Ruchome miniformy sztucznego życia

Japońscy badacze stworzyli najmniejszą i najprostszą istniejącą ruchomą formę życia. Syntetycznym bakteriom o bardzo prostym genomie, które dotąd umiały tylko rosnąć i dzielić się, wszczepili siedem białek, które umożliwiają im poruszanie się ruchem spiralnym.

30.11.2022Aktualizacja: 07.12.2022Opublikował: RK

Źródłem wszelkiego poruszania się i przemieszczania istot biologicznym są ruchy komórek. Wydaje się, że ruch każdego stworzenia dałoby się sprowadzić do opisu ruchu jego komórek – każdej z osobna i działających wspólnie. Niestety, póki co niewiele wiemy o przyczynach ruchliwości komórek i o tym jak w ogóle powstała w toku ewolucji zdolność do przemieszczania się.

Badacze z japońskiego Osaka Metropolitan University postanowili przetestować genetyczne i komórkowe podstawy poruszania, sprawdzając je na sztucznych mikroorganizmach. Genetycy posłużyli się rozpoznanymi już wcześniej genami bakterii Spiroplasma, drobnoustroju w kształcie spirali poruszającego się ruchami przypominającymi ruch korkociągu. Dzięki temu, że wcześniej zidentyfikowano konkretne geny, które odpowiedzialne są u tych bakterii za ruch, to możliwe było ich syntetyczne przygotowanie i wprowadzenie do DNA sztucznej bakterii.

Ta sztuczna bakteria, w całości i od podstaw stworzona w laboratorium, nosi nazwę syn3 i zaprojektowana została w oparciu o genom naturalnie istniejącej bakterii Mycoplamsa. Syn3 jest zaprojektowana tak, żeby funkcjonować jak żywa istota z najmniejszym możliwym zestawem genów. DNA syn3 umożliwiają jej tylko podział i wzrost. Żeby mogła się jeszcze poruszać, potrzeba było dokładnie siedmiu nowych białek wprowadzonych do genomy syn3.

– Badanie najmniejszej na świecie bakterii, za pomocą najmniejszego funkcjonalnego aparatu motorycznego, może zostać wykorzystane do opracowania ruchu dla mikrorobotów naśladujących komórki lub silników białkowych – powiedział profesor Makoto Miyata z Graduate School of Science Osaka Metropolitan University, współautor badań.

Genetyczne przeprojektowanie syntetycznej bakterii syn3 sprawiło, że zmieniła ona swój normalny kulisty kształt w spiralną helisę, która była w stanie pływać, odwracając kierunek helisy, tak jak robi to bakteria Spiroplasma. Dalsze badania pokazały, że nawet tych siedem genów to nadmiar – wystarczyło dodanie zaledwie dwóch z nich, aby syn3 był zdolny do minimalnego pływania.

– Można powiedzieć, że nasz pływający syn3 jest„ najmniejszą mobilną formą życia”, zdolną do samodzielnego poruszania się – powiedział profesor Miyata. – Oczekuje się, że wyniki tych badań przyczynią się do lepszego zrozumienia ewolucji i pochodzenia ruchliwości komórek.

Badania opublikowano w czasopiśmie "Science Advances".

Badania: Hana Kiyama et al, Reconstitution of a minimal motility system based on Spiroplasma swimming by two bacterial actins in a synthetic minimal bacterium, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abo7490. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abo7490

Opracowano na podstawie artykułu Smallest mobile lifeform created opublikowanego na portalu Phys.org.