Čo je život? Po väčšinu 20. storočia sa táto otázka príliš netýkala biológov. Život je termín pre básnikov, nie vedcov, uviedol syntetický biológ Andrew Ellington v roku 2008, ktorý začal svoju kariéru skúmaním toho, ako začal život. Napriek Ellingtonovým slovám, súvisiace oblasti pôvodu života a výskum astrobiológie obnovili svoje zameranie na zmysel života. Aby vedci poznali inú formu, ktorú mohol mať život pred štyrmi miliardami rokov alebo formu, ktorú mohol mať na iných planétach, musia vedci pochopiť, čo to v skutočnosti znamená, že niečo žije.
Život je však pohyblivým cieľom, ako už dlho poznamenali filozofi. Aristoteles považoval „život“a „život“za odlišné pojmy - ten druhý bol v jeho prípade zbierkou existujúcich tvorov, ktoré obývajú náš svet, ako sú psy, susedia a baktérie na koži. Aby sme spoznali život, musíme preskúmať život; ale život sa neustále mení v priestore a čase. Pri definovaní života musíme brať do úvahy život, ktorý poznáme a nevieme. Podľa výskumného pracovníka Pierra Luigi Luisiho z University of Roma Tre existuje život tak, ako je to teraz, život tak, ako to bolo, a život tak, ako bol. Tieto kategórie poukazujú na dilemu, ktorou sa zaoberajú stredovekí mystickí filozofi. Život, ako si všimli, je vždy omnoho viac ako život, a preto paradoxnenikdy nebude k dispozícii pre obyvateľov. Kvôli tejto priepasti medzi skutočným životom a možným životom sa mnoho definícií života zameriava skôr na svoju schopnosť meniť sa a vyvíjať sa, než aby sa obmedzovalo na definovanie pevných vlastností života.
Môže byť život vytvorený v laboratóriu?
Na začiatku 90. rokov, keď radí NASA o možnostiach života na iných planétach, pomohol biológ Gerald Joyce, v súčasnosti v Salkovom inštitúte pre biologický výskum v Kalifornii, vypracovať jednu z najpoužívanejších definícií života. Je známa ako chemická darwinovská definícia: „Život je sebestačný chemický systém schopný darwinovskej evolúcie.“V roku 2009, po desaťročiach práce, skupina Joyce publikovala dokument opisujúci molekulu RNA schopnú katalyzovať svoju vlastnú syntéznu reakciu a vytvoriť tak viac vlastných kópií. Tento chemický systém uspokojil Joyceovu definíciu života. Nikto sa jej však neodvážil nazvať nažive. Problém je v tom, že nerobila nič nové ani neobvyklé.
"Jedného dňa bude tento genóm schopný prekvapiť svojho tvorcu slovom - trikom alebo novým krokom v hre takmer života -, ktorý neočakáva, že ho počuje," napísal New York Times o jeho vytvorení. „Keby sa to stalo, keby sa to stalo mne, bol by som šťastný,“hovorí Dr. Joyce. A dodáva: „Nepredpokladám, že by som to tvrdil, ale je to živé.“
Joyce sa snaží pochopiť život vytváraním jednoduchých životných systémov v laboratóriu. V tomto procese on a ďalší syntetickí biológovia stelesňujú nové druhy života v živej forme. Každý pokus o syntézu nových foriem života poukazuje na skutočnosť, že existuje oveľa viac, možno nekonečne viac možných foriem života. Syntetickí biológovia môžu zmeniť spôsob, akým sa život vyvíja alebo schopnosti, ktoré sa vyvíja. Ich práca vyvoláva nové otázky týkajúce sa evolučnej definície života. Ako kategorizovať život, ktorý sa zmenil, ktorý sa stal produktom evolučného bodu zvratu, produktom prerušenia evolučného reťazca?
História vzniku syntetickej biológie siaha až do roku 1977, keď sa Drew Andy, jeden zo zakladateľov syntetickej biológie a teraz profesor bioinžinierstva na Stanfordskej univerzite v Kalifornii, pokúsil vytvoriť výpočtový model najjednoduchšej formy života, aký mohol nájsť: bakteriofág T7, vírus, ktorý infikuje baktérie. colibacillus. Kryštálová hlava na zakrivených nohách tohto vírusu je ako pristátie, ktoré pristane na Mesiaci a chytí bakteriálneho nosiča. Tento bakteriofág je tak jednoduchý, že podľa niektorých definícií ho nemožno ani nazvať živým. (Rovnako ako všetky vírusy sa na reprodukciu spolieha na molekulárne inžinierstvo svojej hostiteľskej bunky.) Bakteriofág T7 má celkom 56 génov a Andy si myslel, že by bolo možné vytvoriť model, ktorý bude brať do úvahy každú časť fágu a ako tieto časti spolupracujú:ideálne znázornenie, ktoré predpovedá, ako sa zmení fág, ak sa jeden z týchto génov odstráni alebo odstráni.
Propagačné video:
Andy postavil sériu mutantov bakteriofágu T7 systematickým vyraďovaním génov alebo zmenou ich umiestnenia v malom genóme T7. Mutantné fágy sa však modelu hodia na veľmi krátku dobu. Zmena, ktorá mala viesť k ich oslabeniu, viedla k tomu, že ich potomkovia praskli bunky E. coli dvakrát rýchlejšie ako predtým. Nefungovalo. Nakoniec si Andy uvedomil: „Ak chceme modelovať prírodný svet, musíme prepísať prírodný svet tak, aby bol simulovaný.“Namiesto hľadania lepšej mapy zmeňte územie. Tak sa zrodila oblasť syntetickej biológie. Vypožičanie metód z programovania, Andy začal „refaktorovať“bakteriofágový genóm T7. Vytvoril bakteriofág T7.1, formu života navrhnutú na ľahšiu interpretáciu ľudskou mysľou.
Fág T7.1 je príkladom takzvaného nadarwinovského života: život, ktorý vďačí za svoju existenciu ľudskému dizajnu, nie prirodzenému výberu. Bioinžinieri ako Andy vnímajú život dvoma spôsobmi: ako fyzickú štruktúru na jednej strane a ako informačnú štruktúru na strane druhej. Teoreticky by ideálna reprezentácia života mala aktivovať neviditeľný prechod medzi informáciami a hmotou, dizajnom a realizáciou: zmena niekoľkých písmen DNA na obrazovke počítača, tlač organizmu podľa vášho návrhu. S týmto prístupom hrozí evolúcia pokaziť konštrukciu inžiniera. Zachovanie biologického usporiadania môže vyžadovať, aby sa zamýšľaný organizmus nemohol rozmnožovať alebo vyvíjať.
Naopak, Joyceova túžba byť prekvapená jeho molekulami naznačuje, že schopnosť otvoriť vývoj - „vynaliezavý, všemocný, neobmedzený“- je najdôležitejším kritériom života. V súlade s touto myšlienkou Joyce teraz definuje život ako genetický systém, ktorý obsahuje viac bitov informácií, ako je počet potrebný na jeho spustenie. Ale v súlade s touto definíciou, ak vezmeme dva rovnaké systémy s rôznymi históriami - jeden navrhnutý a druhý vyvinutý - iba druhý sa bude považovať za živý; racionálne navrhnutý systém, bez ohľadu na jeho zložitosť, bude jednoducho „technologickým artefaktom“.
Dizajn a vývoj nie sú vždy proti. Mnoho projektov syntetickej biológie používa kombináciu racionálneho dizajnu a riadenej evolúcie: konštruujú množstvo mutantných buniek - v rôznych verziách - a vyberajú tú najlepšiu. Aj keď Joyceov nový pohľad na život zahŕňa evolúciu, vyžaduje si skôr náhly vzhľad ako dlhý darwinovský vývoj. Núdzový život zapadá do kultúry náhlych inovácií, ktorých myšlienky zahŕňajú magický vzhľad pracovného puzdra z 3D tlačiarne. Dizajn a vývoj sú tiež kompatibilné, ak bioinžinieri považujú genetickú diverzitu za poklad dizajnérskych prvkov pre budúce formy života.
Pre niektorých syntetických biológov je cesta k tomu, čo mystici nazývajú životom mimo života, ktorý presahuje život, ako ho poznáme, cestou biologického inžinierstva. Andy opisuje svoje povolanie z hľadiska túžby prispieť k životu a vytvoriť nové druhy „neuveriteľných modelov, ktoré budú prekvitať a existovať“. Radosť kontrastuje život a technológiu so základnou termodynamickou tendenciou k poruchám a úpadkom. Aké nové formy život dostane? Čas ukáže.
Ilja Khel