لقد أظهر البروفيسور فلويد رومسبيرج وزملاؤه في معهد السيناريو الآن أن الكائن الحي أحادي الخلية الذي صمموه يمكنه الاحتفاظ إلى الأبد بزوج القاعدة الاصطناعي أثناء انقسامه.
يحتوي الكود الوراثي للحياة على أربع قواعد طبيعية. تتزاوج هذه القواعد لتكوين "زوجين أساسيين" - على جانبي سلم الحمض النووي - ويتم إعادة ترتيبهما ببساطة لتكوين مخلوقات مختلفة: البكتيريا والفراشات وطيور البطريق والبشر. هناك أربع قواعد مسؤولة عن الحياة كلها كما نعرفها.
أعلن العلماء في معهد سكريبس للأبحاث (TSRI) عن تطوير أول كائن اصطناعي شبه مستقر بناءً على أبحاثهم في عام 2014.
في دراستهم عام 2014 حيث نجحوا في تصنيع زوج من قواعد الحمض النووي، أنشأ الباحثون بكتيريا جديدة تستخدم القواعد الطبيعية الأربعة (تسمى: AT وC وG)، ولكنها تحتوي أيضًا على زوج من القواعد الاصطناعية تسمى X وY في الكود الوراثي لها.
لقد أظهر البروفيسور فلويد رومسبيرج وزملاؤه من معهد السيناريو الآن أن الكائن الحي أحادي الخلية الذي صمموه يمكنه الاحتفاظ بزوج القاعدة الاصطناعية إلى الأبد عندما ينقسم. نُشرت الدراسة في 23 يناير 2017 في النسخة الإلكترونية من مجلة PNAS.
يقول رومسبيرج، المؤلف الرئيسي للدراسة: "لقد بنينا هذا الكائن الحي بشكل أشبه بالكائن الحي". في حين أن الاستخدامات العملية لمثل هذا الكائن لا تزال بعيدة المنال، يقول الباحثون إن عملهم يمكن استخدامه لإنشاء خصائص جديدة في الكائنات وحيدة الخلية التي ستلعب دورًا مهمًا في اكتشاف الأدوية والتطبيقات الأخرى.
بناء كائن حي فريد من نوعه
عندما أعلن رومسبيرج وزملاؤه عن تطوير قواعد X وY في عام 2014، أظهروا أيضًا أن بكتيريا الإشريكية القولونية المهندسة يمكن أن تحتوي على مثل هذا الزوج الأساسي الاصطناعي في شفرتها الجينية. ما لم تتمكن هذه البكتيريا من فعله هو الاحتفاظ بالزوج الأساسي الجديد في شفرتها الجينية إلى أجل غير مسمى أثناء تقسيم الخلية. لقد تم دفع أزواج القاعدة X و Y جانبًا بمرور الوقت مما أدى إلى الحد من الطرق التي يمكن للكائن الحي من خلالها استخدام المعلومات الإضافية الموجودة في الحمض النووي الخاص به.
وقال رومسبيرج: "ليس من المفترض أن يكون الجينوم الخاص بنا مستقرًا ليوم واحد فقط". "يجب أن يكون الجينوم مستقرًا طوال الحياة. إذا كان الكائن شبه الاصطناعي سيصبح كائنًا حيًا حقًا، فيجب أن يكون قادرًا على الحفاظ على هذه المعلومات بشكل مستقر."
بالتعاون مع الطالب البحثي يورك تشانغ وبريان لامب، زميل ما بعد الدكتوراه في مختبر رومسبيرج نيابة عن جمعية السرطان الأمريكية في ذلك الوقت، ساعدوا في تطوير وسائل لكائن وحيد الخلية للحفاظ على زوج القاعدة الاصطناعي.
أولاً، قام تشانغ ولامب بتحسين الأداة الجزيئية المعروفة باسم ناقل النوكليوتيدات، والتي تنقل المواد الضرورية إلى زوج من القواعد الاصطناعية بحيث يمكن نسخها خارج غشاء الخلية. وأوضح تشانغ: "الناقل الذي استخدموه في دراسة عام 2014، لكنه جعل المخلوق شبه الاصطناعي مريضا للغاية". اكتشف الباحثون كيف يمكن تكييف الناقل للتغلب على المشكلة وتسهيل نمو المخلوق وانقسامه مع الحفاظ على قاعدتي X وY.
بالإضافة إلى ذلك، قام الباحثون بتحسين نسخة سابقة من قاعدة Y. كانت قاعدة Y الجديدة عبارة عن جزيء مختلف كيميائيًا يمكن للإنزيمات التي تصنع جزيئات الحمض النووي أثناء النسخ التعرف عليها. وهذا جعل من السهل على الخلايا نسخ زوج القاعدة الاصطناعي.
استخدام جديد لـ CRISPR-Cas9
أخيرًا، طور الباحثون نظام "التدقيق الإملائي" للكائن الحي باستخدام تقنية CRISPR-Cas9، وهي أداة شائعة بشكل متزايد تستخدم أيضًا في تجارب تحرير الجينوم البشري. ولكن بدلاً من تحرير الجينوم، استفاد الباحثون من الدور الأصلي لـCRISPR-Cas9 في البكتيريا.
نشأت الأداة الجينية كريسبر-كاس9 في الاستجابة المناعية للبكتيريا. عندما تواجه البكتيريا تهديدًا، مثل فيروس، فإنها تأخذ أجزاء الجينوم من الفيروس الغازي وتصيبها بالجينوم الخاص بها. وفي وقت لاحق، يمكنه استخدام الجينات المصابة لتوجيه الإنزيم لمهاجمة الغازي في حالة عودته.
ومن خلال معرفة ذلك، قام الباحثون بهندسة كائنهم للتعرف على التسلسل الجيني بدون X وY باعتباره غازيًا أجنبيًا. سيتم تدمير الخلية التي لا تحتوي على X وY، مما يترك للعلماء مخلوقًا يمكنه التمسك بالقواعد الجديدة. وبذلك أعطوا الكائن مناعة ضد فقدان قاعدة الأزواج غير الطبيعية. وقال لامب، الذي يعمل الآن كعالم أبحاث في شركة Vertex Pharmaceuticals: "لقد تمكنا من معالجة المشكلة على المستوى الأساسي".
كان الكائن شبه الاصطناعي قادرًا على الاحتفاظ بزوجي X وY بعد 60 انقسامًا، مما دفع الباحثين إلى الاعتقاد بأنه يمكنه الاحتفاظ بالزوج الأساسي إلى أجل غير مسمى.
وفقا لرومسبرج. "يشير النجاح إلى أن جميع عمليات الحياة يمكن أن تخضع للتلاعب."
أساس للبحوث المستقبلية
يؤكد رومسبيرج أن البحث تم إجراؤه فقط على الكائنات وحيدة الخلية، ولا ينوون استخدامه في الكائنات الأكثر تعقيدًا. ووفقا له، فإن عدد الطلبات الحالية لتطويره هو صفر في هذا الوقت. حتى الآن، لم يتمكن العلماء إلا من جعل الكائن الحي يخزن المعلومات الوراثية. في الخطوة التالية، يخطط الباحثون للتحقيق في كيفية نسخ الشفرة الوراثية الجديدة إلى الحمض النووي الريبي (RNA)، وهو الجزيء المسؤول عن ترجمة الحمض النووي إلى بروتينات. يقول تشانغ: "يضع البحث الأساس لما يتعين علينا القيام به للمضي قدمًا".
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 15
يرجى تصحيح الأخطاء الإملائية الخاصة بك. المعهد اسمه سكريبس
أعتقد أن يهودا على حق، ما الذي يمنع التطور التطوري لهذا الكائن من أن يصبح بكتيريا مفترسة تهاجم الخلايا البشرية وتدمرها؟
ولم أجد تعريفا أو مفهوما منظما لـ "الحياة" في المقال، ولا يبدو أن الباحثين أنفسهم يرغبون في تقديم مفهوم أو تعريف في هذا الشأن. ربما يكون هذا هو السبب وراء عدم تحدث الباحثين في المقالة نفسها عن حيوان معدل وراثيًا، بل عن حيوان "شبه اصطناعي"، أو "أشبه بالحيوان".
يبدو أنها آلة بيولوجية اصطناعية - متطورة ولكنها لا تزال آلة.
يهودا مكتوبة بشكل صريح على أساس X و Y. قم بالبحث في الصفحة
سيد يهودا، لديك خطأ،
هذا هو الجهاز المناعي للبكتيريا ضد الغزاة الأجانب...
آلية داخلية لغشاء الخلية، فقط ضد الغازي بدون أساسي - X,Y
واستهدف الباحثون أن يدمر الكائن الحي نفسه.
وبهذه الطريقة لن يتمكن الفيروس من إنتاج أخطاء في جينوم الكائن الحي
وتعطيل النسخ الأساسية المستقبلية.
أعتقد أنه كان لدينا بالفعل بكتيريا صناعية واحدة، أليس كذلك؟
https://www.hayadan.org.il/the-first-artificial-bacterium-and-the-foloowers-2205101
لورم، ليس من المؤكد أن الشفرة الوراثية متدهورة. من المعروف، على سبيل المثال، أن الكودونات المترادفة يمكن أن تؤدي إلى تأثير ظاهري مختلف. اكتشف الباحثون أنه يشارك في التحكم الجيني والتعبير.
وبالطبع - يتم طرح السؤال اللاهوتي والغائي الشهير: هل تشكل مثل هذه البكتيريا التي ابتكرها العلماء دليلاً على التخطيط أم على عملية طبيعية؟ لكن تلك قصة أخرى..
في الواقع، يهودا، لم يتم ذكر ذلك صراحة، ولكن في رأيي كان هذا هو القصد. ومن يعرف غير ذلك فمرحبا به للتصحيح.
يبدو لي أنه من الأفضل تطوير أحماض أمينية جديدة ودمجها في بروتينات جديدة تقوم بأشياء رائعة. في نهاية المطاف، يتحلل كود الحمض النووي، ويوجد ما يكفي من الكودونات ثلاثية القواعد التي تترجم إلى نفس الأحماض الأمينية، لذلك ليست هناك حاجة لقواعد جديدة، أو حتى التحول إلى كودونات رباعية القواعد.
سنوفكين، المقال لا يتحدث عن انتحار الخلايا التي تحتوي على XY بل عن تدمير الخلايا التي لا تحتوي على XY وللتذكير فإن خلايا جسم الإنسان لا تحتوي على XY وستكون مرشحة للتدمير.
يرجى الرد بلطف.
يهودا سابدارمش
بداية، ليس من الواضح لماذا يجب تطوير زوج إضافي من القواعد. ففي نهاية المطاف، يتكون التنوع الكامل للحياة على الأرض من القواعد الأربع. هل الباحثون متقدمون إلى هذا الحد لدرجة أنهم يخططون لتطوير إنتاج معقد للغاية لدرجة أنه يحتاج إلى زوج أساسي اصطناعي آخر؟
ودعهم يبدأون في إنتاج الحمض النووي من الصفر حسب المثال الموجود.
فيما يتعلق بما يخيف ابننا يهودا - في البداية اعتقدت أنه غبي جدًا، لكن كلما فكرت في كيفية أن أشرح له مدى غباءه، أدركت أنه ليس من السهل شرحه...
إذا فهمت بشكل صحيح، فإن الأمر يتعلق في الواقع بتنشيط الجهاز المناعي للبكتيريا ضد نفسها، بحيث إذا لم تحتوي على XY فإنها تقتل نفسها. وهو بالطبع لا يشكل تهديدًا لأي كائن حي 🙂
لانتي: لقد قمت ببساطة بنقل ما كتب في المقال وهو لا يتحدث عن الكروموسومات. ويقف وراء كلامي في الرد الأول.
يهودا
يهودا، أنت في حيرة من أمرك. ليست كروموسومات x وy بل قواعد جديدة لا وجود لها في أي حمض نووي وتسمى بذلك
مخيف!، وخاصة الجملة التالية التي تظهر في المقال: "صمم الباحثون كائنهم الحي ليتعرف على التسلسل الجيني بدون X وY باعتباره غازيًا أجنبيًا. وخلص الاقتباس إلى أن الخلية التي لا تحتوي على X وY سيتم تدميرها. أي أن الفيروس الاصطناعي المذكور أعلاه سوف يتعرف بسهولة على كل الإنتاج الحي اليوم كجسم غريب ويدمره! . أقترح أن نكون حذرين مع البحث!. ومن المثير للاهتمام أنه لم تكن هناك إشارة إلى هذا في المقال.
يرجى الرد بلطف.
سابدارمش يهودا
مخيف!، وخاصة الجملة التالية التي تظهر في المقال: "صمم الباحثون كائنهم الحي ليتعرف على التسلسل الجيني بدون X وY باعتباره غازيًا أجنبيًا. وخلص الاقتباس إلى أن الخلية التي لا تحتوي على X وY سيتم تدميرها. أي أن الفيروس الاصطناعي المذكور أعلاه سوف يتعرف بسهولة على كل الإنتاج الحي اليوم كجسم غريب ويدمره! . أقترح أن نكون حذرين مع البحث!. ومن المثير للاهتمام أنه لم تكن هناك إشارة إلى هذا في المقال.
يرجى الرد بلطف.