آیا می‌توان فرایند حیات را دستکاری کرد؟

دستکاری فرایند حیات

محققان انستیتو تحقیقاتی اسکریپز (TSRI) ادعا می‌کنند که اولین ارگانیسم نیمه‌ مصنوعی پایدار با پایه‌های اضافه‌شده به کد ژنتیک آن را ساخته‌اند. این ارگانیسم تک‌سلولی قادر است پایه‌ی ژنتیکی مصنوعی خود را در حین تقسیم بازتولید کند. این موضوع به این معنا است که ارگانیسم‌های مصنوعی آتی قادر خواهند بود اطلاعات ژنتیکی بیشتری از طریق رشته‌ی ژنتیکی خود به‌صورت نامحدود منتقل کنند.
سلول‌های هر ارگانیسم اطلاعات ژنتیکی خود را در DNA ذخیره می‌کنند. این اطلاعات در دو رشته‌ی زیستی پیچ‌خورده به هم ذخیره شده‌اند. رشته‌های ژنتیکی از چهار مولکول تشکیل شده‌اند: A ،T ،C ،G (آدنین، سیتوزین، تامین، گوانین). هر یک از این مولکول‌ها یک نوکلئوتید هستند و از یک پایه‌ی نیتروژنی، مولکول فسفات و مولکول قند تشکیل یافته‌اند. این مولکول‌ها به نحو خاصی با یکدیگر جفت شده‌اند، به‌گونه‌ای که A با T و C با G جفت شده است. این نوکلئوتید از طریق پیوند کوالانسی بین مولکول‌ قند یک نوکلئوتید و مولکول فسفات نوکلئوتید دیگر به‌صورت زنجیر درآمده‌اند و به این ترتیب، نوعی ستون فقرات جایگشتی از قند-فسفات تشکیل یافته است.
تیم تحقیقاتی TSRI دو پایه‌ی ژنتیکی مصنوعی با نام X و Y به کد ژنتیکی ارگانیسم E.coli  که یک باکتری تک‌سلولی است، اضافه کرده‌اند. این ارگانیسم تک‌سلولی اکنون قادر به زندگی، بازتولید و ادامه‌ی حیات با مولکول‌های اضافی DNA است. فلوید رومزبرگ نویسنده‌ی ارشد این مطالعه می‌گوید:
ما این ارگانیسم نیمه مصنوعی را بیشتر شبیه ارگانیسم زنده کرده‌ایم. ما روی آن پرتو زندگی تابانده‌ایم. این کار به این معنا است که تمام فرآیندهای حیات می‌توانند تحت دستکاری قرار گیرند.
مهندسی ژنتیکی
تحقیقات قبلی انجام‌شده روی X و Y، نشان داده بود که باکتری تک‌سلولی E. coli می‌تواند جفت پایه‌ی مصنوعی موجود در کد ژنتیکی خود را به‌طور موقت نگه دارد، اما پس از تقسیم شدن باکتری ناپدید می‌شود. رومزبرگ در این مورد توضیح می‌دهد:
اکنون ژنوم به وجود آمده تنها به مدت یک روز پایدار نیست. این ژنوم باید برای مدت طولانی و تا پایان عمر ارگانیسم پایدار بماند. اگر ارگانیسم نیمه مصنوعی شما می‌خواهد یک ارگانیسم واقعی باشد، باید بتواند این اطلاعات را به‌صورت پایدار نگهداری کند.

در ابتدا اضافه کردن جفت پایه‌ی X و Y بر سلامت باکتری تأثیر گذاشت، به این معنی که رشد و نمو آن متوقف شد و به نظر می‌رسید که باکتری تنبل و کند شده است. برای حل این موضوع دانشمندان تصمیم گرفتند ناقل نوکلئوتید را بهبود ببخشند. وظیفه‌ی ناقل نوکلئوتید، حمل مواد و عناصری است که برای بازتولید جفت پایه‌ها لازم هستند.
به همین منظور دانشمندان تصمیم گرفتند تا مولکول Y اوریجینال را با نمونه‌ی دیگری جایگزین کنند؛ نمونه‌ای که توسط آنزیم‌های موجود در مولکول DNA – که به فرآیند بازتولید کمک می‌کنند – بهتر شناسایی می‌شوند. سپس آن‌ها با استفاده از ابزار اصلاح ژنتیکی با نام کریسپر CRISPR، ژنوم باکتری را دستکاری کردند تا باکتری بتواند به‌صورت نرمال رشد کند و تقسیم شود و هم‌زمان، نوکلئوتید‌های X و Y را به سلول‌های بازتولید‌شده‌ی جدید منتقل کند.
دانشمندان سعی کردند با تمرکز بر DNA خاصی با نام CRISPR-Cas9 و آنزیم دیگری، رشته‌ی ژنتیکی باکتری را به‌گونه‌ای دستکاری کنند که در آن مولکول‌های X و Y به‌عنوان عناصر بیگانه شناخته نشوند. آنزیم مزبور بخشی از یک سیستم پاسخ ایمنی است که در آن بخش‌هایی از ژنوم مهاجم برای پاسخ‌های محتمل آتی نمونه‌برداری می‌شود. در نتیجه‌ی این اقدام، ارگانیسم نیمه مصنوعی به وجود آمده در TSRI، آن‌طور که مقاله‌ی این تحقیق ادعا می‌کند، توانست جفت X و Y را تا ۶۰ دفعه بازتولید کند و نگه دارد؛ به این معنی که باکتری خواهد توانست این جفت پایه‌ها را به‌صورت نامحدود در خود نگه دارد و به سلول‌های جدید منتقل کند.
البته باید بر این موضوع تأکید کرد که این مطالعه روی ارگانیسم تک‌سلولی انجام شده است و هنوز نمی‌توان کاربردی برای آن متصور شد؛ با این حال محققان در مطالعات آتی سعی دارند کد ژنتیکی جدید را روی مولکول‌های RNA بنویسند و ببینند که در پروسه‌ی تولید پروتئین از DNA چه اتفاقی برای آن‌ها می‌افتد.
منبع: زومیت

مطالب از سراسر وب

شاید این مطالب را هم دوست داشته باشید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*