Генеральная уборка в ДНК: Ученые научили бактерию говорить на эсперанто жизни
А вы знали, что Матушка-природа, при всем нашем к ней уважении, тот еще Плюшкин? Миллиарды лет она складывала в генетический код живых существ всё, что под руку попадется, не особо заботясь об элегантности и порядке. В итоге получился эдакий чердак, забитый нужными вещами вперемешку с откровенным старьем. Но, кажется, в научном мире наконец-то появилась своя Мари Кондо, решившая навести в этом хаосе божеский порядок.
Природа-Плюшкин и ее генетический чердак 🧬
Вся эта эпопея, достойная пера Жюля Верна и саркастических комментариев Фаины Раневской, берет свое начало в далеком 1966 году. Именно тогда светлейшие умы человечества обнаружили, что язык жизни — ДНК — состоит из «слов», именуемых кодонами. Каждое такое слово — это трио нуклеотидов, указывающее клетке, какую аминокислоту встраивать в будущий белок. И вот тут-то и вскрылась главная «коммунальная квартира» эволюции: на все про все природе понадобилось аж 64 таких кодона!
«Ну и что?» — спросите вы. А то, что аминокислот, из которых строятся все белки на Земле, всего 20. Получается, что разные кодоны, как синонимы в речи не очень уверенного оратора, означают одно и то же. Эволюция, подобно запасливой бабушке, рассуждала так: «А вдруг пригодится? Пусть лежит!» В итоге геном любого существа, от амебы до вас, читающего эти строки, слегка избыточен. Он работает, но не идеально. Как старый добрый «Запорожец» — едет, тарахтит, но до боли далек от аэродинамики болида «Формулы-1».
Операция «Чистый код», или Как из 64 вычесть 7
И вот, вооружившись принципом «Всё гениальное — просто!», британские ученые из Школы медицинского колледжа исследовательского совета (MRC) решили-таки провести в этом чулане генеральную уборку. «Дорогу осилит идущий!» — сказали они и начали многолетний марафон по переписыванию самого кода жизни. Их целью стала скромная, но незаменимая кишечная палочка *Escherichia coli* — настоящая рабочая лошадка микробиологии.
Процесс напоминал ювелирную работу и детективное расследование одновременно. Ученые скрупулезно проанализировали все 64 кодона и их «обязанности». Затем, как опытный редактор, вычеркивающий лишние слова из текста, они начали убирать синонимы. «Так, этот кодон у нас дублирует вон тот? В корзину! А этот встречается раз в сто лет? Туда же!» В итоге, после титанических усилий, им удалось сократить генетический алфавит бактерии до невиданных 57 кодонов. (Прим. ред.: Мы так же пытаемся делать с папкой «Разобрать» на рабочем столе, но пока не так успешно). На свет появилось существо с кодовым именем Syn57 — полностью искусственный, но абсолютно живой организм.
Знакомьтесь, Syn57: спартанец от мира микробов 💪
И что же это за зверь такой, спросите вы? Представьте себе спартанца в мире изнеженных сибаритов. Syn57 — это само воплощение минимализма и эффективности. Его геном чист, лаконичен и оптимизирован. Но главная его суперсила не в эстетике. Сократив количество «слов» в генетическом языке, ученые сделали эту бактерию неуязвимой для многих вирусов!
Вирусы-бактериофаги — это хитрые взломщики. Они проникают в клетку и заставляют ее производить вирусные копии, используя для этого клеточные «инструкции» — те самые кодоны. Но что, если вирус в своей программе использует кодон, который из генома бактерии Syn57 попросту вычищен? Правильно! Его «вредоносный код» превращается в бессмысленный набор букв. Клетка его просто не понимает. Это как пытаться завести машину ключом от другой квартиры — бесполезно и даже немного комично. Вирус в растерянности, бактерия живет и процветает, а ученые аплодируют стоя.
«Командовать парадом буду я!»: Новые горизонты синтетики
«Мы рождены, чтоб сказку сделать былью!» — пелось в одной известной песне, и сегодня это звучит как никогда актуально. Создание Syn57 — это не просто забавный лабораторный трюк. Это доказательство того, что человечество теперь способно не просто читать Книгу Жизни, но и вносить в нее правки. Мы можем конструировать геномы с нуля, создавая организмы с заранее заданными свойствами.
Представьте себе бактерии, которые производят уникальные лекарства или биотопливо, будучи при этом полностью защищенными от вирусных эпидемий. Или живые клетки, способные синтезировать новые, не существующие в природе полимеры. Возможности поистине головокружительные. Конечно, как с обезоруживающей прямотой заметил специалист по синтетической биологии Акос Ньергес, научное сообщество сейчас задается вечным вопросом: «Ну, создали мы этот ваш Syn57… а что, собственно, нам со всем этим великолепием теперь делать на практике?» Но в этом и есть вся прелесть науки — сначала сделать невероятное, а потом с азартом искать, куда бы это применить.
***
В конечном счете, эта история не о том, как человек «играет в Бога», пытаясь превзойти природу. Она о другом. Она о нашем неутолимом любопытстве и стремлении к порядку. Миллиарды лет эволюция была единственным автором, пишущим великий роман жизни — иногда блестяще, иногда с опечатками и длиннотами. Теперь же у этого романа появился талантливый и очень въедливый редактор. И, судя по всему, следующие главы будут еще интереснее. Ведь кто знает, какие еще «лишние» детали скрываются в нашем собственном геноме, терпеливо ожидая своей генеральной уборки?
