Первая синтетическая клетка с полным жизненным циклом: учёные собрали организм из неживых компонентов и заставили его расти и делиться

Биологи из Университета Миннесоты создали первую в мире синтетическую клетку, собранную целиком из неживых химических компонентов, и впервые наблюдали полный «жизненный цикл» такой клетки: рост, поглощение питательных веществ и деление. Результаты работы, опубликованной в препринте на портале Biotic, знаменуют переход от создания отдельных биологических модулей к воспроизведению целостного функционирования живой системы в лабораторных условиях.

Обычная живая клетка содержит миллионы молекул, взаимодействующих по невообразимо сложным правилам. Синтетическая клетка SpudCell намеренно устроена проще. В основе — липосома, пузырёк из жировых молекул, имитирующий клеточную мембрану. Внутри неё заключены семь плазмид — небольших колец ДНК, часто встречающихся у бактерий, которые несут инструкции для синтеза нужных белков. Вместе они образуют геном SpudCell объёмом всего 90 тысяч пар нуклеотидов. Для сравнения: геном человека содержит около 3 миллиардов таких пар.

Внутри клетки встроена молекулярная «читалка», которая переводит инструкции ДНК в белки. Именно они обеспечивают рост, поглощение питательных веществ из окружающей среды и деление. Учёные не просто создали структуру, похожую на клетку, — они заставили её функционировать как живую систему, пусть и в упрощённом виде.

«Мы воспроизвели в химии то, что прежде было возможно только в биологии», — отметила соруководитель проекта Кейт Адамала.

Практическая ценность таких конструкций — в перспективе создания «биологических фабрик», способных синтезировать лекарства и биоматериалы с точностью, недостижимой для природных микроорганизмов. Управляемая синтетическая клетка может производить нужные молекулы без сложных побочных реакций, характерных для живых организмов. Однако пока SpudCell целиком зависит от питательной среды и не регулирует обмен веществ самостоятельно.

Это первый шаг к созданию полностью автономных синтетических организмов, которые можно будет программировать как машины, но которые будут действовать как живые системы. Следующий этап — научить клетку самостоятельно регулировать свои процессы, адаптироваться к изменениям среды и, возможно, воспроизводить более сложные функции. То, что началось как попытка воссоздать жизнь в пробирке, может привести к созданию нового типа биологии — той, которую мы не найдём в природе.