Biologia syntetyczna stanowi połączenie biologii molekularnej i inżynierii genetycznej, której celem nadrzędnym jest tworzenie sztucznych systemów biologicznych wzorowanych na naturalnych formach życia. Biologia syntetyczna kładzie duży nacisk na wykorzystanie modelowania matematycznego do przewidzenia zachowania się układu oraz optymalizacji jego działania.
Naukowcy z Osaka City University, Osaka Metropolitan University i Bioproduction Research Institute dokonali przełomu w biologii syntetycznej, tworząc najmniejszą ruchomą sztuczną formę życia. Opisano ją w czasopiśmie Science Advances.
Czytaj też: To nie miało prawa się wydarzyć! Dziwne bakterie organizują się jak rośliny czy ludzie
Prof. Makoto Miyata z Osaka Metropolitan University mówi:
Studiowanie najmniejszej na świecie bakterii z najmniejszym funkcjonalnym aparatem motorycznym może być wykorzystane do opracowania ruchu dla mikrorobotów naśladujących komórki lub silników opartych na białkach.
Jak wprawić w ruch syntetyczną bakterię?
Wykorzystując inżynierię genetyczną, japońscy naukowcy wprowadzili do syntetycznej bakterii JCVI-syn3B siedem białek, które są bezpośrednio zaangażowane w ruch Spiroplasma eriocheiris. Warto podkreślić, że bakterię JCVI-syn3B zaprojektowano w taki sposób, aby miała najmniejsze możliwe genomowe DNA. To oznacza najmniejszą potrzebną liczbę genów, których mikroorganizm potrzebuje do przeżycia.
Osiągnięcie japońskich uczonych jest kolejnym ważnym krokiem w rozwoju biologii syntetycznej. W 2016 r. zespół naukowców z J. Craig Venter Institute (JCVI) stworzył JCVI-syn3.0 jako połączenie bakterii Mycoplasma capricolum z genomem pobranym z Mycoplasma mycoides. Oba gatunki należą do kladu Spiroplasma.
Czytaj też: Niezwykłe bakterie znalezione w algierskiej jaskini. Mogą rozwiązać poważny problem ludzkości
JCVI-syn3.0 dysponuje minimalnym zestawem genów i jest obdarzony szybkim tempem wzrostu, co jest korzystne dla manipulacji genetycznej. JCVI-syn3B to ulepszona wersja JCVI-syn3.0, wzbogacona o 19 dodatkowych genów z Mycoplasma mycoides, które ułatwiają jego wzrost. Dodano jeszcze siedem genów, by bakteria zmieniła kształt na helikalny. To wystarczyło (zmiana kształtu z kulistego na spiralny) do obdarzenia organizmu możliwościami ruchu
(jak Spiroplasma).
Dalsze eksperymenty ujawniły, że do zmiany kształtu JCVI-syn3B na helikalny wystarczyły tylko dwa z nowo dodanych białek. Naukowcy oficjalnie uważają, że JCVI-syn3B jest “najmniejszą ruchomą formą życia”. Osiągnięcie to przyda się do lepszego zrozumienia mechanizmów ewolucji i pochodzenia struktur ruchu u organizmów różnego typu.