Nove stopničke na poti do uporabnih sintetičnih bitij

Po tem, ko so ameriški znanstveniki lani predstavili prve umetne biorobote, so jih raziskave ponesle v presenetljivo smer, saj so ugotovili, da se žabje zarodne matične kožne celice kar same organizirajo v avtomate, ki se znajo gibati in se odzivajo na okolico, v omejeni meri pa tudi prehranjujejo. Medtem je skupina z inštituta J. Craiga Venterja naposled uspela izpopolniti svoje sintetične celice z najkrajšim možnim genskim zapisom tako, da se zdaj pravilno delijo.

Lanskega januarja so raziskovalci z ameriških univerz Tufts, Vermont in Harvard razkrili organske robotke, ki so jih poimenovali xenobots. Naziv prihaja od izvora zarodnih matičnih celic, iz katerih so bili zgrajeni in ki so jih pobrali iz zarodkov žabe vrste Xenopus laevis. Šlo je za navdušujoč premik v grajenju sintetičnih bioloških robotov, saj so se ksenobotki znali gibati s trzanjem preprostega tkiva iz celic srčne mišice, nosili tovor in se ob poškodbi deloma celo samoobnavljali. Znanstveniki so jih obenem sestavili po navodilu strojnega algoritma, ki je predvidel, katere kombinacije kožnih in mišičnih matičnih celic bi lahko gradile smiselno in delujočo celoto. Hkrati pa se takšni avtomati ne znajo razmnoževati in nimajo živčevja, s čimer se izognejo kočljivim etičnim dilemam.

Zdaj je skupina v reviji Science Robotics predložila naslednje poglavje raziskav, ki pa niso šle v povsem predvideno smer. Pri preizkušanju različnih kombinacij celic so namreč ugotovili, da mišičja za gibanje pravzaprav sploh ne potrebujejo, saj so se kožne matične celice spontano organizirale v krogelne strukture, ki so se premikale na samosvoj način - uporabile so nitkaste migetalke (cilije), ki sicer običajno na žabji koži skrbijo za enakomerno razporejanje sluzi. To pomeni: žabje kožne celice so, ko so jih pahnili v drugačne razmere od običajnih, za enega od svojih sestavnih delov spontano našle novo nalogo, kar je vznemirljivo odkritje za biologijo nasploh. Ksenoboti druge generacije sami na sebi živijo nekaj dni dlje kot predhodniki - do dva tedna - in jih je moč tudi nekaj mesecev načrtno hraniti, pri čemer rastejo, a niso sposobni napraviti omembe vrednih novih struktur. Je pa zanimivo, da imajo skupine tudi delno sposobnost samoorganizacije v roje. Strokovnjaki še vedno upajo, da bomo takšne avtomate lahko uporabljali za čiščenje onesnaženj in dostavo zdravil v telo ter diagnostiko. V ta namen so v nove biorobotke z injeciranjem mRNA spravili na svetlobo občutljivo beljakovino, ki je služila kot uporaben detektor. Raziskave naj šle v prihodnosti predvsem v to smer: raznorazne sposobnosti zaznave in "pomnjenja".

Za drugo novico s področja sintetičnega življenja so tudi poskrbeli stari znanci, namreč z inštituta J. Craiga Venterja, ki so leta 2010 razvpito sestavili prvo umetno celico. Naslednja etapa v njihovem trudu je bila sestava celice z najkrajšim možnim genskim zapisom, ki bi še bila zmožna normalnega delovanja. Tako so pred petimi leti pokazali celico, proizvedeno iz bakterije vrste Mycoplasma, s samo 473 ključnimi geni. Znala je početi praktično vse, kar od celic pričakujemo - toda pri delitvi je proizvajala naraščaj neenake velikosti. Zdaj so naposled našli sedmerico manjkajočih genov, ki skrbijo za normalno delitev, kar so popisali v reviji Cell. Namen takšnih raziskav je dognati tiste najnujnejše elemente v dednini, ki kritično določajo osnovne življenjske procese, s čimer bomo izvedeli več tako o naravi razvoja življenja kot tudi o možnih mehanizmih vplivanja na te procese.