Što je život? Veći dio 20. stoljeća ovo se pitanje nije previše bavilo biolozima. Život je pojam za pjesnike, a ne za znanstvenike, rekao je sintetski biolog Andrew Ellington 2008. godine, koji je započeo svoju karijeru proučavanjem načina na koji je započeo život. Unatoč Ellingtonovim riječima, povezana područja podrijetla života i astrobiološka istraživanja obnovili su usredotočenost na smisao života. Da bi prepoznali još jedan oblik koji je život mogao poprimiti prije četiri milijarde godina, ili oblik koji je mogao imati na drugim planetima, znanstvenici moraju razumjeti što zapravo stvara nešto živo.
Život je, međutim, dirljiva meta, što su filozofi odavno primijetili. Aristotel je "život" i "življenje" smatrao različitim pojmovima - potonji je, u njegovom slučaju, skup postojećih bića koja nastanjuju naš svijet, poput pasa, susjeda i bakterija na koži. Da bismo upoznali život, moramo ispitati žive; ali živo se uvijek mijenja u prostoru i vremenu. Pokušavajući definirati život, moramo uzeti u obzir život koji poznajemo i koji ne poznajemo. Prema istraživaču podrijetla života Pierre Luigi Luisi sa Sveučilišta u Romi Tre, postoji život kakav je-bivao, život kao kakav bi mogao biti i život kakav je nekad bio. Te kategorije ukazuju na dilemu koju su rješavali srednjovjekovni mistični filozofi. Život je, kako su primijetili, uvijek puno više od življenja, i zbog toga, paradoksalno,nikad neće biti dostupan živima. Zbog tog jaza između stvarnog i mogućeg života, mnoge se životne definicije usredotočuju na njegovu sposobnost da se mijenja i razvija, umjesto da se ograničavaju na definiranje fiksnih svojstava života.
Može li se život stvoriti u laboratoriji?
Početkom 1990-ih, dok je savjetovao NASA-i o mogućnostima života na drugim planetima, biolog Gerald Joyce, sada na Salk Institutu za biološka istraživanja u Kaliforniji, pomogao je razviti jednu od najčešće korištenih definicija života. Poznata je kao kemijska darvinistička definicija: "Život je samoodrživi kemijski sustav sposoban za darwinijsku evoluciju." 2009. godine, nakon desetljeća rada, Joyceova skupina objavila je rad koji opisuje RNA molekulu koja je sposobna katalizirati vlastitu reakciju sinteze i stvoriti više vlastitih kopija. Ovaj je kemijski sustav zadovoljio Joyceovu definiciju života. Ali nitko se nije usudio nazvati je živom. Problem je u tome što nije radila ništa novo ili neobično.
"Jednog dana ovaj će genom moći iznenaditi svog tvorca riječju - trikom ili novim korakom u igri gotovo života - koju ne očekuje da će čuti", napisao je New York Times o kreaciji. "Da se dogodilo, ako mi se dogodilo, bio bih sretan", kaže dr. Joyce. I dodaje: "Ne pretpostavljam tvrditi, ali to je živo."
Joyce pokušava razumjeti život generirajući jednostavne životne sustave u laboratoriju. U tom procesu on i drugi sintetski biolozi utjelovljuju nove vrste života u živom obliku. Svaki pokušaj sinteze novih životnih oblika ukazuje na činjenicu da postoji mnogo više, možda beskonačno više, mogućih životnih oblika. Sintetički biolozi mogu promijeniti način na koji se razvija život ili sposobnosti koje razvija. Njihov rad postavlja nova pitanja o evolucijskoj definiciji života. Kako kategorizirati život koji je promijenjen, koji je postao proizvod evolucijske prekretnice, produkt prekida evolucijskog lanca?
Povijest nastanka sintetske biologije seže u 1977. Godinu, kada je Drew Andy, jedan od osnivača sintetske biologije, a sada profesor bioinžinjeringa na Sveučilištu Stanford u Kaliforniji, pokušao stvoriti računski model najjednostavnijeg životnog oblika koji je mogao pronaći: bakteriofag T7, virus koji zarazi bakterije. colibacillus. Kristalna glava na zakrivljenim nogama ovog virusa nalik je zemljištu koje sleti na Mjesec i hvata nositelja bakterija. Ovaj bakteriofag je toliko jednostavan da se prema nekim definicijama čak i ne može nazvati živim. (Kao i svi virusi, on se oslanja na molekularni inženjering svoje stanice domaćina da bi se razmnožavao.) Bakteriofag T7 ima ukupno 56 gena, a Andy je smatrao da je moguće stvoriti model koji uzima u obzir svaki dio faga i kako ti dijelovi djeluju zajedno:idealan prikaz koji predviđa kako će se fag promijeniti ako se jedan od tih gena ukloni ili ukloni.
Promotivni video:
Andy je izgradio niz T7 bakteriofaga mutanata sustavnim izbacivanjem gena ili promjenom njihove lokacije u malom T7 genomu. Ali mutirani fagi vrlo brzo odgovaraju modelu. Promjena, koja je trebala dovesti do njihovog slabljenja, dovela je do činjenice da je njihovo potomstvo puklo E. coli stanice dvostruko brže nego prije. Nije uspjelo. Na kraju je Andy shvatio: "Ako želimo modelirati prirodni svijet, moramo preraditi prirodni svijet tako da postane simuliran." Umjesto da tražite bolju kartu, promijenite teritorij. Tako se rodilo polje sintetske biologije. Posuđujući metode programiranja, Andy je počeo "refaktor" T7 bakteriofag genoma. Stvorio je T7.1 bakteriofag, životni oblik dizajniran tako da čovjekov um lakše protumači.
Fag T7.1 je primjer takozvanog nad-darvinjskog života: život koji svoj život duguje ljudskom dizajnu, a ne prirodnoj selekciji. Bioinžinjeri poput Andyja život gledaju na dva načina: kao fizičku strukturu s jedne strane, i kao informacijsku strukturu s druge strane. Teoretski, idealan prikaz života trebao bi aktivirati nevidljivi prijelaz između informacije i materije, dizajn i implementaciju: promjena nekoliko slova DNK na ekranu računala, ispis organizma prema vašem dizajnu. Ovim pristupom evolucija prijeti da pokvari dizajn inženjera. Očuvanje biološkog dizajna može zahtijevati da se planirani organizam ne može reproducirati ili razvijati.
Suprotno tome, Joyceova želja da iznenadi svoje molekule sugerira da je sposobnost otvaranja evolucije - „snalažljiva, svemoćna, bezgranična“- najvažniji kriterij života. U skladu s ovom idejom, Joyce sada definira život kao genetski sustav koji sadrži više bita informacija od broja potrebnog za njegovo odvijanje. Ali u skladu s ovom definicijom, ako uzmemo dva identična sustava s različitim povijesti - jedan je dizajniran, a drugi razvijen - samo će se ovaj posljednji smatrati živim; racionalno dizajnirani sustav, bez obzira na njegovu složenost, jednostavno će biti "tehnološki artefakt".
Dizajn i evolucija nisu uvijek suprotstavljeni. Mnogi projekti sintetske biologije koriste mješavinu racionalnog dizajna i usmjerene evolucije: oni konstruiraju niz mutantnih stanica - u različitim verzijama - i odabiru najbolju. Iako Joyceov novi pogled na život uključuje evoluciju, on zahtijeva i iznenadnu pojavu, a ne dugački darvinski razvoj. Životni život se uklapa u kulturu naglih inovacija, čije ideje uključuju čarobni izgled radnog pupoljka s 3D pisača. Dizajn i evolucija također su kompatibilni ako bioinžinjeri genetsku raznolikost gledaju kao riznicu elemenata dizajna za oblike budućeg života.
Za neke sintetske biologe put kroz ono što mističari nazivaju životom izvan života - koji nadilazi život onakav kakav znamo - je kroz biološki inženjering. Andy svoj poziv opisuje u želji da doprinese životu, rađa nove vrste "nevjerojatnih modela koji će cvjetati i postojati". Joyce uspoređuje život i tehnologiju s temeljnom termodinamičkom tendencijom prema poremećaju i propadanju. Koje će nove oblike dobiti život? Vrijeme će reći.
Ilya Khel