Эра синтетической жизни: первая клетка с искусственным геномом
Содержание
Шаг к искусственной жизни
Специалисты из Института Крейга Вентера в Калифорнии сумели «оживить» бактерию, заменив её геном на чужой. Получившиеся организмы прозвали «зомби‑клетками»: сначала бактерию «убивали», а потом возвращали к жизни с новым генетическим кодом. В будущем эта технология позволит создавать микроорганизмы с заданными свойствами — например, такие, которые будут производить лекарства, экологически чистое топливо или перерабатывать пластик. Раньше учёные уже пытались делать подобные клетки, но сталкивались с трудностями. Теперь найден способ их преодолеть.
В 2010 году исследователи впервые смогли внедрить синтетический геном в живую бактерию. Но метод работал только с одним типом бактерий — микоплазмами. Когда учёные пытались применить его к другим микроорганизмам, ничего не получалось. Проблема была в естественном механизме, который есть у большинства живых клеток, — гомологичной рекомбинации. Представьте, что вы хотите полностью заменить содержимое жёсткого диска компьютера. Но вместо этого система берёт лишь небольшой фрагмент новых данных и вставляет его в старые файлы, а остальное удаляет. Примерно так же поступали и бактерии: вместо замены всего генома они встраивали в него лишь маленький кусочек — например, ген устойчивости к антибиотику. Из‑за этого возникала путаница. После эксперимента на питательной среде с антибиотиком вырастали колонии бактерий. Учёные думали, что это новые клетки с искусственным геномом. Но проверка показывала: это были старые бактерии, просто немного изменённые.
Чтобы добиться полной замены генома, нужно было сначала «выключить» собственный геном бактерии, в которую внедряют новый код. Но обычные способы «убить» бактерию — например, облучить радиацией или обработать кислотой — не подходили. Они разрушали не только ДНК, но и другие важные части клетки. А без них бактерия не смогла бы «прочитать» новый геном и начать работать по нему. Учёные нашли другой способ — избирательно повредить только ДНК, оставив остальные части клетки целыми. Для этого они использовали специальное химическое вещество — митомицин C. Оно действует так: находит определённые участки в молекуле ДНК и «склеивает» две её нити между собой. Из‑за этого клетка теряет способность делиться и копировать свой геном — то есть становится «мёртвой». Но все остальные механизмы внутри неё остаются рабочими. Эксперименты показали: если обработать бактерию Mycoplasma capricolum митомицином C в правильной дозировке (2,5 микрограмма на миллилитр) в течение двух часов, её собственный геном полностью выходит из строя. При этом клеточный аппарат, отвечающий за производство белков, остаётся целым и готовым к работе. Чтобы убедиться, что метод универсален, учёные попробовали другое вещество — псорален. Оно тоже склеивает нити ДНК, но активируется только под ультрафиолетом. Результаты оказались такими же.
Как проходит пересадка генома?
После обработки митомицином учёные получили «мёртвые» бактерии Mycoplasma capricolum. В них внедрили искусственный геном JCVI‑syn1.0 — хромосому другого вида (Mycoplasma mycoides). Чтобы большая молекула ДНК смогла проникнуть внутрь клетки, её мембрану сделали более проницаемой с помощью хлорида кальция и полиэтиленгликоля.
Поскольку исходный геном был уже «выключен», бактерия не могла его использовать. Вместо этого она начала работать с новым кодом: её ферменты стали считывать информацию из искусственного генома и производить белки, которые он кодирует. Клетка ожила, но уже с другим набором инструкций.
Важное преимущество нового метода — отсутствие необходимости использовать антибиотики для отбора успешных клеток. Раньше без них было не обойтись: на чашках Петри вырастал сплошной слой старых бактерий, среди которых сложно было найти те, что получили новый геном. Теперь же исходные клетки были заранее «убиты», поэтому на обычной питательной среде росли только те, что успешно приняли синтетическую ДНК. Чтобы убедиться, что эксперимент удался, учёные заранее встроили в искусственный геном специальный ген lacZ. Бактерии с ним при контакте с определённым веществом окрашиваются в синий цвет. Все выросшие колонии оказались синими. Дополнительная проверка с помощью ПЦР (метода, позволяющего выявить конкретные участки ДНК) подтвердила: в клетках нет следов старого генома — только новый, синтетический.
Эффективность метода выросла впечатляюще: раньше успешная пересадка происходила примерно в одном случае на 150 миллионов клеток. Теперь — в одном случае на 288 клеток. То есть процедура стала более чем в 500 000 раз эффективнее.
Что это даёт?
Эксперимент показал: чтобы «оживить» клетку с новым геномом, не нужна полностью функциональная бактерия. Достаточно, чтобы в ней сохранились механизмы, отвечающие за чтение генетической информации и производство белков. Сама же граница между «живым» и «неживым» оказалась не такой чёткой, как считалось раньше. На практике это означает, что теперь учёные могут создавать универсальные «пустые» клетки — своего рода заготовки без собственной ДНК. В них можно будет внедрять любые генетические последовательности, спроектированные в лаборатории.
Такие технологии откроют путь к созданию «мини‑заводов» из микроорганизмов:
- в медицине — для производства сложных белков и новых антибиотиков;
- в промышленности — для синтеза экологически чистого топлива или переработки пластика;
- в экологии — для очистки загрязнённых территорий.
Открытие не просто решает давнюю проблему биологов, но и приближает нас к возможности конструировать живые системы с той же точностью, с какой инженеры собирают сложные устройства.
Подготовлено по материалам с сайта: https://naukatv.ru/news/sozdana_pervaya_zhivaya_iskusstvennaya_bakteriya_iz_nezhivykh_chastej
18 просмотров · 20.04.2026
Прорыв в лечении синдрома Дауна
Впервые в истории удалось удалить лишнюю хромосому у пациента с синдромом Дауна с помощью технологии CRISPR‑Cas9. Операция открывает новые перспективы в лечении генетических заболеваний — но одновременно порождает острые этические вопросы. Разбираемся, как это стало возможным, каких результатов удалось добиться и что ждёт медицину в ближайшем будущем.
DOOM запустили на человеческих нейронах
Живые человеческие нейроны научились играть в DOOM. В лаборатории Cortical Labs биологический процессор освоил культовый шутер — и это не трюк, а шаг к принципиально новым вычислительным системам. Как клетки без глаз и сознания «видят» трёхмерный мир и учатся побеждать — разбираемся в деталях необычного эксперимента.
Байконур вернулся в строй
С обновлённой после масштабного ремонта 31‑й площадки Байконура успешно стартовала ракета‑носитель «Союз‑2.1а» с грузовым кораблём «Прогресс МС‑33». Запуск стал символическим стартом подготовки к первой в истории России Неделе космоса. Событие знаменует возрождение ключевой стартовой площадки и открывает отсчёт до масштабного национального праздника, приуроченного к 65‑летию полёта Юрия Гагарина. Корабль доставит на орбиту более 2,5 тонн грузов, включая оборудование для уникального научного эксперимента.
Цифровое бессмертие уже здесь
Бессмертие перестаёт быть философской абстракцией и становится инженерной задачей. Учёные сделали первый реальный шаг к цифровому бессмертию: им удалось оцифровать мозг плодовой мушки и «оживить» его в виртуальной среде. Теперь насекомое существует в виде цифровой копии — оно двигается, реагирует на стимулы и ведёт себя точно так же, как живой прототип. Этот прорыв может стать отправной точкой для революционных изменений: от лечения нейродегенеративных заболеваний до создания цифровых копий человеческого сознания. Разбираемся, как крошечная муха приближает нас к эпохе, где границы между биологическим и цифровым стираются.
Где живут самые умные люди на Земле?
Международный проект International IQ Test опубликовал ежегодное обновление рейтинга стран по среднему уровню коэффициента интеллекта. Итоги основаны на данных международного реестра IQ по состоянию на начало 2026 года. В исследовании участвовали 1 212 714 человек из 137 стран и территорий, которые выполняли одинаковые задания. Тест был вдохновлён форматом прогрессивных матриц Равена — невербального метода оценки рассуждения, разработанного с учётом культурной нейтральности.
Лондонское Королевское общество
28 ноября 1660 года в Лондоне двенадцать джентльменов, входивших в неформальный кружок под названием «Любители наук», документально зафиксировали решение создать новую организацию — «Коллегию для развития физико-математического экспериментального знания». Спустя два года после основания, в 1662 году, замысел лондонских учёных получил высшее подтверждение. Король Карл II подписал хартию об учреждении под своим патронатом Лондонского Королевского общества.
Рыжие без даты
6 сентября, в начале осени, когда природа окрашивает листву в оттенки медного золота и теплой охры, во многих странах мира вспоминают о людях с рыжим цветом волос. История праздника начинается с вопроса: когда же именно следует поздравлять рыжеволосых людей? В различных источниках встречаются разные даты, и каждая имеет свои основания. В США ежегодно отмечают Национальный день рыжих 5 ноября. В отдельных странах существует упоминание о Всемирном дне рыжих, который приходится на 26 мая. Наконец, есть Международный день рыжих людей — 8 сентября. Отсутствие единой даты становится символом многообразия — праздника, который проявляется там, где его готовы поддерживать. В России День рыжих чаще отмечают 6 сентября.
Небо раскололось над Сибирью
30 июня 1908 года в безлюдной сибирской тайге над Подкаменной Тунгуской вспыхнул ослепительный огненный шар. Местные жители позже рассказывали, что небо вдруг «раскололось», а над лесом появилось второе солнце. Через мгновение всё вокруг содрогнулось: ударная волна повалила деревья на площади свыше двух тысяч квадратных километров, подняла вихрь пепла и обожгла землю. Люди, находившиеся в десятках километров от эпицентра, ощущали жар, будто оказались рядом с гигантским костром. Позже учёные подсчитали: энергия взрыва достигала 40–50 мегатонн — сравнимо с мощностью самой сильной водородной бомбы. Однако ни кратера, ни фрагментов небесного тела обнаружить не удалось.
Как «Вега» покорила Венеру
11 июня 1985 года автоматическая межпланетная станция «Вега-1» достигла окрестностей Венеры. За этой сухой космической датой стояла работа тысяч инженеров и учёных, годы подготовки и отточенные до микронов расчёты. В тот день в верхних слоях атмосферы планеты, скрытой плотной завесой облаков, раскрылись зонды, впервые в истории совершившие полет в чужом небе.
Как четыре человека изменили карту Арктики
21 мая 1937 года четверо смелых людей ступили на ледяную поверхность Северного полюса, где еще не звучал человеческий голос. На дрейфующую льдину была доставлена первая в мире научная станция «Северный полюс-1». С этого момента началась история, изменившая не только отечественную науку, но и представление человечества о возможностях человека в экстремальных условиях планеты. Эта дата навсегда вписана в летопись мировых географических открытий как день, когда Арктика впервые заговорила языком фактов, измерений и наблюдений.