Что такое жизнь?

Биоинженерам нужно научиться понимать - что же именно делает неживое живым?

0
Бактерия и вирус.

Что такое жизнь? На протяжении большей части XX века этот вопрос не особенно волновал биологов. «Жизнь — это термин для поэтов, а не для ученых», — так говорил синтетический биолог Эндрю Эллингтон в 2008 году. В то время он начинал свои работы по изучению проблемы возникновения жизни. Несмотря на мнение Эллингтона, ученые — биологи, а также астробиологи вновь сосредоточили свое внимание на этой проблеме.

Чтобы понять то, как жизнь могла выглядеть 4 миллиарда лет назад на Земле, или форму, которую она могла бы принимать на других планетах, исследователям нужно понимать что же именно делает неживое живым.

Что такое жизнь?

Пытаясь выяснить, что же такое жизнь, мы должны рассмотреть жизнь, которую мы знаем. И жизнь, которую мы не знаем. Как утверждает исследователь истоков жизни Пьер Луиджи Луизи из Университета Рома Тре, существует жизнь как она есть, жизнь, какой она могла бы быть, и жизнь как она когда-то была. Три эти категории указывают на дилемму, которую рассматривали средневековые мистические философы.

Они обратили внимание на то, что жизнь, которой уже нет, представлена более широко, чем та, что существует сегодня. И это делает ее практически недоступной для изучения. Из-за этого разрыва между реальной жизнью и потенциальной возможной жизнью нужно сконцентрироваться на изучении ее характеристик в области способности к изменению и развитию. И не пытаться выяснять ее фиксированные характеристики.

В начале 1990-х годов, консультируя НАСА о возможностях жизни на других планетах, биолог Джеральд Джойс, в настоящее время работающий в Институте биологических исследований в Калифорнии, помог разработать одно из наиболее широко используемых сегодня определений жизни. «Жизнь — это устойчивая химическая система, способная развиваться в рамках дарвиновской эволюции».

В 2009 году, после десятилетий работы, группа Джойса опубликовала статью. Она описывала молекулу РНК, способную самостоятельно инициировать реакцию синтеза. Это позволяло ей сделать много копий самой себя. Эта химическая система соответствовала определению жизни по Джойсу. Но никто из ученых не признал, что эта молекула являлась живой.

Джойс стремится понять что такое жизнь, пытаясь создать простые жизненные системы в лаборатории. При этом он и другие синтетические биологи создавали новые виды жизни. Каждая попытка синтезировать новые формы жизни указывает на то, что существуют, возможно, бесконечные возможности для появления жизни. В ходе экспериментов синтетические биологи научились изменять ход эволюции жизни. Или ее способность развиваться в принципе.

Синтетическая биология

История возникновения синтетической биологии такова: в 1997 году Дрю Энди, один из основателей этой науки, а ныне профессор биоинженерии в Стэнфордском университете в Калифорнии, пытался создать вычислительную модель простейшей формы жизни, которую он мог найти: это был бактериофаг T7. Вирус, поражающий бактерии E. coli. Бактериофаг настолько прост, что по некоторым определениям жизни он вовсе не является живым. (Как и все вирусы, он зависит от молекулярного механизма клетки — хозяина для собственной репликации).

Бактериофаг T7 имеет только 56 генов. И Энди посчитал, что можно создать модель, которая учитывала бы каждую часть вируса. И то, как эти части работают вместе. Это было хорошей мыслью. Ее реализация позволила бы предсказать изменение вируса. Если какой-либо из его генов был бы перемещен или удален.

Энди создал серию мутантов бактериофага T7, выбивая гены или меняя их местоположение. Но оказалось, что мутированные версии вируса соответствовали модели лишь в некоторых случаях. Изменение, которое должно было привести к их ослаблению, вместо этого приводило к тому, что потомство мутантов разрушало клетки E. coli в два раза быстрее, чем раньше. Модель не работала. В конце концов Энди осознал: «Если мы хотим смоделировать естественный мир, мы должны понять, что он не является статичным».

Синтетическая жизнь

Вместо того, чтобы пытаться создать хорошую карту, нужно изменить территорию. Так родилась область синтетической биологии. Пользуясь технологиями разработки программного обеспечения, Энди начал «реорганизовывать» бактериофаг генома T7. Он создал бактериофаг T7.1, форму жизни, созданную человеком.

T7.1 является примером того, что один синтетический биолог назвал сверх-дарвиновской жизнью. Это жизнь, которая обязана своим существованием человеческому разуму, а не естественному отбору.

Инженерная мысль и эволюция не всегда противостоят друг другу. Многие проекты по синтетической биологии используют сочетание рационального дизайна и направленной эволюции. Они создают множество мутантных клеток — вариации на тему — и выбирают те, которые работают лучше всего. Дизайн и эволюция также вполне совместимы, когда биоинженеры смотрят на генетическое разнообразие как на сокровищницу элементов дизайна для будущих форм жизни.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Комментировать

Войти с помощью: 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: