На протяжении всей истории человечества жизнь считалась чем-то, что можно лишь наблюдать, но не создавать. Однако сегодня ученые вплотную подошли к тому, чтобы изменить это представление. Международная группа исследователей представила SpudCell — синтетическую клетку, собранную практически с нуля из отдельных биологических компонентов. Она пока не является полноценным живым организмом, однако уже способна выполнять ряд ключевых функций настоящей клетки. Одни специалисты называют разработку важнейшим шагом современной биологии, другие призывают не торопиться с громкими выводами. О том, почему вокруг SpudCell уже разгорелись научные споры и зачем вообще создавать искусственные клетки, — в материале «Известий».
Клетка, которой раньше не существовало
Проект SpudCell стал результатом многолетней работы ученых, стремившихся не изменить уже существующую бактерию, а буквально собрать новую клетку из отдельных молекул. Для этого исследователи использовали искусственную оболочку, генетический материал и набор молекулярных механизмов, необходимых для поддержания основных жизненных процессов. Такой подход заметно отличается от традиционной синтетической биологии, где ученые обычно редактируют геном уже существующих организмов.
Руководитель проекта биолог Кейт Адамала объясняет, что главная цель исследования — понять фундаментальные принципы существования жизни. По ее словам, современная наука уже умеет читать генетический код, но гораздо хуже понимает, как именно из отдельных молекул возникает работающая клетка.
Кейт Адамала, специалист по синтетической биологии, профессор Университета Миннесоты и руководитель проекта
Мы пытаемся понять не только то, как устроена жизнь, но и как ее можно построить.
По словам руководителя исследования, синтетически созданная клетка состоит из 150–200 молекул, питается, растет и размножается примерно в течение пяти поколений. Она подчеркнула, что SpudCell гораздо менее сложен, чем биологическая клетка, содержащая миллионы, если не миллиарды, молекул.
Несмотря на громкие заголовки, сами исследователи подчеркивают: SpudCell нельзя считать полноценным искусственным организмом. Это скорее экспериментальная платформа, позволяющая проверить, какие именно компоненты действительно необходимы для существования клетки, а какие можно заменить или вовсе исключить.
Почему это еще не жизнь
Главный вопрос, который сегодня обсуждают биологи, звучит неожиданно просто: можно ли вообще назвать SpudCell живой? Однозначного ответа пока нет. Созданная клетка способна выполнять некоторые важнейшие функции — поддерживать внутренние процессы, использовать энергию, расти и делиться. Однако полностью самостоятельно существовать она пока не может.
Именно поэтому многие ученые предпочитают говорить не о создании новой формы жизни, а о серьезном технологическом прорыве. Один из специалистов, комментируя работу, сформулировал это особенно точно: По словам Адамалы, SpudCell представляет собой невероятно слабый организм, который в данный момент практически ничего не делает, кроме как питается и иногда образует дочерние клетки.
Дрю Энди, доцент кафедры биоинженерии Стэнфордского университета, не принимавший участие в проекте
Мы не до конца понимаем жизнь, далеко не до конца. У нас нет всемогущей способности манипулировать материей, чтобы создавать что-либо. Я бы сказал, что Кейт построила клетку. Я не думаю, что она создала жизнь.
Эта фраза стала одним из главных выводов всей дискуссии вокруг проекта. Исследователи фактически научились собирать сложную биологическую систему, однако до полностью автономного живого организма современная наука пока еще не дошла.
Споры во многом связаны с тем, что само определение жизни остается предметом научных дискуссий: должен ли организм самостоятельно эволюционировать, обязан ли полностью обеспечивать себя всеми необходимыми веществами или достаточно способности воспроизводиться и поддерживать обмен веществ? Ответов на эти вопросы до сих пор нет, а значит, SpudCell невольно становится участником философского спора, который длится уже много десятилетий.
Зачем вообще создавать искусственные клетки
Для большинства людей подобные исследования звучат как научная фантастика, однако ученые преследуют вполне практические цели. Искусственные клетки могут стать своеобразными «биологическими конструкторами», которые можно будет программировать под конкретные задачи. В будущем они способны помочь в создании новых лекарств, производстве сложных химических соединений, переработке загрязняющих веществ и даже поглощении углекислого газа из атмосферы.
По словам разработчиков, создание клетки с нуля дает исследователям гораздо больше свободы, чем работа с уже существующими бактериями. Вместо того чтобы бесконечно изменять природный организм, можно изначально собрать систему, которая будет выполнять только необходимые функции. Такой подход напоминает проектирование нового самолета вместо бесконечного ремонта старой модели.
Юваль Элани, доцент кафедры биохимических технологий Имперского колледжа Лондона, не принимавший участия в проекте
На мой взгляд, это настоящий шаг вперед в давних попытках выяснить, можно ли настолько убедительно организовать химические процессы, чтобы мы могли начать называть их жизнью.
Кроме того, подобные эксперименты помогают ответить на один из самых фундаментальных вопросов науки — как вообще появилась жизнь на Земле. Если исследователи смогут воспроизвести этот процесс в лаборатории, они гораздо лучше поймут, какие условия были необходимы миллиарды лет назад для возникновения первых живых организмов.
Первый шаг к биологии будущего
Вместе с научным интересом появляются и закономерные опасения в том, может ли технология создания искусственных клеток оказаться опасной. Исследователи признают, что любые достижения синтетической биологии требуют строгого контроля, однако подчеркивают: нынешний проект очень далек от создания сложных организмов. Более того, работа ведется максимально открыто, а результаты публикуются в научном сообществе именно для того, чтобы развитие технологии происходило прозрачно и под международным контролем.
Авторы проекта сравнивают нынешний этап развития синтетической биологии с первыми шагами авиации. Подчеркивается, что когда-то самолет братьев Райт тоже казался любопытным экспериментом, который едва ли изменит мир. Сегодня же авиация стала одной из основ современной цивилизации. По мнению ученых, SpudCell может оказаться таким же первым, пока еще несовершенным, но чрезвычайно важным шагом.
Именно поэтому многие специалисты считают главной ценностью проекта вовсе не созданную клетку, а возможность по-новому взглянуть на саму природу жизни. Если раньше ученые пытались лишь изучать уже существующие организмы, то теперь они постепенно учатся понимать, из каких элементов жизнь складывается и по каким законам возникает. Возможно, именно эти исследования однажды позволят ответить на вопрос, который человечество задает себе с древности: что именно делает материю живой.