جمعه 26 مرداد 1397

بنیاد ملی نخبگان

بنیاد نخبگان استانها

بنیاد نخبگان استانها

پیوندها

دانشمندان در جست‌وجوی اساس حیات

با داشتن اولين سلول داراي حيات مصنوعي به عنوان يک مدل پژوهشي که JCVI-syn1 ناميده مي‌شود، دانشمندان مشغول تحقيق بر ژن‌هاي حيات بخش هستند.

دانشمندان در جست‌وجوی شناسایی ژنی هستند که اساس حیات است

پایگاه اطلاعرسانی بنیاد ملی نخبگان:  پنج سال پس از خلق اولين سلول باکتريايي زنده در محيط آزمايشگاه، پژوهشگران زيست‌فناوري انستيتو وانتر با بررسي اين باکتري کوچک دريافته‌اند که دوره زندگي اين موجود داراي حيات مصنوعي مي‌تواند با داشتن تنها 473 ژن تکميل شود. تعداد ژن‌هاي اين باکتري کوچک‌تر از ژن‌هاي هر موجود ديگري در طبيعت است. نکته جالب توجه اين است که حدود يک‌سوم ژن‌هاي اين باکتري داراي عملکرد نامشخص هستند اما براي فعاليت‌هاي زيستي باکتري ضروري‌اند؛ يعني با حذف اين ژن‌ها سلول مي‌ميرد. قبل از انجام پژوهش اطمينان وجود داشت که تعدادي از آنها براي خلق حيات ضروري‌اند زيرا اين ژن‌ها در تمام اشکال زندگي يافت مي‌شوند.

با داشتن اولين سلول داراي حيات مصنوعي به عنوان يک مدل پژوهشي که JCVI-syn1  ناميده مي‌شود، دانشمندان مشغول تحقيق بر ژن‌هاي حيات بخش هستند. اين سلول 901 ژن دارد که تقريبا با بار ژنتيکي باکتري  Mycoplasma mycoides يکسان است زيرا اين باکتري در داخل يک سلول ميزبان از زندگي اشرافي خود لذت مي برد! ژنوم اين باکتري ها کوچک است نه به خاطر ابتدايي بودن بلکه به علت تکامل از سلول‌هايي که تنها چند هزار ژن داشته‌اند. از آنجا که اين باکتري به صورت انگل در بدن يک ميزبان پستاندار زندگي مي‌کند تعدادي از ژن‌هاي خود را از دست داده است زيرا در محيطي زندگيش که همان سلول‌هاي ميزبان است تمام عواملي که براي ادامه حيات به آنها وابسته است يافت مي‌شود.

در واقع اين سلول ها راه زيادي را از تکامل طي کرده‌اند و پژوهشگران در انستيتو وانتر شرايطي را فراهم آورده‌اند که از حجم مواد ژنتيکي اين باکتري بازهم کاسته شود. پايه اين تحقيق به اين صورت است که نوعي ژنوم مصنوعي که حدس زده مي‌شود براي ايجاد حيات ضروري است در آزمايشگاه طراحي مي‌شود، اين ژنوم به گونه‌اي سازمان‌بندي شده که در هر زمان بتوان با مطالعه، قسمت‌هاي ضروري و غير ضروري براي ايجاد حيات شناسايي شود. با اين روش در سال 2010 يک ژنوم يک ميليون جفت بازي (واحد هاي تشکيل دهنده ملکول دي ان اي که پايه حيات است) سنتز شد و به درون يک باکتري بدون دي ان اي تزريق شد.

نتيجه ايجاد باکتري زنده با قابليت توليد مثل بود. در ماه مارس سال ميلادي جاري (2016) با روش ياد شده يک باکتري با محتواي ژنتيکي 531560 (تقريبا نصف حجم ژنوم باکتري سنتز شده در سال 2010)جفت بازي ساخته شد (JCVI-syn3.0). با مقايسه ژنوم اين دو سلول پژوهشگران به اين نتيجه رسيده اند که 256 ژن حداقل ممکن ژن‌هاي لازم براي خلق حيات است. علاوه بر 149 ژن با عملکرد ناروشن، تيم محققان کشف کردند که برخي از ژن‌ها عملکرد مشابه ژني ديگر در ژنوم باکتري دارد بنابراين با حذف يکي از اين ژن‌ها باکتري مي‌تواند به حيات خود ادامه بدهد ولي با حذف هر دو باکتري از بين مي‌رود.

تحقيقاتي از اين  دست مانند ناوبري يک هواپيما به دست يک فرد ناشي است. اگر  عملکرد دستگاه‌ها و دگمه‌ها را ندانيد ممکن است با فشردن اشتباهي آنها يکي از موتورها را از کار بيندازيد ولي هواپيما با کمک موتور ديگر به پرواز ادامه مي‌دهد و اين تصور اشتباه پيش مي‌آيد که موتور از اهميت چنداني برخوردار نيست. ارزش موتور زماني مشخص مي‌گردد که موتور دوم هم از کار بيافتد. استيو بنر، شيمي‌دان که خود در اين پژوهش همکاري دارد مي‌گويد تئوري‌هاي موجود درباره اين که کدام ژن براي ايجاد حيات ضروري است الزاما سبب خلق حيات نمي‌شود.

براي القا زندگي به صورت مصنوعي در آزمايشگاه بايد ژن‌هايي که براي زندگي ضروري يا نيمه ضروري‌اند شناسايي شوند. ژن‌هايي که ممکن است ما اصلا آنها را نشناسيم. بر اساس تحقيقات انستيتو  وانتر محيط زندگي اورگانيسم‌ها نقش بسيار مهمي در کد ژنتيکي زندگي دارند. به عنوان مثال سلول‌هاي مورد آزمايش مي‌توانستند از فروکتوز و گلوکز تغذيه کنند و ژن‌هايي داشتند که توانايي مصرف هر دو قند را به آنها مي‌داد. اگر در محيط هر دو قند موجود باشد و ژن‌هاي مصرف گلوکز از کار بيافتند، سلول همچنان به زندگي ادامه مي دهد در اين حالت مي توان به اين نتيجه اشتباه رسيد که ژن مسوول متابوليزه کردن گلوکز براي حيات ضروري نيست، در اين شرايط اگر ژن مصرف فروکتوز هم حذف گردد سلول ميميرد. مشکلي که در مطالعات زيستي، که اتفاقا در مورد ژنوم آدمي‌ هم وجود دارد اين مفهوم است که مي توان به يک ژن يا پروتئين ويژه يک عمل خاص را نسبت داد در حالي که ممکن است ژن مورد نظر عملکردهايي متفاوتي در مراحل مختلف داشته باشد.

زندگي بيشتر شبيه يک سمفوني است تا اجراي سولو يک تک ساز. به هرحال با انجام پژوهش‌هاي مشابه رفته رفته به دانش و آگاهي درباره ژن هاي لازم براي رشد، نمو و تقسيم سلولي نزديک‌تر مي‌شويم و به اين ترتيب مي‌توان سلول‌هايي ويژه ساخت تا در پژوه‌هاي مختلف پزشکي، صنعتي و کشاورزي به کار گرفته شوند. استراتژي بلند مدت طراحي و ساخت ارگانيسم‌ها به صورت سفارشي است که مي‌توانند عملکرد خاصي داشته باشند، به عنوان مثال توليد يک ترکيب دارويي ويژه.

 

تاریخ انتشار : 1395/03/24
کد : 71132
تعداد بازدید: 25

    تمامی حقوق متعلق به این سایت برای بنیاد ملی نخبگان محفوظ می باشد
آدرس: خیابان آزادی- بین خیابان نواب و رودکی- جنب کوچه طاهرنیا- پلاک 209 تلفن: 63478000 - 09601