Nội dung bài viết
Các quả cầu nhỏ, rung chuyển được thiết kế để nuôi sống và nhân lên, nâng cao triển vọng của các sinh vật nhân tạo để sản xuất thuốc, thực phẩm và nhiên liệu.
Các nhà nghiên cứu tuyên bố rằng họ đang tiến gần hơn đến việc tạo ra sự sống từ đầu sau khi tạo ra những đốm màu nhỏ xíu, run rẩy sử dụng DNA do phòng thí nghiệm tạo ra để nuôi dưỡng, phát triển và nhân lên trong một cái đĩa.
Các tế bào tổng hợp được tạo ra từ các hợp chất hóa học và được cho là tế bào đầu tiên chứng minh chu trình phát triển, sao chép di truyền và phân chia hoàn chỉnh của tế bào để tạo ra thế hệ tiếp theo.
Công trình này mở ra triển vọng về các sinh vật nhân tạo được thiết kế và chế tạo để tạo ra thuốc, thực phẩm, nhiên liệu và các vật liệu khác. Nhưng nó cũng có thể làm sáng tỏ câu hỏi sâu sắc về việc làm thế nào các tập hợp vật chất vô tri cụ thể vượt qua ngưỡng để trở thành sự sống.
Tiến sĩ Kate Adamala, người đứng đầu cuộc nghiên cứu tại Đại học Minnesota, cho biết: "Nó không mạnh mẽ, nhanh chóng hoặc tốt ở hầu hết các chức năng như tế bào tự nhiên, nhưng đó là bằng chứng về nguyên tắc rằng các phân tử có thể khôi phục các hành vi mà cho đến nay chúng ta chỉ liên kết với các tế bào sống tự nhiên.
Nếu muốn có khả năng xử lý sinh học, chúng ta thực sự phải hiểu chính xác bản thiết kế, mọi thành phần của nó, để chúng ta biết chúng ta đang thay đổi cái gì." ng.” Các nhà khoa học đã cố gắng tạo ra sự sống tổng hợp trong nhiều thập kỷ.
Năm 2010, Craig Venter, nhà tiên phong quá cố về di truyền học, đã tạo ra một sinh vật dựa trên vi khuẩn gây viêm vú ở dê. Những người khác đã đạt được thành tích tương tự.
Thay vì sửa đổi các tế bào tự nhiên, nhóm của Adamala đã xây dựng SpudCells từ đầu đến cuối để đảm bảo rằng mọi thành phần đều được biết và hiểu rõ.
Họ bắt đầu với những quả cầu nhỏ chứa đầy nước gọi là liposome rộng vài phần nghìn milimet và thêm một lượng nhỏ DNA tổng hợp để cung cấp các chức năng cơ bản. Adamala gọi chúng là SpudCells để gợi lên Sputnik và buổi bình minh của thời đại vũ trụ, nhưng đó không phải là lý do duy nhất.
“Tôi là người Ba Lan,” cô nói. “Tôi chủ yếu làm từ khoai tây.” SpudCells chỉ hoạt động trong chất lỏng chứa đầy các hóa chất quan trọng như ATP, phân tử mang năng lượng chính mà tế bào sống sản xuất từ chất dinh dưỡng.
Để phát triển, SpudCells kết hợp với các liposome “trung chuyển” cực nhỏ trong chất lỏng. Chúng chứa các phân tử, enzyme và cấu trúc cực nhỏ gọi là ribosome mà SpudCells cần để tạo ra protein.
Bộ gen của SpudCell mang những hướng dẫn khác để sao chép bộ gen và phân chia của nó. Để bắt chước khái niệm tiến hóa về sự sinh tồn của kẻ mạnh nhất, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra cách SpudCells với lợi thế tăng trưởng di truyền lan rộng khắp quần thể, vượt trội so với SpudCells ban đầu.
Giáo sư Tom Ellis, tại Imperial College London, cho biết công trình này có lẽ là “bước đột phá lớn nhất trong thời gian gần đây” của lĩnh vực này.
Ellis cho biết: “Việc tạo ra một tế bào tổng hợp giúp chúng tôi hiểu chính xác những yêu cầu tối thiểu đối với sự sống và cách sự sống có thể hình thành từ hóa học”.
“Nó cũng hữu ích vì nó cung cấp một hệ thống được hiểu đầy đủ để thử nghiệm các mạch sinh học và mô hình máy tính về đời sống tế bào.” Adamala cho biết việc chứng kiến SpudCells phân chia thật ấn tượng. "Chúng nằm trong số những hình ảnh đẹp nhất mà tôi từng thấy, nhưng rõ ràng là tôi thiên vị.
Đối với hầu hết mọi người, khi nhìn nó dưới kính hiển vi, nó trông không giống lắm... Đó là một đốm màu." Bà nói thêm rằng SpudCells không tồn tại nhưng có thể trở thành một khung để xây dựng sự sống.
Đối với Adamala, công trình này là bằng chứng nguyên tắc cho thấy tế bào tổng hợp có thể hoạt động giống như tế bào sống. Nhưng chúng không có khả năng như tế bào sống.
SpudCells hoàn toàn phụ thuộc vào các chất và thành phần trong chất lỏng mà chúng được ngâm trong đó. Họ không thể xây dựng bộ máy tạo protein của riêng mình, kiểm soát quá trình trao đổi chất hoặc làm sạch chất thải của họ.
Và khi chúng phân chia, chúng thường truyền nhầm lượng DNA. Chúng sẽ biến mất sau một vài thế hệ.
Adamala và những người khác đang thành lập một tổ chức có tên Biotic để tập hợp chuyên môn toàn cầu và xây dựng SpudCells thành một thứ gì đó ấn tượng hơn.
Theo người đồng sáng lập, Giáo sư Drew Endy, một kỹ sư sinh học tại Đại học Stanford, là xây dựng “một hệ điều hành cho sự sống” được tạo ra từ gen và hóa sinh.
Nghiên cứu này đã được phát hành dưới dạng bản in trước, trước khi được bình duyệt, vì vậy các phòng thí nghiệm khác có thể xem xét kỹ lưỡng công việc này mà không bị chậm trễ.
Giáo sư John Dupré, một triết gia và người sáng lập Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Đời sống tại Đại học Exeter, đã đặt câu hỏi về quan điểm của các tế bào tổng hợp như vậy và liệu chúng có hiệu quả hơn trong việc sản xuất thuốc, thực phẩm, nhiên liệu và vật liệu so với các tế bào vi khuẩn biến đổi hay không.
Họ cũng có thể không cho chúng ta biết nhiều về cuộc sống, ông nói thêm. "Có lẽ nó sẽ đưa ra một lập luận thuyết phục chống lại những người cho rằng có một số chất phi vật chất bên cạnh các chất hóa học mang lại sự sống cho vật chất.
Nhưng hiện nay hầu như không có nhà khoa học nào tin vào điều này", ông nói. “Tôi nghĩ điều còn thiếu là khía cạnh quan hệ của cuộc sống đã trở nên rõ ràng trong ông nhận ra rằng sự sống gần như là cộng sinh trên toàn cầu.
Nếu tế bào tổng hợp chỉ được sử dụng để tạo ra các chất hóa học có giá trị thì khía cạnh quan hệ này có thể vắng mặt, nhưng đó cũng là một trong những khía cạnh thú vị nhất của các sinh vật sống thực sự”.
Gợi ý thực hành:
1. Theo dõi thông báo từ cơ quan địa phương tại California.
2. Kiểm tra nguồn chính thức trước khi chia sẻ lại thông tin.