Возможность создать новую жизнь давно интересовала алхимиков, ученых и различных шарлатанов. Длинный путь прошло человечество от всевозможных гомункулов и прочих "Франкенштейнов" до первого, пусть и скромного варианта воплощения своего замысла. В 2010 году генетик Крейг Вентер вместе с коллегами из различных стран смог синтезировать бактерию, не имеющую аналогов на нашей планете. Таким образом, синтетическая биология смогла впервые создать живой, пусть и невидимый человеческим глазом, организм. Однако природное создание полученной бактерии на нашей планете было теоретически возможно - ведь синтезировали живой организм на основе всем привычной дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).
Интересной проблемой оставался вопрос - можно ли создать организм, который матушка-природа не в состоянии создать даже теоретически?
Международный путь
В 2013 году часть ответа на поставленный вопрос была получена. Поначалу в журнале "Scince" появилась статья подписанная группой ученых из разных стран, о том что им удалось создать молекулы способные стать альтернативой ДНК в качестве передачи генетической информации. В качестве одной из них реально подходит нуклеиновая кислота треозы (ТНК). Треоза имеет химическую формулу С4Н8О4 и является одним из простейших сахаров.
Работа британцев
Летом того же 2013 года в столице Англии проходила 6 по счету Международная конференция по синтетической биологии. Основная масса времени работы конференции и была посвящена синтетической биологии, однако нашлось место и для иных вопросов. Важнейшим среди прочего стало выступление представителя группы английских ученых, который сделал доклад о синтезировании новых носителей генетической информации хотя и похожих на ДНК, но имеющих принципиальное различие.
Создание синтетической ДНК
Британцы назвали свои творения ксенонуклеиновыми кислотами. Аналогия с дезоксирибонуклеиновой кислотой, а слово "ксенос" по древнегречески означает буквально "чужой или гость". Создатели ксенонуклеиновых кислот взяли за основу ДНК и преобразовали ее. ДНК можно представить себе как витую лестницу, где ступеньками служат азотистые основания, которых всего 4 - цитозин, аденин, гуанин и тимин. А продольные участки ДНК созданы из сахаров. Туда британцы и встроили вместо дезоксирибозы иные сахара - циклогексенил и арабинозу.
Однако просто заменить один сахар на другой оказалось мало. Информацию мало сохранить - ее нужно чем-то считывать и копировать. В природе ответственность за считывание и копирование информации ДНК несут особые ферменты. Однако природные ферменты способны исполнять свою работу только с ДНК и абсолютно не желали выполнять ту же функцию для КНК. В результате группе специалистов под руководством Филиппа Холлигера вдобавок к созданию ксенонуклеиновой кислоты пришлось синтезировать и ферменты, считывающие и копирующие информацию. Им удалось создать фермент не только считывающий и воспроизводящий информацию фермент, но и переносящий ее в обе стороны от ДНК к КНК и обратно.
Сфера применения КНК
Синтезирование КНК обходится весьма дорого, но ей уже заинтересовались медики. Многие наследственные болезни обусловлены повреждениями ДНК. Однако КНК практически не повреждается, поскольку нет природных ферментов, способных ее разрушить. Опыты, проведенные как в стерильных лабораторных условиях, так и в приближенных к природным, показали удивительную устойчивость КНК к внешним воздействиям. Хотя нынешние работы еще не вышли за рамки фундаментальных исследований, медики полагают, что дальнейшие разработки в области КНК помогут человечеству избавиться от многих наследственных болезней путем синтезирования новых биомолекулярных лекарственных средств.
Создание новых искусственных форм жизни может показаться чем-то страшным или неестественным, но если они будут безопасны и полезны, то организмы на основе КНК станут будущим синтетической биологии.
Предполагается, что организмы, состоящие из альтернативного генетического материала, будут совершенно по-другому взаимодействовать с организмами на основе ДНК, что обеспечит им ряд преимуществ. Например, клетки на основе КНК не будут инфицированы каким-либо существующим вирусом, который попытается заразить их путем инъекции старомодной ДНК в новые хромосомы на основе КНК. Таким образом, новый генетический материал будет действовать как брандмауэр, биологически защищающий своего хозяина. ДНК также несовершенна в плане того, что она уязвима для различных факторов окружающей среды (ультрафиолетовое излучение, ядерное излучение и некоторые химические вещества).
Если вам понравилась статья, то поставьте лайк и подпишитесь на канал Научпоп. Наука для всех. Оставайтесь с нами, друзья! Впереди ждёт много интересного!