Student World

Po umělé syntéze viru se řada biologických týmů pokouší o podstatně náročnější oříšek – tvorbu živé buňky. Na jaké hlavní problémy lze přitom narazit? Jaké jsou šance na úspěch?

Vytvořit živou buňku je mnohem těžší než umělá syntéza viru. Pokud pomineme různé proteinové kapsidy, virus je skutečně jen nukleová kyselina. V buňce je nejen přítomna řada dalších součástí, ale i samotná nukleová kyselina buněčných organismů obsahuje minimálně desetitisíce bází. Spolehlivě lze dnes přitom vytvořit pouze řetězce nukleové kyseliny do 100 nukleotidů, dále rychle vzrůstá nepřesnost. Zůstane tedy problém, jak připravené segmenty DNA zkombinovat do delšího řetězce.
I pokud zastáváme neodarwnistickou syntézu o rozhodující roli DNA, přesto DNA sama o sobě ještě k vytvoření buňky stačit nebude. Vědci tedy dodají ještě minimální množství již dopředu syntetizovaných enzymů, které zajistí start genové exprese a tvorbu dalších bílkovin.
Je třeba zdůraznit, že půjde opravdu o tvorbu buňky z neživých jednoduchých stavebních kamenů. Kdybychom problém chápali jinak, pak bychom mohli za úspěch prohlásit třeba experiment, při kterém zahubíme kvasinky a potom jejich "těla" různě zfúzujeme, smícháme, ozáříme – výsledkem je, že dojde k rekombinacím a znovu se objeví živé buňky.
Tímto způsobem se při tvorby buňku "z ničeho" postupovat nebude, nicméně jeden princip z výše uvedeného případu zachován zůstane – přírodní výběr. Zřejmě nedokážeme připravit buňku přímo, spíše smícháme jednotlivé komponenty, přidáme nějaké části lipidových membrán, spustíme replikaci (tj. na začátku dodáme pouze několik proteinů a budeme předpokládat, že zbytek se již syntetizuje automaticky podle nukleové kyseliny) a necháme buňku vzniknout samu od sebe.
V systému plném napůl živého smetí by měla v náš prospěch hrát statistika a také kumulativní selekce. Podobně se již šlechtí i optimální formy RNA pro určité prostředí (tzv. zkumavkové odrůdy – zajímavé v této souvislosti je, že samovolně povstalé formy RNA se velice blíží struktuře kódující ribosomy živých organismů).

Za předpokladu, že se nám podaří připravit DNA skutečně odpovídající určitému organismu, je pak další otázkou, zda vznikne i obdobná buňka. Výsledkem experimentu tak samozřejmě přispěje i k rozhodnutí sporu o různých epigenetických dědičnostech, tj. o tom, nakolik nese informace nukleová kyselina a nakolik i buňka jako taková.
Otázkou je, zda je efektivnější se snažit o umělou syntézu aerobního nebo anaerobního organismu. S tím souvisí nutnost systém velice pečlivě izolovat od svého okolí. Hustá polévka napůl živých organických látek by samozřejmě byla ideální živnou půdou. Pokud by se do systému dostal nějaký organismus z vnějšího prostředí, vznikající umělý život by nezvaný návštěvník prostě sežral (i proto se předpokládá, že život na zemi vznikl pouze jednou). Potřebujeme, aby přírodní výběr fungoval opravdu na úrovni života teprve povstávajícího.

I přes řadu technických problémů při realizaci se nepředpokládá žádná principiální překážka. Půjde každopádně o symbolický, mediálně zajímavý úspěch.

Mimochodem: Pokud potřebujeme na počátku k nukleové kyselině přidat bílkovinu s katalytickým účinkem, dostáváme se k otázce slepice a vejce – co bylo dříve, DNA či enzym, a jak takový systém vůbec evolučně vznikl? Jak už jsme na Science Worldu několikrát psali, zřejmě nejpravděpodobnějším řešením je hypotéza tzv. RNA světa. Ribonukleová kyselina vykazuje totiž také katalytické funkce a dokáže se tedy replikovat sama bez přítomnosti bílkovinných enzymů.

Poznámka: Tento článek je spíše heslovitým přepisem rozhovoru autora s pracovníkem Ústavu molekulární genetiky AV ČR. "Zdrojem" informací je onen rozhovor, proto neuvádíme obvyklý odkaz na další prameny.
O otázce můžete také ještě tento týden hlasovat v naší anketě.

autor Pavel Houser