Genom terkecil mengungkapkan betapa sedikit yang kita ketahui tentang kehidupan - sintetis atau nyata

Minggu ini, tim ahli biologi dipimpin oleh pelopor genomik Craig Venter menerbitkan sebuah penelitian dalam Sains yang seharusnya memukau dan menggairahkan dunia: mereka membangun bentuk kehidupan, dan mereka tidak tahu cara kerjanya. Ini adalah pencapaian luar biasa yang telah dibuat selama beberapa dekade, dan meskipun tampaknya akan mengecewakan bahwa salah satu langkah pertama kita ke bidang biologi sintetik telah membuat ketidaktahuan kita begitu jelas, kenyataannya adalah bahwa itu hanya menunjukkan ruang luar biasa tersisa untuk kemajuan. Pikirkan rekayasa genetika dan medis akan menghasilkan hal-hal kerensekarang? Tunggu saja sampai mereka mulai menjawab beberapa pertanyaan penting baru yang diangkat oleh penelitian luar biasa ini.

Ide untuk menciptakan bentuk kehidupan yang sesederhana mungkin telah terjadi pada hampir semua orang yang pernah mempelajari genetika. Ini menarik dan penting secara intuitif - apa dasar, teknologi genetika yang sangat diperlukan yang tidak dapat dilakukan oleh kehidupan? Mengetahui hal itu tidak hanya akan memberikan wawasan tentang genetika tetapi juga tentang definisi kehidupan itu sendiri. Aspek kehidupan apa yang penting, dan mana yang menyenangkan untuk dimiliki? Dan, pada tingkat yang lebih manusiawi, jika kita dapat membangun bentuk kehidupan seperti itu, maka kita dapat secara sah mengklaim memahaminya.

Setidaknya, itulah idenya, tetapi tidak berakhir seperti itu sama sekali.



Ketika tim Venter memutuskan untuk mencoba membangun mikroba dengan genom sesederhana mungkin (jumlah gen sesedikit mungkin), mereka pergi ke alam sebagai titik awal. Mulai tahun 1995, mereka bekerja untuk mengurutkan genom dari bentuk kehidupan paling sederhana yang diketahui, mendarat di mikroba yang disebut M. mycoides, dan akhirnya mentransplantasikan versi genomnya yang dimodifikasi ke dalam tubuh organisme lain, menghasilkan bentuk kehidupan baru yang layak. Ini “Syn 1.0' mikroba dipuji sebagai awal dari biologi sintetik.

Namun meskipun ini yang paling sederhana yang kita ketahui di alam, bukan berarti ini yang paling sederhana bisa jadi, jadi tim mencoba mengubah alam yang terkecil menjadi yang terkecil yang pernah ada. Mereka secara sistematis menonaktifkan gen demi gen untuk mencoba mencari tahu mana yang benar-benar diperlukan, dan kemudian mengambil bidikan terbaik mereka dalam merancang genom yang dapat hidup. Itu adalah kegagalan. Ketika mereka membangun dan menanamkan genom yang dirancang khusus, sel sintetis yang dihasilkan tidak hidup. Jelas, kami tidak memahami fungsi gen ini seperti yang kami duga.

Sebelum melanjutkan, mari kita perjelas tentang apa organisme ini - genetik aneh yang lumpuh yang tidak akan pernah bisa bertahan hidup di luar laboratorium. Tim telah dihapus apa saja gen yang dapat mereka hapus, bahkan jika penghapusan itu mengharuskan mereka untuk mengambil tindakan sebagai kompensasi. Jika sel-sel membuat nutrisi tertentu dengan Gen A, dan nutrisi itu dapat secara berguna disediakan oleh para ilmuwan di dalam cawan petri, maka gen itu keluar dan nutrisi masuk. Jadi, satu-satunya gen yang tersisa adalah gen itu perlu untuk kehidupan, bahkan di lingkungan yang paling pemaaf yang bisa dibayangkan - itulah yang disediakan oleh para ilmuwan ini.

syn sel 2Jalan untuk menciptakan sel yang layak dengan strategi metabolik yang dipreteli seperti itu adalah tipikal dari biologi baru: para peneliti beralih ke komputer, dan analisis statistik brute-force. Mereka merusak alam, fungsional M. mycoides genom menjadi delapan bagian dan mencampur dan mencocokkan segmen ini untuk melihat hasilnya pada (berpotensi) organisme hidup. Model 'design-build-test' ini menggunakan setiap tes untuk menginformasikan pilihan yang dibuat pada tes berikutnya, dan statistik mereka akhirnya mulai memilih gen yang belum pernah mereka lihat sebelumnya.

Itu menangkap beberapa gen yang sebelumnya terlewatkan meskipun melakukan kontrol yang diperlukan pada gen penting yang sebelumnya diketahui. Ia juga menemukan pasangan gen yang menjalankan fungsi esensial yang sama, jadi menghapus masing-masing gen akan memberi tahu Anda bahwa keduanya dapat dibuang sementara menghapus keduanya membuat kehidupan menjadi tidak mungkin. Pendekatan ini mengarahkan mereka untuk menghapus beberapa gen dari desain khusus mereka sebelumnya dan menambahkan sejumlah besar gen lain yang disorot oleh analisis mereka. Organisme yang muncul dari genom baru ini dinamai Syn 3.0, dan dengan laju pembelahan sekitar setiap tiga jam, itu cukup layak dibandingkan dengan mikroba serupa.

Inti dari cerita ini adalah: sejumlah besar gen yang ditambahkan ke Syn 3.0 atas perintah model komputer mereka, meskipun tampaknya penting untuk kehidupan, memiliki tidak ada fungsi yang diketahui. Genom terakhir mereka memiliki tepat 473 gen di dalamnya, dan 149 di antaranya masih misterius.

Kloning

Artinya, pada dasarnya, kebalikannya dari apa yang seharusnya diungkapkan. Dengan mengurangi jumlah gen, kita seharusnya menyederhanakan proses yang dihasilkan oleh gen tersebut, sejauh kita dapat mengatakan bahwa kita memahami proses tersebut. Sebaliknya, yang kami ungkapkan hanyalah seberapa banyak kami jangan tahu, tapi setidaknya ide itu tidak lagi abstrak; dalam pengertian genetik murni, kami hampir mencapai 324/473 = 68,5% sepenuhnya menjawab iterasi yang sangat sederhana dari pertanyaan inti biologi.

watson sedang menunggu

Pionir Genomics James Watson (kiri) dan Craig Venter (kanan).

Mendapatkan versi Syn 3.0 yang sepenuhnya berkarakter bisa memakan waktu satu tahun, atau satu dekade, atau lima dekade - tidak satu pun dari garis waktu ini yang akan mengejutkan saya. Tapi begitu kita sampai di sana, pada dasarnya kita akan memiliki bentuk kehidupan yang kita pahami pada tingkat genetik, sebuah fondasi untuk dibangun. Itulah yang jauh lebih baik bagi kita sebagai spesies, saya berpendapat: membangun dari yang diketahui menjadi ruang kemungkinan kosong, daripada menggali dari yang diketahui menjadi yang tidak diketahui konkret.

Begini kemungkinannya: Pertama, Syn 3.0 akan merevolusi sains dengan bertindak sebagai perancah yang semakin berkarakteristik untuk merancang eksperimen baru dan menandai fungsi untuk 149 gen yang tersisa. Kemudian, setelah semua atau sebagian besar dari mereka dipahami, Syn 3.0 (atau lebih mungkin 12.0, atau sesuatu) akan merevolusi sains lagi dengan membiarkan ahli biologi secara perlahan dan sistematis melangkah keluar dari inti 473 gen. Pada titik itu, kita akan membuat kehidupan rekayasa dalam arti yang benar-benar disengaja, secara harfiah menggunakannya sebagai alat mekanis.

Dari sana, sama sekali tidak ada yang bisa memprediksi kemana kita akan pergi.

Copyright © Seluruh Hak Cipta | 2007es.com