После более чем десятилетия усилий группа исследователей из Университета Маккуори в Австралии достигла важного рубежа в области синтетической биологии. Они успешно собрали последнюю, шестнадцатую, хромосому в геноме синтетических дрожжей (Saccharomyces cerevisiae). Это достижение представляет собой важный шаг в реорганизации жизни в лабораторных условиях и открывает новые возможности для создания более устойчивых к изменению климата и болезням сельскохозяйственных культур.
Синтетический эукариотический геном
Данное исследование — первое в своем роде, когда исследователи смогли полностью сконструировать синтетический эукариотический геном, что является значительным прогрессом по сравнению с предыдущими достижениями в синтетической биологии с более простыми прокариотическими организмы. Успехи в области синтетического биологии открывают новые горизонты для создания сложных организмов, которые могут служить основой для продовольственных культур.
Гены для устойчивости
Дрожжи были выбраны как модельный организм благодаря их способности адаптироваться к различным условиям окружающей среды. Научная команда провела эксперименты с синтетической хромосомой SynXVI, в процессе которых они заставили дрожжи расти при повышенных температурных условиях. Это открывает возможность для использования дрожжей в производство продуктов, способных выдерживать неблагоприятные климатические изменения.
Согласно молекулярному микробиологу Сакки Преториусу, это "знаменательный момент в синтетической биологии". Он отметил, что успешное завершение данного проекта дает исследователям возможность потенциально полностью перекодировать живые дрожжевые клетки. Тем не менее, для того чтобы этот процесс стал более осуществимым и масштабируемым, необходимо проделать еще много работы.
Кодирование синтетической жизни
Аналогия с кодированием программного обеспечения вполне уместна: исследователи потратили множество времени и усилий для отладки 16-й хромосомы. Инструменты редактирования генов, включая CRISPR, были использованы для выявления и исправления проблем в геноме дрожжей, таких как эффективное использование глицерина как источника энергии при повышенных температурах. Успешное решение этих задач помогает повысить устойчивость дрожжей и, возможно, других растений.
Одним из ключевых открытий стало влияние расположения генетических маркеров на экспрессию важных генов. Хью Гулд, синтетический биолог из университета, отметил, что неправильное размещение может значительно повлиять на поведение клеток, что подчеркивает важность точного подхода в манипуляциях с геномами.
Применение открытий
Проект Sc2.0, частью которого является это исследование, не ограничивается только модификацией сельскохозяйственных культур. Применение полученных знаний возможно также в области фармацевтики и производства устойчивых материалов, что может ускорить процесс их получения и улучшить качества.
Важным аспектом достижения является ознакомление с новыми технологиями и методами. Использование робототехники в Australia Genome Foundry сыграло критическую роль в синтезе синтетического генома дрожжей. Как отметил Бриардо Льоренте, синтетический геном представляет собой "квантовый скачок в наших возможностях по разработке биологии", открывая новые возможности для более эффективного и устойчивого биопроизводства.
Заключение
Новое достижение в области синтетической биологии свидетельствует о том, что ученые не только продвигаются вперед в понимании сложности жизни, но и в разработке технологий, которые могут оказать значительное влияние на различные области, включая сельское хозяйство, медицину и экологические исследования. Это исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, подчеркивает, как наука продолжает изменять наше представление о жизни и возможность ее создания с нуля.
В дальнейшем достижения в генной инженерии будут только возрастать, и вместе с ними откроются новые горизонты для человечества, которое стремится находить решения для глобальных вызовов, таких как изменения климата и угроза продовольственной безопасности.
