Biyolojide Devrim: Bilim İnsanları Kendi Kendine Çoğalan İlk Sentetik Hücreyi Yarattı

ABD'deki Minnesota Üniversitesi araştırmacıları, biyoloji ve mühendislik alanında büyük bir dönüm noktası yaratmayı başardılar. Geliştirdikleri SpudCell adlı sistem; büyüme, DNA replikasyonu, kaynakların özümsenmesi ve bölünme yoluyla kalıtsal bilgilerin sonraki nesle aktarılması gibi canlı bir organizmanın tüm temel fonksiyonlarını bağımsız olarak gerçekleştirebiliyor. Konuyla ilgili detaylı bilgileri ixbt.com yayınladı. Ixbt.com haber veriyor.

Önceki deneylerde bilim insanları, yapay hücrelerin yalnızca bazı biyolojik süreçlerini taklit edebilmişlerdi. SpudCell projesinin özelliği, aynı anda birden fazla hayati fonksiyonu tek bir sistemde birleştirebilmiş olmasıdır. Bu, laboratuvar ortamında yaratılmış ve canlı organizma davranışını en mükemmel şekilde kopyalayan bir model olarak kabul edilmektedir.

Sentetik yaşam nasıl çalışıyor?

Sistemin temeli, içinde sulu bir ortam bulunan mikroskobik yağlı membran kabarcıkları olan lipozomlardan oluşmaktadır. İçine, sistemin çalışma talimatlarını veren sentetik DNA yerleştirilmiştir. Ayrıca protein sentezinden sorumlu moleküller, enzimler ve ribozomlar da bu yapay hücrenin bileşimine eklenmiştir. Hücre, ihtiyaç duyduğu kaynakları özel "besleyici" lipozomlarla birleşerek elde eder.

Canlı hücrelerde bölünme süreci karmaşık bir iç yapı (sitoskelet) sayesinde gerçekleşirken, SpudCell sisteminde bu süreç mekanik bir yöntemle gerçekleşir. Membrandaki proteinlerin birikmesi sonucunda güçlü bir gerilim oluşur ve yapı ikiye bölünür. En ilginç yanı ise, bu yapay hücrelerin doğal seçilim yasalarına da tabi olmasıdır.

Araştırmacılar, genetik modifikasyonlar yaparak bazı hücrelerin daha hızlı büyümesini sağladılar. Sonuç olarak, besinlerin kısıtlı olduğu koşullarda bu "güçlü" hücreler beş nesil içinde normal popülasyonu saf dışı bıraktı. Bu durum, yapay sistemlerin de evrimsel süreçlere uyum sağlayabileceğini kanıtladı.

Geleceğin teknolojileri için yeni bir platform

SpudCell genomu yaklaşık 90 bin baz çiftinden oluşuyor ki bu, canlı bir hücre için gerekli olan minimum miktardan bile daha azdır. Genetik bilgi yedi farklı bağımsız plazmide bölünmüştür, bu da sistemin farklı fonksiyonlarının ayrı ayrı programlanmasına olanak tanır. Bilim insanları bu buluşu gelecekte şu amaçlarla kullanmayı planlıyor:

• Yüksek verimliliğe sahip ilaçların üretimi;
• Yeni tür malzemelerin ve biyotaşıma sistemlerinin oluşturulması;
• Çevre dostu yakıt türlerinin sentezlenmesi;
• Bakteri ve mayaları modifiye etmek yerine, sıfırdan tasarlanmış hücrelerin kullanılması.

Şu an için bu proje laboratuvar modeli aşamasındadır. Uygulamaya geçirmek için genom stabilitesinin artırılması ve mühendislik yaklaşımlarının standartlaştırılması gerekmektedir. Bu amaçla araştırmaları koordine etmek için Biotic adında özel bir organizasyon da kuruldu.