Delen:
Kunstleven Wetenschappers wekten synthetische bacteriën op
Ongeveer zes jaar geleden presenteerden Amerikaanse onderzoekers een bacterie met volledig kunstmatig gesynthetiseerd genetisch materiaal. De toespraak was zelfs van "kunstmatig leven". De wetenschappers hebben nu een nieuwe stap gezet: ze produceerden een bacterie die alleen absoluut vitale genen bevat.
Hoeveel genen een levend wezen echt nodig heeft
In totaal hebben 473 genen een levend wezen nodig. Dit geldt in ieder geval voor bacteriën, zoals Amerikaanse onderzoekers hebben ontdekt rond Craig Venter. De wetenschappers van de "J. Het Craig Venter Institute en collega's van de Universiteit van Californië-San Diego, Synthetic Genomics en het National Institute of Standards and Technology rapporteren in het tijdschrift Science dat deze genen alle vitale processen onder optimale omgevingsomstandigheden controleren Laat bacteriën groeien. Zoals een rapport in het wetenschappelijke tijdschrift "Nature" laat zien, hadden de onderzoekers bacteriën ontworpen met een kunstmatig gegenereerd minimaal genetisch materiaal en toegestaan te groeien in het laboratorium. Volgens een persbureau dpa is het genoom van de bacterie genaamd "JCVI-syn3.0" kleiner dan dat van een natuurlijke, autonoom replicerende cel. Volgens dit is het gemakkelijker om te onderzoeken welke genen en welke functies essentieel zijn voor het leven.
Amerikaanse onderzoekers hebben een bacterie gecreëerd met een minimaal genoom dat alleen absoluut vitale genen bevat. (Afbeelding: blobbotronic / fotolia.com) De resultaten zijn "niet zo relevant" volgens Duitse experts
Volgens de huidige schattingen heeft een mens meer dan 20.000 genen, veel dieren en planten hebben zelfs meer. De biotechnoloog Prof. Volgens dpa verklaarde Alfred Pühler van de Universiteit van Bielefeld dat de studie een goed stuk wetenschappelijk werk was, maar niet de grote hit die veel deskundigen hadden verwacht. "Biotechnologisch gezien is het resultaat niet zo relevant", zei de Duitse wetenschapper. Hoewel de studie zorgvuldig is afgeleid en het resultaat is van grote toewijding. "Maar het biedt niet het eenvoudige chassis voor de productie van stoffen, zoals je had gehoopt," zei Pühler.
Zoeken naar bacterieel minimaal genoom
Al in 2010 had een team onder leiding van Craig Venter een bacterie gecreëerd met kunstmatig genetisch materiaal. Er wordt gezegd dat de genen van de bacterie Mycoplasma mycoides werden gereproduceerd met behulp van individuele genoomfragmenten en dit kunstgenoom werd vervolgens in een andere bacteriesoort (Mycoplasma capricolum) gebruikt. Volgens de informatie verplaatste het synthetische genetische materiaal het oorspronkelijke genetische materiaal en nam de controle over de gastheerbacterie over. In hun studie reduceerden de onderzoekers het genoom van deze bacterie genaamd "JCVI-syn1.0". Het doel van de studie was om een bacterieel minimaal genoom te vinden dat voldoende is om het leven te behouden.
Bacterie niet levensvatbaar in de eerste pogingen
Gebaseerd op elementaire moleculair biologische kennis en bestaande gegevens over genfuncties, hebben de wetenschappers dit genoom in initiële experimenten op de computer ontworpen. Ze faalden echter en de resulterende bacterie bleek niet-levensvatbaar. Ze begonnen opnieuw met het natuurlijke genupfen-genoom. "De resultaten overtuigden ons ervan dat we niet genoeg kennis hebben om een functionerend minimaal genoom te ontwerpen op basis van basisprincipes", aldus de onderzoekers. Daarom gingen ze in de daaropvolgende experimenten experimenteel verder: ze brachten individuele genen geleidelijk tot zwijgen om erachter te komen of ze nodig waren voor het functioneren van de bacteriecel.
Onbekende functies die essentieel zijn voor het leven
Op deze manier identificeerden ze drie groepen: genen die onmisbaar zijn, genen die overbodig zijn en genen die de welvaart van cellen enorm verbeteren. Uiteindelijk bleven 473 genen over, waardoor JCVI-syn3.0 onder laboratoriumomstandigheden in leven bleef. De bacteriën werden voorzien van de noodzakelijke voedingsstoffen in de kweek. Zoals de studie zegt, zijn onder minder optimale omstandigheden waarschijnlijk meer genen nodig om te overleven. In totaal 149 genen, de onderzoekers konden geen biologische functie toeschrijven. Volgens de experts suggereert dit dat er tot nu toe onbekende functies zijn die essentieel zijn voor het leven. Hoewel het creëren van een minimaal genoom haar doel was, kon haar benadering ook worden gebruikt om cellen met gewenste eigenschappen te bouwen. Cellen zouden bijvoorbeeld kunnen worden gebouwd met extra metabole routes of veranderde genetische code om geneesmiddelen of industriële chemicaliën te produceren.
Geweldige prestaties van het onderzoeksteam
"Je moet je echter afvragen: is dat echt de ideale bacterie voor de synthese van biotechnologisch relevante stoffen?", Zei Pühler, die niet bij het onderzoek betrokken was. Onder andere wordt het voordeel voor biotechnologische productie verminderd door het feit dat het geproduceerde mycoplasma te langzaam prolifereerde. Bovendien kan het resultaat niet worden overgedragen aan andere microben. "Voor andere bacteriën zal ik eindigen met andere basisgeneesmiddelen." Volgens Pühler gaf het mycoplasma het team het grote voordeel dat het van nature relatief weinig genen bevat. "Ze leven als begunstigden in andere cellen en hoeven zelf niet veel belangrijke stoffen te produceren," zei hij dpa. Desalniettemin waren de prestaties van de onderzoekers hoog: "Het genoom was bijna gehalveerd." Daarnaast zouden de 149 niet-toewijsbare genen interessante onderzoeksbenaderingen bieden. (Ad)