Жизнь из пробирки: американские ученые заставили дышать и размножаться искусственную клетку

Ученые из Миннесотского университета сделали огромный шаг к давней мечте биологов — превращению неживой материи в живую.

Они синтезировали искусственные клетки, которые способны питаться, расти, размножаться и даже конкурировать за ресурсы.

Руководитель исследования Кейт Адамала пока осторожничает с громкими заявлениями. По ее словам, четкой границы между живым и неживым просто не существует. Тем не менее ее творение уже обладает почти всеми ключевыми признаками настоящей жизни.

Новое изобретение получило ироничное название SpudCell из-за внешнего сходства с картофелиной.

Сама клетка крошечная — примерно в четыре раза меньше песчинки. Ее главная особенность кроется в радикальном упрощении структуры.

Для сравнения: человеческий геном содержит около 20 тысяч кодирующих генов, а у привычной ученым бактерии кишечной палочки их почти четыре с половиной тысячи.

Искусственной же клетке для базовой жизнедеятельности и копирования ДНК хватило всего 36 генов, позаимствованных у вирусов и микробов.

Исследователям пришлось изрядно поломать голову над механизмом деления.

Природные клетки стягиваются изнутри особым белковым кольцом, но SpudCell работает иначе.

Ученые создали мембрану, улавливающую плавающие вокруг белки. Когда их накапливается достаточно, внешнее давление заставляет оболочку прогибаться внутрь, пока клетка буквально не лопается надвое, равномерно распределяя генетический материал.

На запуск этого процесса ушел целый год экспериментов. Зато аппетит у рукотворных «картофелин» оказался отменным.

Они поглощают питательные вещества через каналы на поверхности и могут сливаться с плавающими рядом жировыми пузырьками, заглатывая их содержимое.

Насытившись, клетки растут и всего за несколько часов становятся готовы к делению.

Удивительно, но синтетические организмы продемонстрировали даже зачатки эволюции.

Когда в лаборатории смешали обычные SpudCells с мутантной версией, которая лучше захватывала еду, мутанты всего за пять поколений полностью вытеснили оригинал.

Несмотря на этот прорыв, система пока не полностью автономна.

Клетка не умеет самостоятельно собирать рибосомы — молекулярные фабрики по производству белка. Ученым приходится постоянно подкармливать свое детище готовыми рибосомами, ресурса которых хватает максимум на десять поколений.

После этого механизмы изнашиваются, и жизнедеятельность останавливается.

Кейт Адамала принципиально не стала патентовать SpudCell. Вместе со стэнфордским биологом Дрю Энди они основали некоммерческую организацию Biotic и сделали проект полностью открытым.

В ближайшие десять лет в эту сферу планируют привлечь сотни миллионов долларов, чтобы объединить ученых по всему миру.

Главная цель — научить искусственные клетки производить собственные рибосомы и бесконечно делиться.

В будущем такие организмы смогут решать глобальные задачи: от создания уникальных лекарств до очистки атмосферы от углекислого газа.

Открытый формат исследований заодно позволит экспертам держать под контролем вопросы безопасности, чтобы прорывные биотехнологии не превратились в оружие.