Яд в генах: Синтетическая наследственность

Искусственно получена бактерия, использующая в составе своей ДНК вещество, токсичное для других организмов.

Генетическая информация в ДНК хранится в виде последовательности из четырех видов азотистых оснований – аденина (А), цитозина (Ц), гуанина (Г) и тимина (Т). Немецким же ученым во главе с Рупертом Матцелем
http://www.biologie.fu-berlin.de/arbeitsgruppen/mikrobiologie/ag_mutzel/personen/professoren/rupert_mutzel/index.html
(Rupert Mutzel) удалось создать искусственный организм, которому тимин не требуется – вместо него в ДНК используется 5-хлорурацил, вещество, для других организмов просто токсичное.


Исходным материалом для ученых послужили бактерии E.coli, любимый инструмент генных инженеров, о котором мы писали в статье «Волшебная палочка». К ним был применен подход, который условно можно назвать «ускоренной направленной эволюцией».


Крупные популяции клеток выращивались в присутствии 5-хлорурацила, в концентрациях, еще не приводящих к летальному исходу. Это способствовало селекции тех форм бактерий, которые все более устойчивы к присутствию ядовитого соединения. По мере увеличения числа таких бактерий ученые увеличивали и концентрацию 5-хлорурацила. Параллельно снижалась концентрация в питательной среде тимина – а использованные в эксперименте штаммы были неспособны самостоятельно его синтезировать и требовали постоянной подпитки этим жизненно важным соединением.


Спустя порядка 1 тыс. поколений был получен уникальный штамм, который оказался способен не просто жить в отсутствие тимина и в присутствии 5-хлорурацила, но и использовал последний в качестве замены тимина в составе собственной ДНК. Говоря поэтическим языком, яд стал жизнью.


Ученые провели детальный анализ генома новой бактерии и выявили большое число мутаций, которые потребовались для столь необычной и сложной адаптации, и теперь им предстоит оценить вклад каждой из них в биохимию нового штамма.


Работа служит замечательным примером тому, как делает первые шаги совершенно удивительная область науки – ксенобиология, которая исследует не существующие на Земле формы жизни и порой пытается создать их самостоятельно. Интересно, как далеко она зайдет в будущем.