Μπορεί να δημιουργηθεί ζωή στο εργαστήριο;

Αν πετύχει το εγχείρημα θα είναι ένα ιστορικό επίτευγμα στη βασική επιστήμη, καθώς η de novo δημιουργία ζωντανών συστημάτων είναι ένα μακροχρόνιο όνειρο της ανθρωπότητας.

Μπορεί να αναδυθεί ή να δημιουργηθεί ζωή από άψυχη ύλη; Και μπορεί αυτό να γίνει χρησιμοποιώντας μόρια που είναι πολύ διαφορετικά από αυτά που συναντώνται σε όλες τις τρέχουσες μορφές ζωής;

Σε αυτό το ερώτημα θα επιδιώξει να απαντήσει μια ομάδα επιστημόνων από Γερμανία, Γαλλία, Ολλανδία και Ισραήλ, στο πλαίσιο του έργου ERC

Synergy Grant «MiniLife». Ο καθηγητής Sijbren Otto μαζί με τον καθηγητή Andrew Griffiths (που συντονίζει το έργο) και τους συνεργάτες τους από το École supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris, ESPCI (Ανώτερη Σχολή Βιομηχανικής Φυσικής και Χημείας της πόλης του Παρισιού ), ο καθηγητής Eörs Szathmáry από το Ίδρυμα Παρμενίδη στη Γερμανία, ερευνητές από το Rijksuniversiteit Groningen στην Ολλανδία και ο καθηγητής Gonen Ashkenasy από το Ισραηλινό Πανεπιστήμιο Ben-Gurion που απέσπασαν την υψηλού κύρους χρηματοδότηση ύψους 13 εκατομμυρίων ευρώ, στοχεύουν να δημιουργήσουν, για πρώτη φορά, ένα ζωντανό σύστημα από εντελώς αβιοτικά συστατικά, δηλαδή όχι με βάση το DNA και τις πρωτεΐνες, αλλά με συνθετικά μόρια που σχεδιάστηκαν και συντέθηκαν στο εργαστήριο.

Η ομάδα που θα αντιμετωπίσει μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στη σύγχρονη επιστήμη, τη δημιουργία στο εργαστήριο απλών μορφών ζωής από την αρχή, έχει ήδη ξεκινήσει να εργάζεται, αξιοποιώντας τις θεωρητικές και πειραματικές προόδους στον αναπτυσσόμενο τομέα της συνθετικής βιολογίας. Οι Ashkenasy και Otto έχουν μεγάλη τεχνογνωσία σε συνθετικά χημικά αυτοαναπαραγόμενα συστήματα. Ο Γκρίφιθς φέρνει τεχνογνωσία στη διαμερισματοποίηση χρησιμοποιώντας μικρορευστονικά συστήματα και ο Szathmáry είναι κορυφαίος ειδικός στην εξελικτική βιολογία και την υπολογιστική μοντελοποίηση.

Ξεκινώντας από τα άψυχα χημικά, οι ερευνητές στοχεύουν, μέσα σε 6 χρόνια, να παραγάγουν μεταβολικά ενεργά κύτταρα που αναπτύσσονται, διαιρούνται και παρουσιάζουν τη «δαρβινική εξέλιξη». Πιο συγκεκριμένα, στόχος τους είναι να επιδείξουν μια γενική οργάνωση ελάχιστων ζωντανών συστημάτων, τα οποία θα είναι αυτοσυντηρούμενα, θα έχουν μεταβολισμό, θα υπακούν σε κανόνες κληρονομικότητας, θα συγκρατούν τα συστατικά τους, ενώ ένας πληθυσμός τέτοιων συστημάτων θα πρέπει να είναι σε θέση να επιδείξει δαρβινική εξέλιξη.

Με άλλα λόγια οι επιστήμονες στοχεύουν να αναπτύξουν συνθετικά χημικά συστήματα με όλα τα παραπάνω χαρακτηριστικά, που πιθανώς θα αποτελούσαν τα πρώτα ελάχιστα ζωντανά συνθετικά χημικά συστήματα.

Αν πετύχει το εγχείρημα θα είναι ένα ιστορικό επίτευγμα στη βασική επιστήμη, καθώς η de novo δημιουργία ζωντανών συστημάτων είναι ένα μακροχρόνιο όνειρο της ανθρωπότητας και η διαχρονική επιθυμία να κατανοήσουμε το πώς προέκυψε η ζωή στη Γη και αν θα μπορούσε επίσης να έχει προκύψει αλλού στο παρατηρήσιμο σύμπαν. Οι μηχανισμοί που ελπίζουν να αποκαλύψουν οι επιστήμονες θα είναι σχετικοί με την κατανόηση του τι συνέβη στη Γη πριν από 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια.

Υπάρχουν ήδη ερευνητές που εργάζονται πάνω στη τεχνητή δημιουργία της ζωής, αλλά αξιοποιούν γνωστά δομικά στοιχεία της ζωής στη Γη, ιδιαίτερα νουκλεοτίδια που συνθέτουν το ριβονουκλεϊκό οξύ. Το έργο ERC, από την άλλη πλευρά, στοχεύει πραγματικά να ξεκινήσει από το μηδέν, χωρίς να χρησιμοποιήσει μόρια που είναι τα ίδια προϊόντα της εξέλιξης.

Το έργο βασίζεται στην πρωτοποριακή εργασία του Δρα Otto πάνω σε συνθετικά μόρια που είναι σε θέση να αναπαράγονται με την αντιγραφή τους. Στόχος είναι τώρα να ενσωματωθούν αυτά τα μόρια σε διαμερίσματα που μοιάζουν με κύτταρα και να κάνουν τα κύτταρα που θα προκύψουν να αναπτυχθούν, να διαιρεθούν και να υποβληθούν σε δαρβινική εξέλιξη. Το αποτέλεσμα θα είναι ένα εντελώς συνθετικό χημικό σύστημα που προσεγγίζει τη ζωή πιο στενά από οποιοδήποτε άλλο τέτοιο σύστημα μέχρι σήμερα, αλλά θα διαφέρει από τη ζωή όπως τη γνωρίζουμε.

Λόγω της φύσης του, το MiniLife στέκεται σε δύο, εξίσου δυνατά πόδια: τη χημεία και τη βιολογία. Ο ισχυρότερος δεσμός μεταξύ τους είναι η αυτοκατάλυση, η οποία επιτρέπει την αναπαραγωγή. Η προσέγγιση των επιστημόνων για τη δημιουργία του πρώτου τεχνητού χημικού ζωντανού συστήματος περιλαμβάνει τα ακόλουθα βήματα: τον προσδιορισμό νέων και την ανάπτυξη υφιστάμενων αυτοκαταλυτικών (υπερ)συστημάτων που λειτουργούν ως χημικοί (και πληροφοριακοί) αντιγραφείς, τη σύζευξη του μεταβολισμού με χημικούς αντιγραφείς, τη σύζευξη της αυτοκατάλυσης με την ανάπτυξη και τη διαίρεση του διαμερίσματος, τη σύνθεση ενός χημικού υπερσυστήματος που περιλαμβάνει και τα τρία συστατικά (αντιγραφή, μεταβολισμό και διαμερισματοποίηση), την επίδειξη ελάχιστης δαρβινικής εξέλιξης κατά την υποβολή των συστημάτων που συντέθηκαν σε καθεστώτα επιλογής εκτός ισορροπίας και την προσέγγιση ενός ελάχιστου συστήματος διαβίωσης μέσω της ενίσχυσης της εξελικτικότητας των τριπλών συστημάτων που αναπτύχθηκαν προηγουμένως.

Επειδή η έρευνα διεγείρει και βιοηθικές ανησυχίες, όταν ο Otto ρωτήθηκε από τους Financial Times για την ασφάλεια του έργου MiniLife, είπε ότι αυτά που θα δημιουργηθούν είναι εξαιρετικά απίθανο να έχουν βιωσιμότητα έξω από τις αυστηρά ελεγχόμενες συνθήκες που επικρατούν στο εργαστήριο και δεν ενέχουν πιθανό κίνδυνο για το κοινό. Ωστόσο, η ομάδα συνεργάζεται τώρα με ειδικούς στη βιοηθική για να αναπτύξει ένα ηθικό πλαίσιο για τη συγκεκριμένη έρευνα. «Τώρα είναι η ώρα να σκεφτούμε πολύ περισσότερο για το μέχρι πού είναι πιθανό να φτάσει αυτή η έρευνα», σχολίασε ο Otto στους Financial Times.

#ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ #ΜΟΡΙΑ #ΥΛΗ #DNA