Powered by Invision Power Board


    Ответ в темуСоздание новой темы

> Биологи собрали искусственную клетку
Serioga
Дата 21.12.2004 - 14:35
Написать ответЦитировать выделенный текст
Offline

Инженер
***

Профиль
Группа: Администраторы
Сообщений: 338

Биологи собрали искусственную клетку

20 декабря 2004

Альберт Либчейбер (Albert Libchaber) и его коллеги из университета Рокфеллера (Rockefeller University) создали синтетическую клетку, способную к работе с настоящими генами.

Отдельные элементы этих клеток, названных "биореакторами-пузырьками", взяты от живых организмов, однако целое — это всё же синтетическое, сконструированное образование.

Стенки клетки были собраны из жиров яичного белка. Некоторые внутренние молекулярные "запчасти" подарили искусственной клетке бактерии кишечной палочки.

От некоего вируса биоинженеры взяли ферменты, участвующие в чтении генетического кода.

Наконец, сам ген, на пробу, внедрили в клетку, позаимствовав его от одной из разновидностей медузы. Это был ген флуоресцентного белка.

Ген прекрасно расшифровался, белок начал синтезироваться, показав, что искусственная клетка заработала, как живая.

Другой внедрённый ген заставил синтетические клетки формировать отверстия в своей оболочке.

Либчейбер подчёркивает, что эти клетки — всё же ещё не живые. Они не могут самостоятельно поддерживать своё существование и размножаться. Потому для них и придумали обозначение "биореактор".

Однако эта работа — очень важный шаг в развитии молодой науки — синтетической биологии, цель которой — создание полноценной искусственной жизни.

В дальнейшем автор проекта намерен довести способности своих синтетических клеток до полного воспроизведения и поддержания своего существования.

Когда это осуществится — нам придётся задуматься над определением жизни и нашим пониманием, что это такое.

Читайте также о "Жизни 2.0".

Источник: membrana, BBC News

PMПисьмо на e-mail пользователюICQ
Top
Serioga
Дата 22.12.2004 - 11:32
Написать ответЦитировать выделенный текст
Offline

Инженер
***

Профиль
Группа: Администраторы
Сообщений: 338

Синтетическая биология: Жизнь 2.0 уже проходит бета-тестирование

3 сентября 2004
membrana


Миллиарды лет эволюции породили великое разнообразие организмов. Но ещё есть масса направлений для развития. А ждать ещё миллиард лет до появления чего-то нужного — учёные не хотят. Новое направление генной инженерии ставит перед собой грандиозную цель: создание принципиально иной жизни.

"Скажите, что я должен изменить растение так, чтобы оно меняло цвет в присутствии тротила, — говорит биолог Дрю Энди (Drew Endy) из Массачусетского технологического института (MIT).

— Я могу начать изменять генетическую последовательность, чтобы сделать это и, если повезёт, после года или двух лет работы я смогу получить заказанное "живое устройство" для обнаружения мин. Но это не поможет мне позже построить, к примеру, клетку, которая плавает и ест отложения на стенках артерий. И это не поможет мне вырастить небольшую микролинзу. В основном текущая практика биоинженерии — это искусство".

Именно это положение дел стремиться исправить молодая наука — синтетическая биология (Synthetic Biology), которую сейчас развивает небольшая плеяда учёных. Мистер Энди — в их числе.

Главных целей три:
  1. Узнать о жизни больше, строя её из атомов и молекул, а не разбирая на части, как это делали раньше.
  2. Сделать генную инженерию достойной её названия — превратить её из искусства в строгую дисциплину, которая непрерывно развивается, стандартизируя предыдущие искусственные создания и повторно комбинируя их, чтобы делать новые, более сложные живые системы, которых раньше не существовало в природе.
  3. Стереть границу между живым и машинами, чтобы прийти к действительно программируемым организмам.
Практических приложений новой науки видится масса. Например, создание генинженерных микробов, которые сидели бы в чанах и производили бы сложнейшие и дефицитные лекарства — дёшево и в промышленных объёмах.

При этом, что важно, адепты синтетической биологии намерены прийти к такому положению дел, когда любой нужный организм биотехнологии создавали бы, пользуясь набором генетических последовательностей из обширного банка.

Это должно напоминать создание электронной схемы из промышленных транзисторов и диодов. Человек, собирающий новую схему, даже не обязан знать, что у этих деталей внутри и принцип, по которому они действуют. Ему важно только знать характеристики используемой детали — что имеем на входе, и что — на выходе.

Корни синтетической биологии уходят в 1989 год, когда команда биологов из Цюриха под руководством Стивена Беннера (Steven Benner) синтезировала ДНК, содержащую два искусственных генетических слова (или букв, в общем — нуклеотидных пар), помимо четырёх известных, используемых всеми живыми организмами Земли.

Представьте, что всё разнообразие жизни кодируется длиннейшими цепочками чередующихся четырёх нуклеотидных "букв". Упрощённо представим такую запись как ВААГБАВАГБББААГВ и так далее, и тому подобное.

На самом деле — это вещества — аденин, цитозин, гуанин и тимин, но для простоты обозначим их именно первыми буквами алфавита.

И тут вдруг учёные добавляют в этот язык никогда не применявшиеся в природе Д и Е — другие вещества, вплетающиеся в код жизни. Есть от чего взяться за голову.

Конечно, от шестибуквенной генетической последовательности до целых "шестибуквенных" организмов — большая дистанция, но впору говорить о зарождении Жизни 2.0.

А ведь и без этих необычных опытов биоинженеры были способны на чудеса.

Так группа учёных из университета Принстона (Princeton University) создала бактерии кишечной палочки, сверкающие, как новогодняя ёлка. А биологи из университета Бостона (Boston University) и вовсе наделили эту бактерию элементарной цифровой бинарной памятью.

Они соединили в бактерии два новых гена, активирующихся в противофазе — в зависимости от химических компонентов на входе эти бактерии "переключались" между двумя устойчивыми состояниями, словно триггер на транзисторах.

Но вот что интересно — ни та, ни другая работа, как ни странно, ни на шаг не приблизила учёных к созданию, допустим, светящейся бактерии кишечной палочки, которую можно было бы по желанию включать и выключать, как лампочку. Хотя, кажется, оба компонента, только в разных организмах, уже были созданы.

Потому-то Энди сейчас активно работает над созданием механизма, инфраструктуры или, если угодно, науки, которая позволила бы систематизировать такие работы, свести их в систему.

Тогда можно будет проектировать живые системы, которые ведут себя предсказуемым (и заказанным по желанию) образом и используют взаимозаменяемые детали из стандартного набора кирпичиков жизни.

Нужно сказать, что многое в этом направлении уже сделано. Например, Энди охотно показывает посетителям своей лаборатории ящичек с 50 колбами, заполненными густыми жидкостями.

В каждой колбе — строго определённый фрагмент ДНК (в МIТ их называют биокирпичами — BioBrick), функция которого определена. Его можно внедрить в геном клетки, и та начнёт синтезировать заранее известный белок.

Все отобранные биокирпичи спроектированы так, чтобы хорошо взаимодействовать со всеми другими на двух уровнях. Чисто механически — чтобы его легко было изготовить, хранить и, наконец — включать в генетическую цепочку.

И, так сказать, программно — чтобы каждый кирпич посылал определённые химические сигналы и взаимодействовать с другими фрагментами кода.

Сейчас в MIT создали и систематизировали уже более 140 таких элементарных кирпичиков — фрагментов ДНК.

Зная заранее характеристики этих кирпичиков, учёный может произвольно соединять их, программируя отклик живого на те ли иные химические сигналы.

Любопытно, что один из созданных Энди кирпичиков — это генетический аналог компьютерного оператора НЕ. Когда на его входе высокий сигнал (определённые молекулы), то на выходе — низкий уровень синтеза определённого белка. И наоборот: химический сигнал на входе низкий — высокий сигнал (то есть синтез белка) — на выходе.

Другой биокирпичик спроектирован так, что является биохимическим оператором И. То есть он имеет два химических входа и синтезирует белок, только когда сигнал есть на каждом из них одновременно.

Комбинируя эти фрагменты ДНК, можно сделать живой оператор НЕ-И, а из Булевой алгебры известно, что из должного числа таких операторов можно организовать любую логическую схему, реализующую любые двоичные вычисления.

О двоичной памяти из отдельных бактерий мы уже сказали — вот вам и скрещивание живого и машинного.

Дальнейшее продвижение идеи тормозится одной сложностью — поместив сконструированную ДНК в некую клетку, мы, невольно, заставляем взаимодействовать новые последовательности с теми, что имеются у исходной клетки.

Точнее — со всех биохимией, которая крутится там, в соответствии с закодированной в исходном геноме информацией.

Очень многие из кирпичиков, которые пробовали внедрять в генетический код клетки реципиента — просто уничтожали её. А ведь именно клетка должна обеспечивать жизнь нашей искусственной ДНК, её копирование и распространение.

Ведь мы же хотим создавать искусственные организмы.

Да и непонятно пока, как заставить реагировать на химические сигналы только отдельный, допустим, ДНК-транзистор, ведь рядом с ним в одном котле клетки будут "вариться" ещё несколько таких же элементов. Тут пора думать о создании искусственного биохимического провода.

Но, так или иначе, работа движется вперёд. Вот, прошлой осенью группа учёных из американского института биологических энергетических альтернатив (Institute for Biological Energy Alternatives) всего за две недели собрала на пустом месте живой вирус-бактериофаг phiX174, синтезировав шаг за шагом его ДНК — а это 5 тысяч 386 нуклеотидных пар.

Синтезированный вирус вёл себя точно так же, как и его природные собратья.

Конечно, вирус — очень маленький объект. Но всё равно достижение впечатляет — представьте по аналогии, что учёные взяли воду, железо, натрий, калий, серу, цинк, марганец, фосфор и так далее, и тому подобное, и синтезировали из этого всего живого кота. Или человека.

Создание бактерий, способных переваривать химическое оружие или очищать воду от ядовитых тяжёлых металлов — уже на подходе. А дальше?

Скептики говорят, что благодаря таким вещам, как Интернет, и тому факту, что никакие плодотворные исследования невозможны в изоляции учёных от своих коллег — дело кончится тем, что какая-нибудь радикальная группировка соберёт из кирпичиков жизни страшное биологическое оружие и поставит под угрозу саму жизнь на планете.

Энди говорит, что это — неизбежный риск, как в любой области прогресса. Об этом нужно говорить и думать. Но разве мы не хотим построить более благополучное общество, где тысячи людей будут спасены от болезней или старых мин, благодаря синтетической биологии?

Что предпочесть — риск терроризма (любое важное открытие можно превратить в оружие) и благо для нуждающихся, или — отсутствие риска плюс гибель многих людей от болезней?

Энди верит, что хороших людей больше, чем плохих.

Источник: membrana
PMПисьмо на e-mail пользователюICQ
Top
Serioga
Дата 4.02.2005 - 14:44
Написать ответЦитировать выделенный текст
Offline

Инженер
***

Профиль
Группа: Администраторы
Сообщений: 338

В колыбели атомной бомбы рождается новая форма жизни

2 февраля 2005
membrana


Большинство учёных, создавая новые организмы, отталкивается от организмов существующих. Но новый проект вызвал жаркие споры даже в научной среде. Можно ли создать жизнь, биологически отличную от всего, что мы знаем?

Стин Расмуссен (Steen Rasmussen) совместно со своими коллегами из американской Национальной лаборатории в Лос-Аламосе (Los Alamos National Lab) намерен создать принципиально новую форму жизни.

Не он первый обращается к этой теме. Мы уже рассказывали о масштабном проекте, точнее — целом ряде проектов, которые можно объединить термином Жизнь 2.0 и об искусственной клетке, к примеру.

По некоторым оценкам, более 100 лабораторий занимаются этой темой. Сейчас. А уж о полунаучных (или псевдонаучных) попытках создать жизнь из земли, мяса и Бог знает чего ещё — в эпоху Возрождения — уж и упоминать не стоит.

Однако старт подобной программы в организации, создавшей ядерное оружие — заслуживает внимания.

Итак, инициаторы нового проекта не собираются просто преобразовывать существующие организмы, манипулируя их ДНК. Ведущий химик команды, Ляохай Чэнь (Liaohai Chen) объясняет, что они собираются создавать жизнь на пустом месте, в мензурке, полной "неодушевлённых" молекул.

Химики и физики намерены создать протоклетку, которая пусть и будет примитивнее бактерии — должна будет обладать главными особенностями жизни: производить собственную энергию, давать потомство и даже развиваться.

Один из главных вопросов, на который, может быть, дадут ответ эти поиски — действительно ли возникновение жизни было случайностью или всё же неизбежностью?

Чтобы достигнуть цели, большинство учёных придерживается "патентов" природы. Так или иначе, они пробуют создать клетки, которые окружены двухслойными мембранами и наполнены генетическим материалом в виде ДНК или РНК.

Но не Расмуссен, который занимается этой темой уже много лет, а теперь начинает $5-миллионный проект в Лос-Аламосе.

В попытке создать собственную версию жизни датчанин отбросил учебники биологии и спросил себя: "Какова самая простая живая система, которую я могу вообразить?". Результат состоит в том, что его протоклетка не напоминает ни одну из известных форм жизни.

Когда учёный задумал проект, то составил список минимально необходимых частей для искусственного организма: метаболизм, чтобы производить энергию, подобная ДНК молекула, чтобы хранить "инструкции", и мембрана, чтобы служить оболочкой и скреплять все части.

Чего уж проще? Но скоро Расмуссен понял, что он должен ещё более упростить требования. Даже примитивные одноклеточные организмы с их мембранами, насыщенными каналами, чтобы транспортировать питательные вещества — были бы слишком сложными, чтобы создавать их аналог для другой жизни.

"Мы переворачивали эти вещи вверх тормашками и в результате вывернули наизнанку", — говорит Расмуссен.

Он поместил несколько молекулярных машин на внешней стороне синтетической клетки, таким образом, покончив с потребностью в мембране. Вместо этого протоклетка — это глыба жирных кислот ("отчасти, как использованный комок жевательной резинки", — объясняет Расмуссен). Эта капля — мицелла — должна собрать себя.

Стин проводит аналогию с мыльными пузырями на поверхности воды, где гидрофильные и гидрофобные концы молекул создают силы, вызывающие их некую определённую организацию.

Расмуссен и его команда не будут, конечно, использовать мыло, но возьмут некий другой сурфактант, пока неизвестный им самим. Это — общая идея по самосборке протоклетки.

Теперь — генетический материал. Большинство организмов работает с ДНК или РНК. Но Расмуссен планирует приспособить искусственную нуклеиновую кислоту по имени ПНК (PNA), или пептидную нуклеиновую кислоту.

Её синтезировал Питер Нильсен (Peter Nielsen) из университета Копенгагена (University of Copenhagen) в начале 1990-х. Сейчас Нильсен работает с Расмуссеном.

ПНК очень похожа на ДНК по строению и принципу работы, но основы, составляющие цепь ПНК — это пептиды. Кстати, существует теория, что самыми ранними формами жизни на Земле были базирующиеся на ПНК существа.

Главное преимущество ПНК состоит в том, что она является электропроводной, что поможет запустить метаболизм протоклетки. Так что можно будет убить одним выстрелом двух зайцев.

По идее, на один конец цепи ПНК можно посадить фоточувствительную молекулу. Когда на неё попадает свет, она выпускает электрон, который бежит на другой конец ПНК. Там он может вызвать химическую реакцию с неким заключительным компонентом, который учёные планируют бросить в мензурку — это будет пища.

Пища состоит из молекул-предшественников, которые метаболизм протоклетки преобразует в новые жирные кислоты и молекулы ПНК.

Вновь созданные жирные кислоты будут включены в существующие мицеллы, заставляя их расти, пока они не станут нестабильными и не расколются на две протоклетки.

Взрослая протоклетка будет иметь размер всего 5-10 нанометров. "Мы не могли вообразить ничего более простого", — поясняет Расмуссен.

По схеме протоклетка действительно весьма проста. Но химия, которая оживляет её — очень сложна.

Мицеллы должны впитать молекулы пищи, создавая "склады", преобразовывать их в одиночные спирали ПНК, которые должны цепляться за внешний край мицеллы и находить там дополнительные цепочки ПНК, также созданные организмом. Это на бумаге.

А кто знает, как все эти молекулы фактически поведут себя в растворе?

Тем временем Расмуссен размышляет о практическом применении принципиально новых форм жизни как поставщиков лекарств к клеткам человека или как биологических очистителей, перерабатывающих токсины, смертельные для той жизни, которую мы знаем. Или даже — как биологический компонент механических систем, способных на самозаживление при повреждении.

Многие команды в разных странах мира могут преуспеть на этом пути, но, согласитесь, будет символично, если новая форма жизни родится там, где было создано самое страшное оружие в истории.

Источник: membrana


--------------------
Сергей Трофимов
PMПисьмо на e-mail пользователюICQ
Top
subzero
Дата 30.07.2016 - 13:04
Написать ответЦитировать выделенный текст
Offline

Попутчик
**

Профиль
Группа: Пользователи
Сообщений: 88


s

Это сообщение отредактировал subzero - 30.07.2016 - 13:05
PMПисьмо на e-mail пользователю
Top
  Быстрый ответ
Информация о Госте
Введите Ваше имя
Кнопки кодов
Для вставки цитаты, выделите нужный текст и
НАЖМИТЕ СЮДА
Введите сообщение
Смайлики
:huh:  :o  ;)  :P  :D 
:lol:  B)  :rolleyes:  <_<  :) 
:angry:  :(  :unsure:  :wacko:  :blink: 
:blush:  :excl:  :bigwink:  :megalol:  :wow: 
         
Показать всё

Опции сообщения  Включить смайлики?
 Включить подпись?
 
1 Пользователей читают эту тему (1 Гостей и 0 Скрытых Пользователей)
0 Пользователей:

Опции темы   Ответ в темуСоздание новой темы

 

  Rambler's Top100 - Позиция в рейтинге, подробная статистика   Рейтинг@Mail.ru - ВИЗИТОВ ВСЕГО / СЕГОДНЯ / ХОСТОВ сегодня