Если мы создадим жизнь в лаборатории, как нам к ней относиться?

25 Августа 2018, Илья Хель 30

Что есть жизнь? На протяжении большей части 20 века этот вопрос не сильно волновал биологов. Жизнь — это термин для поэтов, а не ученых, считал синтетический биолог Эндрю Эллингтон в 2008 году, который начал свою карьеру с изучения, как началась жизнь. Несмотря на слова Эллингтона, связанные области исследований происхождения жизни и астробиологии обновили фокус на значении жизни. Чтобы распознать другую форму, которую жизнь могла принимать четыре миллиарда лет назад, или форму, которую она могла бы принять на других планетах, ученые должны понимать, что именно, по сути, делает нечто — живым.

Жизнь, однако, является движущейся мишенью, как давно заметили философы. Аристотель считал «жизнь» и «живое» разными концепциями — последнее, в его случае, было совокупностью существующих существ, которые населяют наш мир, вроде собак, соседей и бактерий на коже. Чтобы узнать жизнь, мы должны исследовать живое; но живое всегда меняется в пространстве и времени. В попытке определить жизнь, мы должны учитывать жизнь, которую мы знаем и которую не знаем. Как считает исследователь происхождения жизни Пьер Луиджи Луизи из Университета Рома Тре, существует жизнь-какая-она-сейчас, жизнь-какой-она-могла-бы-быть и жизнь-какой-она-когда-то-была. Эти категории указывают на дилемму, к которой обращались средневековые философы-мистики. Жизнь, как заметили они, это всегда намного больше, чем живое, и по этой причине, как это ни парадоксально, она никогда не будет доступна живому. Из-за этого разрыва между настоящей жизнью и возможной жизнью, многие определения жизни фокусируются на ее способности меняться и эволюционировать, а не сводятся к определению фиксированных свойств жизни.

Можно ли создать жизнь в лаборатории?

В начале 1990-х, консультируя NASA о возможностях жизни на других планетах, биолог Джеральд Джойс, в настоящее время работающий в Институте биологических исследований Солк в Калифорнии, помог разработать одно из наиболее широко используемых определений жизни. Оно известно как химическое дарвиновское определение: «Жизнь — это самоподдерживающаяся химическая система, способная к дарвиновской эволюции». В 2009 году после десятков лет работы группа Джойса опубликовала работу, в которой описана РНК-молекулу, способную катализировать собственную реакцию синтеза для создания большего числа собственных копий. Эта химическая система удовлетворила определению жизни по Джойсу. Но никто не осмелился назвать ее живой. Проблема в том, что она не делала ничего нового или необычного.

«Однажды этот геном сможет удивить своего создателя словом — уловкой или новым шагом в игре почти жизни — которое он не ожидает услышать», так писал New York Times о создании. «Если бы это произошло, если бы это произошло со мной, я был бы счастлив», говорит доктор Джойс. И добавляет: «Не берусь утверждать, но оно живое».


Джойс пытается понять жизнь, генерируя простые живущие системы в лаборатории. В процессе этого он и другие синтетические биологи воплощают в живой форме новые виды жизни. Каждая попытка синтезировать новые формы жизни указывает на тот факт, что есть намного больше, возможно даже бесконечно больше, возможных форм жизни. Синтетические биологи могут изменить сам процесс развития жизни или способностей, которые она развивает. Их работа поднимает новые вопросы об определнии жизни на основе эволюции. Как категоризовать жизнь, которая была изменена, которая стала продуктом переломного момента эволюции, продуктом разрыва эволюционной цепочки?

История происхождения синтетической биологии уходит корням в 1977 год, когда Дрю Энди, один из основателей синтетической биологии, а ныне профессор биоинженерии в Стэнфордском университете в Калифории, пытался создать вычислительную модель простейшей формы жизни, которую смог найти: бактериофага Т7, вируса, который инфицирует бактерию кишечной палочки. Хрустальная головка на изогнутых ножках этого вируса похожа на посадочный модуль, который садится на Луну и хватает бактериального носителя. Этот бактериофаг настолько простой, что по некоторым определениям его даже живым не назовешь. (Как и все вирусы, он полагается на молекулярную инженерию своей клетки-хозяина для воспроизводства). Бактериофаг Т7 имеет всего 56 генов, и Энди подумал, что можно создать модель, которая учитывает каждую часть фага и как эти части работают вместе: идеальное представление, которое прогнозирует, как изменится фаг, если один из этих генов убрать или удалить.

Энди построил серию мутантов бактериофага Т7 систематически выбивая гены или меняя их местоположение в крошечном геноме Т7. Но мутантные фаги соответствовали модели очень недолгое время. Изменение, которое должно было привести к их ослаблению, приводило к тому, что их потомство разрывало клетки кишечной палочки в два раза быстрее, чем прежде. Не работало. В конце концов, Энди осознал: «Если мы хотим смоделировать природный мир, мы должны переписать естественный мир, так чтобы он стал моделируемым». Вместо поиска лучшей карты изменить территорию. Так родилась область синтетической биологии. Заимствуя методы из программирования, Энди начал «рефакторить» геном бактериофага Т7. Он создал бактериофага Т7.1, форму жизни, спроектированную для упрощения интерпретации человеческим разумом.

Фаг Т7.1 — пример так называемой сверхдарвиновской жизни: жизни, которая обязана своим существованием человеческому замыслу, а не естественному отбору. Биоинженеры, такие как Энди, рассматривают жизнь двояко: как физическую структуру, с одной стороны, и как информационную структуру с другой. В теории, идеальное представление жизни должно активизировать невидимый переход между информацией и материей, замыслом и реализацией: изменение нескольких букв ДНК на экране вашего компьютера, распечатка организма по вашему замыслу. С таким подходом эволюция угрожает испортить проект инженера. Сохранение биологического дизайна может потребовать, чтобы ваш задуманный организм не мог воспроизводиться или эволюционировать.

Напротив, желание Джойса, чтобы его молекулы его удивляли, говорит о том, что способность к открытой эволюции — «изобретательной, всемогущей, безграничной» — является важнейшим критерием жизни. В соответствии с этой идеей Джойс теперь определяет жизнь как генетическую систему, которая содержит больше бит информации, чем число, необходимое для начала ее работы. Но в соответствии с этим определением, если взять две идентичные системы с разными историями — одна спроектированная и другая развившаяся — только последняя будет считаться живой; рационально спроектированная система, вне зависимости от ее сложности, будет просто «технологическим артефактом».

Дизайн и эволюция не всегда противопоставлены. Многие проекты синтетической биологии используюсь смесь рационального дизайна и направленной эволюции: они конструируют носителя мутантных клеток — в разных вариантах — и выбирают лучший. Хотя новое представление Джойса о жизни включает эволюцию, оно также требует внезапного появления, нежели долгого дарвиновского развития. Эмерджентная жизнь вписывается в культуру внезапных инновацией, идеи которых включают волшебное появление рабочей почки из 3D-принтера. Дизайн и эволюция также совместимы, если биоинженеры будут смотреть на генетическое разнообразие как на сокровищницу дизайнерских элементов для будущих форм жизни.

Для некоторых синтетических биологов путь к тому, что мистики называют жизнью за пределами жизни — которая превосходит жизнь, какой мы ее знаем — проходит через биологическую инженерию. Энди описывает свое призвание с точки зрения желания внести свой вклад в жизнь, породить новые виды «невероятных моделей, которые будут процветать и существовать». Джойс противопоставляет жизнь и технологии фундаментальной термодинамической тенденции к беспорядку и распаду. Какие новые формы получит жизнь? Время покажет.

Нам важно ваше мнение. Расскажите в нашем чате в Телеграме.

30 комментариев Оставить свой

  1. macss

    Заменить/подменить Бога! Ну-Ну!
    Чего ожидать в таком случае?
    Вам никогда не встречались люди "Бревно" ?
    Скажешь сядь - он/она садится. Не скажешь, будет
    стоять столбом. Чего не хватает этим людям? Души!

    • milkiden

      macss, Хахахаха , а про религию не думали, так там все тоже :D

    • Niko Ar

      macss, Под характеристику человека-бревна весьма точно подходит последователь любой религии. Ему скажешь биться об пол в молитве, и он с готовностью расшибает себе лоб.

      • SERGZV

        Niko, Дааа, верующие точно люди брёвна, не думающие своей головой но действующие по программе верь и не сомневайся а то в ад попадёшь....

  2. Sergey1964

    "Что есть жизнь? На протяжении большей части 20 века этот вопрос не сильно волновал биологов."

    Неправда. Вопрос "где проводить границу между живым и неживым" волнует биологов как минимум с момента открытия вирусов в конце 19 века. А с момента обнаружения у молекул РНК способности к саморепликации и к дарвиновской эволюции вопрос стал ещё более интересным.

    "Если мы создадим жизнь в лаборатории, как нам к ней отсноситься?"

    Как к обычной жизни, разумеется.

    • Vladimiir

      Sergey1964, самое главное - продумать систему налогообложения, для этой самой жизни.

  3. uran

    ага, как 5-й элемент, на 3d-принтере )

  4. kirfoton

    К сожалению, создать с нуля (то есть с атомов и молекул) живую клетку и чтобы она потом размножалась - это пока мечта . Всё что могут учёные сегодня - методом научного тыка заменять разные фрагменты ДНК и смотреть что получится. А получиться может самое разное, так как мы пока не знаем в подробностях, как работает ДНК. Сейчас известно только то, что и 50 лет назад - каждый ген отвечает за строительство конкретного белка, а дальше уже происходит чудо, называемое самосборкой, белки объединяются в более крупные агрегаты.

    • Sergey1964

      kirfoton, "Сейчас известно только то, что и 50 лет назад - каждый ген отвечает за строительство конкретного белка"
      Судя по реплике, это лично Вы застряли на учебниках 50-летней давности. :) Достаточно сказать, что фраза "каждый ген отвечает за строительство конкретного белка" - неправильная.
      - есть альтернативный сплайсинг, который позволяет одному гену кодировать несколько разных белков
      - есть белки, для кодирования которых требуется несколько генов
      - есть гены, которые вообще не кодируют белки, например - гены рибосомальной РНК

  5. kirfoton

    Кстати, не надо говорить нанороботы, нанороботы, потому что молекулы белка и есть эти самые нанороботы )))

    • Sergey1964

      kirfoton, "молекулы белка и есть эти самые нанороботы"
      С этим согласен. )))

      • SERGZV

        Sergey1964, Нет молекулы железа это нанороботы, а вот белки это уже живые организмы. В то время как в живом организме железа 1% или меньше. Роботы из него состоят чуть более чем полностью.

  6. Lex_gaal

    "вроде собак, соседей и бактерий на коже" - интересный смысловой ряд)

  7. Syber

    Вы спрашиваете: "Если мы создадим жизнь в лаборатории, как нам к ней относиться?".
    И мы отвечаем: "Относитесь к любой жизни, как к своей собственной, ибо любое живое существо создано по общему образу и подобию, не важно искусственное оно или естественное, по вашему мнению. Любите все, что считаете живым!"

    • SERGZV

      Syber, Люди на всё по разному смотрят ведь сколько людей столько и мнений. Так что каждый будет по разному к ней относиться собственно как и ко всему остальному. Ктото и фашиств любит знаете ли...

  8. freawertyhn

    играть в нее как в Симс!

  9. triodpentod

    отсноситься)
    создание жизни в лаборатории невозможно.
    только коитус с лаборанткой разве что.

    • neurocore

      triodpentod, Надо на сайте прикрутить помощь в исправлении ошибок, уж больно часто эти опечатки проскальзывают. Для WP есть парочка, типа Mistape, можно под себя подправить

    • Sergey1964

      triodpentod, "создание жизни в лаборатории невозможно."

      Уже давно создали, если что. ))) Почитайте про Self-Replicating RNA, узнаете много интересного. А чтобы Вам не напрягаться с поиском, вот первая попавшаяся статья в Chemistry & Biology, 21, 238–245, February 20, 2014, есть в свободном доступе, найдёте в Google по запросу "Highly Efficient Self-Replicating RNA Enzymes". Цитирую из Summary.

      "An RNA enzyme has been developed that catalyzes the joining of oligonucleotide substrates to form additional copies of itself, undergoing self-replication with exponential growth. The enzyme also can cross-replicate with a partner enzyme, resulting in their mutual exponential growth and enabling self-sustained Darwinian evolution."

      Размножаются по экспоненте (причём с впечатляющей скоростью) и эволюционируют по Дарвину. Как минимум не менее живые, чем вирусы - а на мой взгляд, так и более живые. Вирус для размножения нуждается в системах клетки-хозяина, а эти - сами, без посторонней помощи. Только успевай субстрат подавать. ))) А ещё там неплохой обзор по теме. В общем, рекомендую. Более свежие публикации сами найдёте, если захотите.

      К слову, вирусов тоже умеют синтезировать с нуля. Так что Ваш прогноз насчёт невозможности создания жизни в лаборатории малость запоздал. :P

      • kirfoton

        Sergey1964, Вирусы умеют создавать с нуля ? То есть как конструктор, атом за атомом собирая и получая вирус ? Это был бы прорыв. Можно было бы создать лечебные вирусы, которые проникали бы в ДНК по всему организму и исправляли мутации. Ведь много болячек - генетические и в поликлинике или больнице ничем не помогут, разве что обезболивающее выпишут )

        • Sergey1964

          kirfoton, P.S.
          Только для генной терапии как раз не надо синтезировать весь вирус с нуля. Берут уже готовый природный вирус и немножко редактируют. Насколько знаю, синтетические вирусы в генной терапии пока не используют.

        • vladgans

          kirfoton, а что вообще создается "с нуля" ? почти все что у нас есть "рукотворное" - создано путем тех или иных преобразований. всегда есть строительный материал. а то так создадут "атомарный принтер" - так вы скажете- аааааа, а атомы то не ваши !!! вот когда атомы свои создадите, тогда и поговорим, научаться атомы собирать, скажете - а нейтроны то и протоны не ваши, вот когда...

        • Dopamine

          kirfoton, То, что делают "в пробирках", называется "искусственная эволюция". Фактически это не абиогенез.

      • triodpentod

        Sergey1964, не путайте божий дар с яичницей.
        с нуля ещё никто ничего не создал живого.
        ru.wikipedia.org/wiki/Жизнь
        а в элементах белков можно ковыряться и модифицировать
        до бесконечности, к созданию жизни это отношения не имеет.
        это всё размышления извилин над колбами и пробирками.
        научные экзерсисы, не более того.

        • Sergey1964

          triodpentod, Да что такое - и этот комментарий ожидает проверки. Наверное, это намёк на то, что мне пора завершать комментирование на данном ресурсе и начинать готовиться к 1 сентября. Намёк понял, комментирование завершаю. )))

  10. Sergey1964

    "Вирусы умеют создавать с нуля ? То есть как конструктор, атом за атомом собирая и получая вирус ?"

    Не как конструктор, методами химического синтеза. Я же написал ключевое слово "синтезировать". )))

    "Это был бы прорыв. Можно было бы создать лечебные вирусы, которые проникали бы в ДНК по всему организму и исправляли мутации."

    Уже создают и используют, именно для исправления мутаций. В 2017 уже даже получили "добро" от FDA. )))

  11. Sergey1964

    "За авторством Ильи традиционно читаю не далее заголовка."

    Информация о том, что Вы не читаете не далее заголовка, несомненно, представляет большой интерес для посетителей ресурса. Рекомендую Вам её растиражировать, а то кто-то может пропустить. :)

    "Сначала пусть создадут."
    Уже создали, если что. См. мои комментарии выше.

    • PROVOCATOR

      Sergey1964, Сергей, а как в далёком 1977 году смогли обнаружить вирус заражающий клетки кишечной палочки? Да ещё и такой маленький. Я порылся, но о методах исследования ничего не нашёл конкретного. Может вы просветите?
      И ещё вопрос, правильно ли я понял, что гены у этого вируса товарищь Энди менял в компьютерной симуляции, а не на самом деле? Ведь даже Crispr не даёт так легко поменять конкретный ген, не повредив чего другого.

  12. fofik

    Для начала хорошо бы определиться - что есть жизнь, я бы дал жизни такое определение: жизнь есть способ существования информации о способе её существования. Измени эту информацию и существование её изменится. Или так: жизнь - запрограммированный антиэнтропийный процесс.

    • Vladimiir

      fofik, ...Жизнь, на самом деле , - является СИСТЕМОЙ ЦЕННОСТЕЙ В МИРОЗДАНИИ ..., поскольку какая система ценностей - такая и ЖИЗНЬ. Подозреваю, что наша планета, является своеобразным "анти- вирусником" Вселенной. (для "трояна", в нашем бортовом компе)...

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.