Воссоздав бактерию, жившую полмиллиарда лет назад, ученые стимулировали ее ускоренную эволюцию в лаборатории.
Одно из самых молодых и фантастических направлений современной науки — синтетическая биология, задача которой состоит в получении проектируемых искусственных живых организмов — воссоздании имеющихся, или даже создании новых существ. Это «инженерия по живому».
Здесь стоит вспомнить еще об одной современной технологии, генном анализе, который позволяет, сравнивая ДНК родственных видов организмов, определить время их расхождения от общего предка, и в определенной степени восстановить его утерянный геном.
Теперь представим, что с помощью второй технологии мы получили нужный геном, а с помощью синтетической биологии — воссоздать его в лаборатории. Так мы можем «воскресить» если не вымершие организмы, то по крайней мере целый сонм ныне не существующих древних биомолекул и биохимической машинерии, и лучше понять механизмы развития жизни.
Такую работу проделали американские ученые Бетуль Качар (Betul Kacar) и Эрик Гохер (Eric Gaucher), воссоздав геном древнего предка кишечной палочки (E.coli), существовавшего на Земле около 500 млн лет назад, а затем подсадив его в заранее подготовленные, «выпотрошенные» клетки современных бактерий. Настоящий «Парк Юрского периода» — только на уровне микроорганизмов!
Но с этого работа только началась: авторы предоставили своим искусственным ископаемым возможность развиваться и эволюционировать в ускоренном темпе. Они заинтересовались, получат ли они в итоге что-то вроде современной кишечной палочки, или же нечто совершенно иное. Для этого ученые растили бесчисленные поколения бактерий в строго контролируемых условиях — и столь же строго контролировали их прогресс.
На этом работа — увы — пока практически заканчивается. Авторы оказались перед сложнейшей проблемой выделения ценного сигнала из огромной массы трудно интерпретируемых и шумных экспериментальных данных. Пока они показали лишь, что скорость удвоения популяции их химерических организмов достигла ½ от возможностей «современной версии» кишечной палочки.
Однако работа очень интересна хотя бы наглядной демонстрацией новейшего подхода. Применяя его, можно проводить самые увлекательные и разнообразные эксперименты, отслеживая влияние на эволюцию предков нынешних организмов тех или иных событий в их прошлом. Отчего возникла эта адаптация? Было ли это закисление океана в результате выбросов серы вулканами или по какой-то иной причине? Все это теперь можно рассмотреть более конкретно — а главное, точнее ответить на крайне волнующий вопрос о том, сколько вообще в эволюции случайного, а сколько детерминированного. И понять, наконец, насколько тот путь, который пройден жизнью у нас на Земле, универсален. И насколько можно ожидать, что жизнь на других планетах будет похожа на нашу.
По публикации MIT Technology Review / Physics ArXiv Blog