Mi az élet? A 20. század nagy részében ez a kérdés nem érinti a biológusokat. Az élet kifejezés a költőknek, nem pedig a tudósoknak szól, mondta Andrew Ellington szintetikus biológus 2008-ban, aki karrierjét azzal kezdte, hogy megvizsgálta, hogyan kezdődött az élet. Ellington szavai ellenére az élet származási területei és az asztrobiológiai kutatások megújították az élet értelmét. Ahhoz, hogy felismerjük egy olyan formát, amelyet az élet négymilliárd évvel ezelőtt felvethet, vagy egy olyan formát, amelyet más bolygókon is elképzelhetünk, a tudósoknak meg kell értenie, hogy valójában mi okoz valamit életben.
Az élet azonban mozgó célpont, ahogyan a filozófusok régóta rámutattak. Arisztotelész az "élet" és az "élet" különböző fogalmaknak tekintette - ez utóbbi az ő esetében a világunkban élő létező lények gyűjteménye, mint például a kutyák, a szomszédok és a bőrön lévő baktériumok. Az élet megismeréséhez meg kell vizsgálnunk az élőket; de az élet mindig térben és időben változik. Az élet meghatározásának megkísérlésekor figyelembe kell vennünk azt az életet, amelyet ismerünk és nem tudunk. Pierre Luigi Luisi, a Roma Tre Egyetem életének eredetű kutatója szerint létezik az élet, ahogy létezik, az lehet, amilyen lehet, és az az élet, ahogy csak volt. Ezek a kategóriák rámutatnak a dilemmára, amelyet a középkori misztikus filozófusok foglalkoztak. Az élet, amint észrevették, mindig sokkal több, mint él, és ezért paradox módonsoha nem lesz elérhető az élők számára. A valós élet és a lehetséges élet közötti különbség miatt az élet sok meghatározása arra koncentrál, hogy képes-e megváltozni és fejlődni, és nem pusztán az élet rögzített tulajdonságainak meghatározására korlátozódik.
Készíthető az élet laboratóriumban?
Az 1990-es évek elején, miközben Gerald Joyce, jelenleg a kaliforniai Salk Biológiai Kutató Intézetben tanácsadta a NASA-t a más bolygók életének lehetőségeiről, segített segíteni az élet egyik legszélesebb körben alkalmazott meghatározását. A kémiai darwini meghatározásnak nevezik: "Az élet önfenntartó kémiai rendszer, amely képes darwini evolúcióra." 2009-ben, évtizedes munka után, Joyce csoport kiadott egy olyan papírt, amely egy RNS-molekulát ismertet, amely képes katalizálni a saját szintézisreakcióját, hogy több másolatot készítsen a sajátjából. Ez a kémiai rendszer kielégítette Joyce életének meghatározását. De senki sem mertek élve hívni. A probléma az, hogy nem csinált semmi új vagy szokatlan dolgot.
"Egy nap ez a genom képes egy szót meglepni alkotójának - egy trükk vagy egy új lépés a szinte életében -, amelyet nem számít hallani" - írta a New York Times a teremtésről. "Ha ez megtörténne, ha velem történt, boldog lennék" - mondja Dr. Joyce. És hozzáteszi: "Nem gondolom, hogy állítanám, de él."
Joyce megpróbálja megérteni az életet azáltal, hogy egyszerű laboratóriumi rendszereket generál. A folyamat során ő és más szintetikus biológusok az élet új fajtáit testesítik meg élő formában. Az új életformák szintetizálására tett minden kísérlet arra mutat, hogy sokkal több, talán végtelenül több lehetséges életforma létezik. A szintetikus biológusok megváltoztathatják az élet fejlődését, vagy a képességeit. Munkáik új kérdéseket vet fel az élet evolúciós meghatározásával kapcsolatban. Hogyan lehet besorolni a megváltozott életet, amely egy evolúciós csúcspont termékévé vált, az evolúciós lánc megszakításának terméke?
A szintetikus biológia eredete 1977-ben nyúlik vissza, amikor Drew Andy, a szintetikus biológia egyik alapítója és a kaliforniai Stanfordi Egyetemen a biomérnöki tudományok professzora megpróbálta elkészíteni a legegyszerűbb életforma számítási modelljét: a T7 bakteriofágot, a baktériumokat fertőző vírust. coli-bacillusba. A vírus ívelt lábain lévő kristályfej olyan, mint egy földi föld, amely fölszáll a holdra és megragad egy baktériumhordozót. Ez a bakteriofág annyira egyszerű, hogy bizonyos meghatározások szerint még élőnek sem lehet nevezni. (Mint minden vírus), a szaporodásában a gazdasejt molekuláris tervezésére is támaszkodik.) A T7 bakteriofág összesen 56 gént tartalmaz, és Andy úgy gondolta, hogy lehetséges lenne olyan modellt létrehozni, amely figyelembe veszi a fág minden részét, és hogy ezek hogyan működnek együtt:egy ideális ábrázolás, amely megjósolja, hogyan fog változni a fág, ha ezen gének egyikét eltávolítják vagy eltávolítják.
Promóciós videó:
Andy a T7 bakteriofág mutánsok sorozatát építette gének szisztematikus kiiktatásával vagy helyének megváltoztatásával az apró T7 genomban. A mutáns fágok azonban nagyon rövid ideig illeszkednek a modellhez. A változás, melynek gyengüléséhez kellett vezetnie, ahhoz a tényhez vezet, hogy utódaik kétszer olyan gyorsan felhasítják az E. coli sejteket, mint korábban. Nem működött. Végül Andy rájött: "Ha a természet világát szeretnénk modellezni, akkor a természetes világot át kell írni úgy, hogy szimulálódjon." A jobb térkép keresése helyett változtassa meg a területet. Így született a szintetikus biológia területe. A programozástól kezdve hitelfelvételi módszerekkel Andy elkezdett "refaktorálni" a T7 bakteriofág genomját. Megalkotta a T7.1 bakteriofágot, egy olyan életformát, amelyet úgy terveztek, hogy az emberi elme könnyebben értelmezhető legyen.
A T7.1 fág egy példa az úgynevezett túl-darwini életre: egy olyan életre, amelynek létezése az emberi tervezésnek, nem pedig a természetes szelekciónak köszönhető. Az olyan biofejlesztők, mint Andy, az életet kétféleképpen tekintik: egyrészről fizikai, másrészt információs szerkezetként. Az elméletben az élet ideális megjelenítésének láthatatlan átmenetet kell aktiválnia az információ és az anyag, a formatervezés és a megvalósítás között: néhány DNS betű megváltoztatása a számítógép képernyőjén, egy organizmus kinyomtatása a terv szerint. Ezzel a megközelítéssel az evolúció azzal fenyeget, hogy megrontja a mérnök terveit. A biológiai tervezés megőrzése megkövetelheti, hogy a tervezett szervezet nem tud szaporodni vagy fejlődni.
Éppen ellenkezőleg, Joyce vágya, hogy meglepje molekuláival, azt sugallja, hogy az evolúció megnyitásának képessége - „találékony, mindenható, korlátlan” - az élet legfontosabb kritériuma. Ezen gondolatnak megfelelően Joyce az életet olyan genetikai rendszerként definiálja, amely több információt tartalmaz, mint amennyi ahhoz szüksége van, hogy az életbe lépjen. De ennek a meghatározásnak megfelelően, ha két azonos, eltérő történelemű rendszert veszünk fel - az egyiket tervezték meg, a másikat kifejlesztették -, akkor csak az utóbbit éljük; egy racionálisan megtervezett rendszer, függetlenül annak komplexitásától, egyszerűen "technológiai mű" lesz.
A tervezés és az evolúció nem mindig ellentétesek. Szintetikus biológiai projektek a racionális tervezés és az irányított evolúció keverékét alkalmazzák: mutáns sejtek gazdaszervezetét készítik - különféle verziókban - és kiválasztják a legjobbat. Noha Joyce életének új nézete magában foglalja az evolúciót, ehhez egy hosszú darwini fejlõdés helyett hirtelen megjelenésre is szükség van. A feltörekvő élet illeszkedik a hirtelen újítások kultúrájához, amelynek ötletei között szerepel egy működő rügy varázslatos megjelenése a 3D nyomtatóból. A tervezés és az evolúció akkor is összeegyeztethetőek, ha a biomérnökök a genetikai sokféleséget a jövő életformáinak tervezési elemeinek kincstárának tekintik.
Néhány szintetikus biológus számára az, hogy a misztikusok az életet meghaladó életnek hívják az utat - amely az életét meghaladja, ahogy azt tudjuk - a biológiai mérnöki eljáráson keresztül vezet. Andy az elhívását azzal a szándékkal írja le, hogy hozzájáruljon az élethez, újfajta „hihetetlen modellt hoz létre, amely virágzik és létezik”. Joyce ellentétben áll az élettel és a technológiával egy alapvető termodinamikai hajlammal a rendellenességre és a pusztulásra. Milyen új formákat fog kapni az élet? Az idő fogja megmondani.
Ilya Khel