.
Noua structură a fost botezată SpudCell, denumire inspirată atât de aspectul său asemănător unui cartof, cât și de moștenirea poloneză a coordonatoarei proiectului.
Celulele „se hrănesc” și se divid
După introducerea într-un mediu bogat în substanțe nutritive, SpudCell a început să consume molecule precum ATP, principala sursă de energie utilizată de toate organismele cunoscute.
Celulele sintetice s-au unit apoi cu alte vezicule care conțineau enzime și alte componente necesare funcționării lor. Pe măsură ce acumulau aceste resurse, dimensiunea lor creștea.
După câteva ore, cercetătorii au declanșat procesul de diviziune prin adăugarea unor proteine speciale care au determinat membrana să se împartă în două, rezultând noi celule capabile, la rândul lor, să crească.
Primele semne de evoluție artificială
Unul dintre cele mai interesante rezultate ale experimentului a fost observarea unui comportament asemănător selecției naturale.
Cercetătorii au creat o variantă modificată genetic a SpudCell, capabilă să se atașeze mai eficient de veziculele care furnizau nutrienți. Atunci când cele două tipuri de celule au fost puse în competiție, varianta modificată a devenit dominantă după cinci generații, demonstrând o formă rudimentară de adaptare.
Totuși, nu este încă viață artificială completă
În ciuda performanțelor, SpudCell are limite importante.
Celulele nu își pot produce singure ribozomii, structurile responsabile de fabricarea proteinelor. Cercetătorii sunt nevoiți să le furnizeze din exterior, folosind alte vezicule.
Chiar și în aceste condiții, mecanismul încetează să funcționeze după aproximativ cinci până la zece generații, ceea ce împiedică dezvoltarea unei populații stabile pe termen lung.
Comunitatea științifică privește cu interes, dar și cu prudență
Mai mulți experți independenți au catalogat studiul drept unul remarcabil, însă avertizează că există încă o distanță considerabilă până la obținerea unei celule complet artificiale.
Unii cercetători cred că aceste structuri ar putea deveni, în viitor, platforme pentru producerea unor medicamente sau molecule imposibil de obținut cu ajutorul bacteriilor și al drojdiilor utilizate în prezent în biotehnologie.
Alții sunt mai rezervați și susțin că bacteriile modificate genetic rămân, deocamdată, mult mai eficiente pentru producția industrială de medicamente, combustibili sau alte substanțe.
Un posibil nou început pentru biologia sintetică
Kate Adamala consideră că dezvoltarea SpudCell reprezintă doar primul pas. Cercetătoarea a fondat, împreună cu biologul sintetic Drew Endy de la Universitatea Stanford, organizația nonprofit Biotic, care își propune să accelereze cercetarea în domeniul celulelor artificiale.
Endy compară acest moment cu primul zbor controlat al fraților Wright din 1903.
„Primul zbor de 12 secunde nu a dus imediat la apariția unui avion de pasageri. La fel este și acum. Acesta este doar începutul”, a afirmat cercetătorul.
Dacă rezultatele vor fi confirmate prin evaluarea științifică și reproduse de alte laboratoare, SpudCell ar putea reprezenta unul dintre cele mai importante progrese din ultimii ani în biologia sintetică, apropiind cercetătorii de unul dintre cele mai ambițioase obiective ale științei moderne: construirea unei forme de viață artificiale pornind exclusiv de la componente chimice.