Вроде бы науке уже всё известно — из чего состоит клетка, как устроена ДНК. Казалось бы, собери просто, как в конструкторе Лего и запускай новую жизнь.
Однако, это не просто. Остаются секреты, которые мы пока не знаем (это не душа ли часом?)
И, на самом деле, проекты уже есть — первые примеры планируется создать к 2031 году.
Через шесть лет учёные из Европы обещают сделать то, что раньше считалось привилегией Бога: создать первую живую клетку из полностью неживых химических веществ. Проект называется MiniLife, его бюджет — 13 миллионов евро (хороший стартап), а ставка — самая высокая в истории науки: понять, что такое жизнь.
Казалось бы, мы уже на полпути (это ещё мягко сказано) . Учёные синтезировали искусственную ДНК, собрали минимальный геном из 473 генов и даже заставили бактерию делиться. Но вот парадокс: треть этих генов работают по принципу «сам не знаю зачем, но без них всё ломается». Как тут не вспомнить слова Ричарда Фейнмана: «Что я не могу создать, то я не понимаю». И если это правда, то, выходит, жизнь мы пока не понимаем.
История синтетической биологии началась с громкого заявления: «Мы создали первую искусственную клетку». В 2010 году Крейг Вентер и его команда пересадили синтетически собранный геном бактерии Mycoplasma mycoides в «пустую оболочку» другой клетки. Та ожила, начала делиться и получила имя JCVI-syn1.0.
Но подвох был в том, что «жизнь» им досталась в наследство. Клеточная оболочка, белки, ферменты — всё это уже было готовым, живым.
Учёные лишь заменили «операционную систему». Это как взять старый «Жигуль», поставить туда двигатель от «Теслы» и объявить, что вы создали автомобиль с нуля.
Поэтому такой эксперимент научное сообщество, естественно, не зачло, как создание новой жизни.
Шесть лет спустя Вентер пошёл дальше и урезал геном до минимума — 473 гена. Так родилась JCVI-syn3.0, самая простая форма жизни, способная расти и делиться. Правда, только в питательной среде, где есть всё готовое: аминокислоты, витамины, ферменты. Без «поддержки» она не проживёт и часа.
А главное — 149 её генов, почти треть, остаются загадкой. Учёные честно признаются: не знают, зачем они нужны. Это как собрать компьютер, где треть деталей подписана «делает что-то важное, не трогай».
Чтобы создать жизнь с нуля, нужно не просто заменить детали, а собрать всю машину из песка, меди и углерода. Этот путь биологи называют «снизу-вверх» — и пока что он выглядит как попытка собрать айфон, не имея инструкции и даже понятия, что такое электричество.
Попытки есть. В лабораториях создают протоклетки — липидные пузырьки, внутри которых протекают простейшие химические реакции. Они растут, делятся, реагируют на среду. Иногда даже «взрываются» от переполнения — просто из-за давления, а не потому что «запланировали деление». И всё же назвать их живыми — всё равно что назвать мыльный пузырь попугаем: вроде движется, но разговаривать не умеет.
Если бы создать жизнь можно было, просто смешав правильные вещества, человечество давно бы превратило лаборатории в фабрики по производству амёб (хотя, уверен, что нашлись бы такие богатые умники, кто создал бы себе толпу бесплатных рабочих).
Но всё не так просто. Между химией и биологией стоит целая крепость.
Живая клетка хранит около миллиарда бит данных: это код, инструкции, связи. В хаосе «первичного бульона» такой объём информации просто не может возникнуть случайно — как если бы из мешка букв вдруг высыпался роман «Война и мир».
Чтобы синтезировать ДНК, нужны белки. Чтобы синтезировать белки — нужна ДНК. Замкнутый круг. Теория РНК-мира вроде бы предлагает выход: РНК может быть и геномом, и катализатором. Но беда в том, что в реальности она не собирается сама по себе. Вероятность спонтанного образования работающей молекулы — один шанс на триллион.
Да, липиды образуют пузырьки, но внутри них тишина. ДНК без рибосом — как файл без программы для чтения. Белки без РНК — как набор инструментов без инструкций. Даже если всё это смешать в пробирке, оно не заработает.
Внутри обычной бактерии каждую секунду происходят два миллиона химических реакций. Всё это регулируется, синхронизируется, исправляется. Искусственные метаболические сети пока едва держатся на плаву и требуют постоянной подпитки извне — как электромобиль с батареей на пять минут.
Жизнь — это упорядоченность, выстроенная наперекор хаосу. Клетка постоянно борется с энтропией, как офисный работник — с понедельником. Для этого ей нужны молекулярные машины — АТФ-синтаза, дыхательные цепи — чудовищно сложные механизмы.
Мы научились по отдельности запускать синтез ДНК, собирать белки и моделировать метаболизм. Но объединить всё в систему, которая сама себя поддерживает, пока невозможно. Жизнь не складывается из деталей, как мебель из IKEA.
Мы не понимаем, что делают сотни генов даже в простейшей клетке. Как она решает, когда делиться? Как сворачивает белки? Как регулирует обмен веществ? Мы видим, что работает, но не знаем, почему.
Жизнь из химикатов
Европейский проект MiniLife — самая амбициозная попытка приблизиться к разгадке тайны. Цель: к концу 2031 года получить первые протоклетки, собранные из неживых веществ.
Учёные создают липидные везикулы — крошечные капсулы, где запускают автокаталитические реакции, поддерживающие аналог АТФ. Эти капсулы растут, делятся, реагируют на среду. Чтобы наблюдать за ними, используют микрофлюидные чипы — миллионы миниатюрных лабораторий на площади с монету.
Их даже «страхуют» от побега: в генетическую схему встроены биосейф-механизмы — если в окружающей среде нет специальных искусственных молекул, протоклетка просто погибает.
Да, эти пузырьки нельзя назвать живыми в полном смысле. Они не умеют воспроизводить ДНК, зависят от готовых аминокислот и витаминов.
Мы можем секвенировать геном, редактировать ДНК, клонировать животных и даже печатать органы. Но не можем собрать простейшую клетку из химии. Почему?
Может, потому что жизнь — не список ингредиентов. Это не «что», а «как», то есть не просто вещество, а некое непонятное нам взаимодействие — гениальный вывод.
Источник: vk.com
Источник: ai-news.ru
