Para saintis telah lama bertanya-tanya: bolehkah mereka membuat bentuk kehidupan sintetik yang lengkap? Ahli biologi Anthony José memperkenalkan konsep kod selular, pengetahuan yang diperlukan untuk mendapatkan organisma buatan.
Pada masa ini, para penyelidik baru mula menghasilkan bentuk kehidupan buatan dengan menyusun semula genom mikroorganisma bersel tunggal. Khususnya, pada bulan Mac tahun lalu, sebuah artikel muncul dalam salah satu penerbitan khusus di mana para saintis menerangkan proses membuat mikoplasma bakteria dengan bilangan gen minimum yang mungkin. Untuk mendapatkan hasil yang diinginkan, para saintis secara bergantian memasukkan serpihan genom yang diubah, yang hampir separuh dari ukuran asalnya, ke dalam sel penerima dengan DNA yang musnah.
Tahun ini, penyelidik Amerika dari Universiti Johns Hopkins berjaya memperoleh ragi dengan kromosom tiruan, dari mana gen yang tidak berguna dan rosak dikeluarkan. Di samping itu, para saintis berjaya memecahkan kod genetik dengan mengubah kembar tiga protein TAG menjadi TAA. Oleh kerana itu, organisma menyingkirkan serpihan tambahan yang melayani kodon TAG.
Walaupun beberapa penyelidik berusaha membuat organisma uniselular yang bebas dari serpihan genetik, pada masa yang sama, saintis lain berusaha untuk membuat perubahan cara protein dikodkan oleh urutan DNA. Pada masa ini, kemajuan ke arah ini lebih daripada sekadar sederhana. Sedikit yang telah dilakukan adalah dengan mempelbagaikan abjad DNA. Beberapa huruf ditambahkan ke empat huruf nukleotida yang sudah ada. Salah satu artikel ilmiah menerangkan bagaimana sekumpulan penyelidik antarabangsa berjaya memasukkan nukleotida tiruan Y, X ke dalam genom E. coli. Walaupun sesuatu yang serupa telah dilakukan sebelumnya, para penyelidik berjaya memastikan bahawa bakteria mengekalkan bahagian sintetik dalam DNA mereka, tetapi semasa berjaya berkembang.
Namun, ini hanyalah langkah pertama menuju organisma tiruan sepenuhnya. Pada langkah seterusnya, saintis berhasrat untuk membuat nukleotida buatan mengekod asid amino. Di E. coli, protein sintetik Y, X diletakkan di bahagian yang selamat dari genom, di luar urutan pengekodan gen. Jika tidak, peptida baru hanya akan mengganggu proses sintesis protein. Sel itu tidak akan mengetahui asid amino mana atau kodon (YGC atau ATX) yang bertanggungjawab. Ahli biologi belum membuat RNA pengangkutan baru yang dapat mengenali kembar tiga tersebut dan memasukkan asid amino tertentu ke dalam urutan peptida yang sedang berkembang.
Tetapi walaupun dalam keadaan seperti itu, organisma seperti itu hampir tidak dapat disebut buatan. Pada masa yang sama, para saintis memahami tindakan selanjutnya. Organisma sintetik tidak hanya akan menerima nukleotida baru, tetapi juga asid amino baru, yang sama sekali tidak berlaku, atau sangat jarang berlaku di dalam sel. Para saintis sedar bahawa semua kembar nukleotida dikod oleh hanya dua puluh asid amino standard. Sebilangan asid amino lain, termasuk selenocysteine, dapat dimasukkan ke dalam protein dalam keadaan tertentu. Terima kasih kepada tambahan huruf kod genetik, protein dan pembentuk kodon akan sesuai dengan asid amino baru.
Walaupun biologi sintetik telah mencapai kemajuan, para penyelidik masih tidak mengetahui dengan tepat maklumat apa yang penting untuk mendapatkan organisma dengan ciri yang diberikan. Urutan DNA hanyalah titik permulaan. Semua sel tumbuhan atau haiwan mengandungi genom yang sama, tetapi dalam perkembangan organisma, sel-sel tersebut dibatasi, dengan kata lain, mereka melakukan fungsi yang berbeza. Dalam proses ini, peraturan sekunder (disebut epigenetik) memainkan peranan penting, di mana gen tertentu dimatikan atau diaktifkan oleh sebatian. Pada akhirnya, satu sel dapat berubah menjadi fibroblas dan yang lain menjadi neuron.
Anthony José, ahli biologi di University of Maryland, sedang mengkaji bagaimana maklumat nongenetik menentukan organisma. Penyelidik mencadangkan konsep kod selular, yang tertutup dalam molekul biologi yang terletak di ruang tiga dimensi. Molekul-molekul ini diperlukan untuk mencipta organisma yang lain. Untuk menyimpan maklumat ini, semua sel organisma kompleks tidak diperlukan; beberapa atau bahkan satu sel akan mencukupi. Untuk organisma yang membiak secara seksual, repositori seperti itu adalah zigot (ini adalah sel yang terbentuk setelah gamet betina disenyawakan oleh sperma).
Video promosi:
Menurut penyelidik, untuk menguraikan kod selular, perlu mengkaji keseluruhan kitaran pembinaan semula organisma. Dengan kata lain, adalah perlu untuk mempertimbangkan perkembangan organisma hidup dan pembiakannya sebagai satu proses. Untuk memahami sepenuhnya bagaimana ini berfungsi, tidak cukup untuk menguraikan DNA.
Semasa pembentukan zigot, pembentukan organisma baru tidak hanya dipengaruhi oleh DNA yang diperoleh dari oosit dan sperma, tetapi juga oleh sitoplasma gamet. Bahan yang terkumpul semasa pematangan gamet (mRNA, protein, faktor transkripsi) boleh menyebabkan kesan kepada ibu. Mereka hadir pada tahap awal perkembangan embrio dan bahkan mampu membunuhnya (ini khas untuk kumbang kumbang Mei). Struktur ruang bahan-bahan ini juga memainkan peranan tertentu. Secara khusus, mereka membentuk sumbu badan pada serangga dan menentukan keriting kerang di moluska.
Saintis akan mencadangkan skema berikut: sel yang mempunyai makromolekul biologi dan sebatian lain, dalam proses berinteraksi dengan nutrien, molekul isyarat dan suhu (iaitu faktor luaran), masuk ke keadaan lain, yang seterusnya mempengaruhi persekitaran. Dengan cara yang serupa, seluruh sistem melalui sejumlah kitaran, sambil mengumpulkan bahan baru. Tahap baru bergantung pada yang sebelumnya, sehingga dapat diramalkan.
Jose bimbang bahawa ahli biologi masih belum mengetahui keseluruhan kod selular organisma termudah, tetapi mereka, bekerja dengan DNA, tetap berusaha untuk mewujudkan bentuk kehidupan separuh buatan. Menurut penyelidik, manipulasi seperti itu dengan bahan genetik menyerupai penggantian bahagian dalam beberapa mekanisme, sehingga boleh menjadi sangat berisiko dari sudut etika.
Untuk menguraikan kod selular, ahli biologi mencadangkan untuk membandingkan ciri dalaman zigot dalam satu siri generasi mikroorganisma termudah, misalnya alga uniselular. Untuk tujuan ini, bakteria separa buatan dengan genom minimum mungkin juga sesuai. Dengan mengkaji kesan bapa atau ibu, adalah mungkin untuk menentukan faktor luaran yang ketara. Dan kajian mengenai susunan spasial molekul penting dapat dilakukan dengan menggunakan analisis biokimia dan molekul sistematik menggunakan molekul pendarfluor.
