Ученые совершили прорыв в создании синтетической жизни

После более чем десяти лет исследований ученые достигли важного рубежа в биоинженерии: они завершили сборку последней хромосомы искусственного генома дрожжей (Saccharomyces cerevisiae). Этот успех подтверждает возможность синтеза более сложных живых организмов и открывает новые перспективы в медицине, сельском хозяйстве и промышленности.

Почему именно дрожжи?

Исследователи из Университета Маккуори (Австралия) выбрали дрожжи не случайно. Эти организмы широко используются в производстве продуктов питания, фармацевтике и биоэнергетике. Возможность синтетически модифицировать их геном открывает путь к созданию культур, устойчивых к суровым климатическим условиям и болезням.

Первый полностью синтетический эукариотический геном

До этого момента успехи синтетической биологии ограничивались бактериями, но теперь ученым удалось собрать полный геном сложного эукариотического организма. Это доказывает, что можно проектировать и воссоздавать более сложные живые системы, включая пищевые культуры и лекарственные микроорганизмы.

«Этот момент знаменует собой ключевую веху в синтетической биологии», — отмечает молекулярный микробиолог Сакки Преториус из Университета Маккуори. «Теперь у нас есть все фрагменты головоломки, над которой работали ученые многие годы».

Как это работает?

Хотя создание полностью искусственных дрожжей с нуля пока невозможно, новая технология позволяет полностью перекодировать живые клетки. Ключевым элементом этого прорыва стало создание последней, 16-й синтетической хромосомы (SynXVI), без которой геном не мог бы функционировать должным образом.

Процесс сборки требовал тщательной настройки, сравнимой с программированием: каждая часть кода (ДНК) должна работать без ошибок. Чтобы устранить возникающие проблемы, ученые использовали передовые инструменты редактирования генов, включая CRISPR. Например, одна из задач заключалась в адаптации дрожжей к использованию глицерина в качестве источника энергии при высоких температурах — это может повысить их устойчивость в экстремальных условиях.

Ключевые открытия

Исследователи столкнулись с неожиданными сложностями. Одной из главных стала работа с генетическими маркерами, используемыми для идентификации и отслеживания ДНК внутри генома. Их неправильное расположение могло нарушить работу важных генов и повлиять на поведение клеток.

«Мы обнаружили, что позиция генетических маркеров критически важна — любое отклонение может изменить экспрессию ключевых генов», — поясняет биолог-синтетик Хью Гоулд из Университета Маккуори.

Перспективы будущего

Проект Sc2.0, частью которого является это исследование, направлен не только на усовершенствование сельскохозяйственных культур. Технология синтетического генома может использоваться для создания новых лекарств, материалов и биотехнологических решений, ускоряя производство и повышая его устойчивость.

Развитие синтетической биологии невозможно без передовых технологий, и в этом проекте важную роль сыграла робототехника, используемая в Australian Genome Foundry. Современные автоматизированные платформы позволяют ускорять процессы сборки и анализа генома.

«Создание синтетического генома дрожжей — это квантовый скачок в области биоинженерии», — отмечает биолог-синтетик Бриандо Льоренте из Университета Маккуори. «Этот успех открывает невероятные перспективы для более эффективных и экологичных методов биопроизводства — от создания лекарств до разработки новых материалов».

Таким образом, достижения в области синтетической биологии приближают нас к будущему, где можно проектировать организмы с заданными свойствами, ускоряя инновации в медицине, продовольственной безопасности и экологически устойчивых технологиях.