Bilim insanları, canlı organizmanın bilgisayar tarafından üretilen ilk genomunu yarattılar.
ETH Zürih‘teki bilim insanları; ilk kez tamamen bilgisayar tarafından üretilen canlı organizma genomunu yarattılar. Caulobacter ethensis-2.0 adlı yepyeni genom, esasen Caulobacter crescentus adlı bir bakterinin doğal kodunu temizleyerek ve basitleştirerek üretildi. Şimdilik canlı bir organizmanın kendisi değil, büyük bir DNA molekülü olarak varlığını sürdürüyor. Ancak; ekip bunun tamamen sentetik yaşam ve tıbbi DNA molekülleri yaratma yolunda büyük bir adım olduğunu söylüyor.
On yıldan uzun bir süre önce, Genetikçi Craig Venter liderliğindeki bir ekip; temelde Mycoplasma mycoides genomunun dijital bir kopyası olan ilk “sentetik” bakteri yarattı. Bu daha sonra alıcı hücrelere implante edildi ve gerçek yaratığın uygulanabilir bir versiyonu olduğu, hatta kendi kendini kopyalayabildiği bulundu.
Yeni çalışma bu önceki çalışmayı ortaya koyuyor ve tamamen sentetik hayata doğru bir adım daha ileri gidiyor. Daha önceki yaratım; gerçek bir organizmanın dijital bir versiyonuysa, yeni proje bir remiks (orijinaliyle birlikte) ve daha verimli olması için ince ayarlı olanı aldı.
Araştırmacılar çalışmaya, doğal olarak 4.000 gen içeren C. crescentus genomuyla başladı. Pek çok organizma gibi, bu genlerin çoğu da “çöp DNA” dır. Bilim insanları; daha önce yaşamlarında yalnızca genlerin 680’inin gerekli olduğunu keşfettiler. Bu “minimal genom”un bakterilerini laboratuvarda canlı tutmak için yeterli olduğu bulunmuştur.
Ekip daha sonra; C. crescentus’un minimal genomundan, yerleşik fazlalıkları kırparak, daha da geriye döndü. Çoğu durumda, aynı etkiyi elde etmek için amino asitler birkaç farklı kombinasyonda birleştirilebilir. Bu nedenle ekip; ideal DNA dizisini bulmak için bir algoritma geliştirdi. Sonunda araştırmacılar; minimal genomdaki 800.000 DNA harfinin altıda birinden fazlasının yerini aldı.
Araştırmacı Beat Christen: “Algoritmamızla, genomumuzu tamamen orijinal sekansa benzemeyen yeni bir DNA harfleri dizisine yeniden yazdık. Ancak, protein seviyesindeki biyolojik fonksiyon aynı kalır.”
Bu düzenlemelerin hala düzgün çalışıp çalışmadığını test etmek için araştırmacılar; daha sonra hem doğal Caulobacter genomuna hem de yapay olanın segmentlerine sahip olan bakterileri tasarladı. Bazı doğal genleri kapattılar ve yapay olanın aynı işi yapıp yapmadıklarını kontrol ettiler. Sonuçta, başarı oranları oldukça iyiydi, 680 yapay genin yaklaşık 580’i fonksiyonel oldu.
Christen: “Edindiğimiz bilgilerle algoritmamızı geliştirmemiz ve tamamen işlevsel bir genom versiyon 3.0 geliştirmemiz mümkün olacak. Böyle bir genomla fonksiyonel bakteri hücreleri üretmenin de yakında mümkün olacağına inanıyoruz.”
Sonunda, bu tür çalışmalar çok özel amaçlar için yaratılabilecek sentetik mikroorganizmalara yol açabilir. Vitamin ve ilaç üreten organizmalar gibi DNA aşıları da sentezlenebilir.