Lechtivé téma výroby umělých tvorů lákalo pozornost odjakživa. Soudobá molekulární biologie ve své honbě za umělým organismem vlastně navazuje na pestrou tradici magie a alchymie. Narozdíl od alchymistů už o podstatě života přeci jenom něco víme a proto se dnešní molekulární alchymie soustředí na mikroorganismy. Ty jsou malé, relativně jednoduché a šance na úspěch je tím pádem větší. Nějaké konkrétní využití uměle vyrobených mikroorganismů zatím příliš není na pořadu dne, rutinní genetické manipulace existujících druhů mikrobů jsou mnohem snazší a přitom slušně účinné.
Vytvoření umělého organismu je ale zářný cíl, jehož dosažení přinese nesmírnou popularitu, proto se na něm i přes nejasné aplikace intenzivně pracuje. Jedním z důležitých kroků je sestavení profilu nejjednoduššího životaschopného organismu. Craig Venter, žralok v moři molekulární biologie, během minulých let se svými spolupracovníky v rámci akce The Minimal Genome Project hledal podobu minimálního bakteriálního genomu, se kterým by ještě mohly fungovat volně žijící bakteriální buňky. Dělali to postupným knokautováním, čili vypínáním genů v živých buňkách jednoduché bakterie Mycoplasma genitalium.
Tyhle mykoplazmy žijí na obrvených buňkách epitelů genitální a dýchací soustavy primátů, pochopitelně včetně nás. Jsou nejspíš velmi běžné, mohou se přenášet nechráněným pohlavním stykem a jejich role v pohlavních chorobách zatím není úplně jasná. Mycoplasma genitalium je zároveň taky nejmenší známá volně žijící bakterie a do objevu archea Nanoarchaeum byla i volně žijícím organismem s nejmenším známým genomem, s 580 000 bp a pouhými 470 geny. Mykoplazmy jako takové jsou zvláštní, například vůbec nemají buněčnou stěnu.
Dalším významným krokem na cestě k umělému organismu je nahrazení genomu nějaké bakterie umělým nasyntetizovaným genomem. Venterovi lidé z J. Craig Venter Institute v americkém Rockville nedávno na tomto poli zaznamenali významný úspěch, když se jim podařilo úspěšně transplantovat genom z jedné bakterie do druhé. John Glass a jeho spolupracovníci přenesli genom mykoplazmy Mycoplasma mycoides do jiné blízce příbuzné mykoplazmy Mycoplasma capricolum. Oba dva druhy parazitují u sudokopytníků.
Mykoplazmy jsou příliš malé na mechanické zásahy, proto badatelé transplantovali genom pomocí teoreticky velmi jednoduchých, ale v reálu pracných fyzikálních a chemických postupů. Nejprve si vybrali kmen dárce genomu Mycoplasma mycoides rezistentní vůči antibiotiku tetracyklinu. Vybraným mykoplazmám rozrušili buňky a odstranili vše tak, aby zbyly jen neporušené kruhové chromozomy s DNA.
Získané chromozomy následně kultivovali s buňkami příjemce genomu Mycoplasma capricolum v prostředí s polyetylén glykolem, který podporuje splývání buněk. Vědci předpokládali, že se v některých případech chromozomy M. mycoides dostanou při splývání buněk dovnitř. Buňky kultivovali stále dál a nakonec je posypali tetracyklinem. M. capricolum bylo vůči tetracyklinu smrtelně citlivé, proto přežily jen ty buňky, v nichž se uchytil cizí chromozom s rezistencí na tetracyklin.
Ukázalo se, že transplantace byla úspěšná pouze u jedné z každých 150 000 buněk. Buňky s úspěšně transplantovaným genomem se nakonec nedaly odlišit od buněk dárce genomu Mycoplasma mycoides. Badatelé příliš neví, jak se to vlastně povedlo. Zdá se, že splynulé buňky obsahující více kruhových chromozomů, občas včetně těch cizích, se brzy rozdělily na dceřinné buňky s jedním chromozomem. Tetracyklin pak nechal na živu jenom ty, které náhodou dostaly do výbavy chromozom z M. mycoides.
Celá věc má jeden háček, přičemž zatím není moc jasné, jak velký je to problém. Molekulární biologové měli možná dost smůlu při výběru mykoplazmy, jako modelového organismu. Dlouho se předpokládalo, že mykoplazmy jsou jednoduché kvůli tomu, že jsou primitivní. V posledních pár letech se ale přišlo na to, že ve skutečnosti jde o druhotně zjednodušené bakterie z velké bakteriální linie Firmicutes, kam patří spousta gram-pozitivních bakterií, jako jsou Lactobacillus, Clostridium nebo Streptococcus. Tím pádem Venter a spol. vlastně zkoumají divné specializované parazity a je otázka, nakolik to ovlivňuje jejich závěry.
Mykoplazma s cizím genomem pochopitelně není v pravém smyslu slova umělý organismus, stejně jako jím není pacient s transplantovaným srdcem. V dnešní přírodě organismy vznikají, pokud víme, jen z jiných organismů a do toho koloběhu se tvůrci umělého života musí nějak vlomit. Molekulární alchymisté si chytře ulehčují práci, když manipulují jenom s genomem a vše ostatní si půjčují od živých buněk. Není to od věci, postupně pochopíme, jak to celé funguje dohromady a časem nějaký ten kompletně umělý organismus splácáme. Můžeme se těšit, podle odborníků je to už jenom otázka peněz.
Pramen: Science online, NewScientist.com 28. 6. 2007
CRISPR dobývá vesmír!
Autor: Stanislav Mihulka (28.05.2019)
Diskuze:
Nejsem takový optimista
Colisa Chuna,2007-07-09 20:51:05
Napadá mě takové přirovnání: Když na počítači umím vyměnit pokaženou myš, neznamená to, že umím programovat. A stejně je to s genovými manipulacemi v porovnání s vytvořením umělého organismu. A že Mycoplasmy jsou jednoduché organismy? Asi nečetli Mikrobiologii třeba od Vařejky. Ale jinak dobrý. Já měnit genom neumím.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
