Syn3.0: Tehislik eluvorm, mille USA biotehnoloogid lõid DNA-d monteerides

Kui eemaldame hoonelt ükshaaval koostiskihid — krohvitud seinad, katusekivid, puitpõrandad —, jääb järele iga ehitise elementaarse luustikuna toimiv sõrestik. Kas sedasama oleks võimalik teha elusorganismiga? Kas teadlased suudaksid mõne eluvormi genoomist kõrvaldada kõik keerukuse kihid, nii et alles jääb elu lihtsaim olemus, kogu bioloogilise arengu aluseks olev vundament?

Just nendele küsimustele on Craig Venter ja tema kaastöötajad püüdnud vastata uues uurimuses, mis ilmus möödunud nädalal ajakirjas Science. Venteri töörühm „hööveldas“ hoolikalt „paljaks“ kariloomade kehades elava bakteri ladinakeelse nimetusega Mycoplasma mycoides. Väljasõelumisprotsessi tulemuseks on ülikompaktne komplekt geneetilisi juhendeid, mis ometi suudab elu edasi anda — tilluke organism nimega syn3.0, mis ei sisalda rohkem kui 473 geeni. (Võrdluseks: kolibakteril Escherichia coli on umbes 4000–5000 geeni, inimesel keskeltläbi 20 000.)

Ometi laiutab ka ülinapi 473 geeni hulgas kopsakas teadmistelünk — uurijail pole nimelt aimugi, milliseid ülesandeid täidab umbes kolmandik neist. Tuleb välja, et elu elementaarsete ehituskivide olemuse valgustamise asemel on syn3.0 paljastanud hoopis selle, kui vähe me ikka veel bioloogia tõelistest alustõdedest teame, vahendab Wired.com.

Venteri otsiskelu sai alguse 1995. aastal, kui tema töörühm muukis lahti inimese kuseteedes elutseva mikroobi Mycoplasma genitalium genoomi.

Craig Venter

- Sündinud 1946 Salt Lake City's

- Doktorikraad California ülikoolist San Diegos

- Osales

Inimgenoomi Projektis

, kuid selle venimise tõttu asutas 1998. a erarahale tugineva ettevõtte

Celera Genomics

- 2000. aastal teatas esimesena, et on suutnud reastada kogu inimese genoomi, kuid selle avalikustamise järel vallandati Celerast

- 2004-2006 juhtis

Ookeanielustiku Genoomiprojekti

tema isikliku jahiga tehtud ekspeditsiooni

- Asutas 2005. a ka mikroorganismide abil biokütust välja töötava ettevõtte

Synthetic Genomics

- Praegu juhib 2006. aastal asutatud

J. Craig Venteri Instituuti

- 2007. aastal publitseeriti esimese inimese tervikgenoomina just Craig Venteri isiklik kuue miljardi täheline DNA

- 2014. aastal asutas ka firma

Human Longevity, Inc.

, mis kavatseb pikendada inimeste eluiga

Uue projekti jaoks valis Venteri töörühm M. genitaliumi — järjekorras teise täielikult järjestusanalüüsitud e sekveneeritud bakteri-genoomi — just selle genoomi väiksuse tõttu. 517 geenist ja 580 000 DNA-„tähest“ koosnev genoom on üks väiksemaid, mida isepaljuneva elusorganismi juures leitud on. (Mõned sümbiont-pisikud saavad hakkama isegi vaid umbes saja geeniga, kuid on elutegevuse säilitamiseks sunnitud kasutama peremeesorganismi ressursse.)

2008. aastal panid Venter ja tema kolleeg Hamilton Smith kokku modifitseeritud versiooni M. genitaliumi DNA-st, konstrueerides seega esimese sünteetilise bakterigenoomi. 2010. aastal õnnestus neil luua esimene isepaljunev tehisorganism, mis hõlmas esmalt M. mycoidese eriversiooni konstrueerimist ja seejärel teise mükoplasma-bakteri liigi sisse siirdamist. Sünteetiline genoom võttis ainurakse organismi juhtimise üle, vahetades algse „juhtimissüsteemi“ välja inimeste loodud versiooni vastu.

Kui uurijail olid viimaks vajalikud töövahendid olemas, projekteerisid nad komplekti geneetilisi juhendeid „minimaalse raku“ juhtimiseks ja proovisid siis nende baasil eluvormi valmis ehitada. Ometi ei toiminud ükski sel viisil loodud lahendustest, tunnistas Venter. Ta nägi korduvates ebaõnnestumistes hoopi teadlaste inimlikule upsakuse pihta. Vastus küsimusele, kas nüüdisteadusel on toimiva raku ehitamiseks piisavalt elementaarseid teadmisi bioloogilistest alusprotsessidest, oli Venteri osutusel selge „Ei“.

Niisiis otsustas töörühm minna teist, märksa töömahukamat teed ning rakendada genoomi projekteerimise asemel nn katse-ja-eksituse-meetodit. M. mycoidese geenide tööd katkestades selgitasid uurijad välja, millised neist on bakteri eluspüsimiseks hädavajalikud. Mitte-hädavajalikke geene välja rookides loodigi syn3.0, millel on väiksem genoom kui ühelgi seni Maalt avastatud sõltumatul paljunemisvõimelisel eluvormil.