في سابقة جديدة للهندسة الوراثية، طور علماء كائنا اصطناعيا وحيد الخلية ينمو وينقسم مثل الخلية الطبيعية، محاكيا جوانب من دورة انقسام الخلية التي تولد حياة خلوية حية صحية.
وهذا الإنجاز، الذي أُثبت في شكل حياة شبيهة بالبكتيريا أحادية الخلية تسمى JCVI-syn3A، هو نتيجة عقود من التسلسل الجيني والتحليل من قبل العلماء، واستكشاف الأدوار التي تلعبها الجينات الفردية داخل الكائنات الحية.
ويقول عالم الفيزياء الحيوية جيمس بيليتيير، من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST): "هدفنا هو معرفة وظيفة كل جين حتى نتمكن من تطوير نموذج كامل لكيفية عمل الخلية".
وفي حين أن جذور العمل يمكن إرجاعها إلى التسعينيات، فإن الخطوات الأخيرة حدثت في هذا القرن، حيث نجح الباحثون في عام 2003 في تخليق فيروس صغير يصيب البكتيريا.
NIST/MIT
JCVI-syn3A ينمو وينقسم تحت المجهر الضوئي!
وأدى ذلك إلى إنجاز جديد في عام 2010، حيث صمم العلماء في معهد J.Craig Venter (JCVI) في ولاية ماريلاند، أول خلية بكتيرية اصطناعية، تسمى JCVI-syn1.0: أول كائن حي على الأرض به جينوم اصطناعي بالكامل، صُمم بواسطة تجريد الحمض النووي الطبيعي من بكتيريا Mycoplasma mycoides.
وبعد عدة سنوات، اتخذ الفريق خطوة أخرى إلى الأمام، حيث ابتكر نوعا من البكتيريا في المختبر برمز جيني أصغر من أي نوع موجود في الطبيعة.
وهذا الكائن الحي، المسمى JCVI-syn3.0، يمتلك فقط 473 جينا في المجموع - أقصر من أي كائن حي معروف قائم على الاكتفاء الذاتي في العالم الطبيعي.
ولكن، في حين أن مجموعة الأدوات الوراثية المصغرة لـ JCVI-syn3.0 مكنتها من الحفاظ على نفسها عن طريق الانقسام الخلوي، فقد فعلت ذلك بطريقة غير عادية، حيث أنتجت "تنوعا مورفولوجيا مذهلا" في الخلايا الجديدة التي أنشأتها، والتي ظهرت في مجموعة متنوعة من الأشكال والأحجام المختلفة.
والآن، اكتشف أعضاء فريق البحث نفسه طريقة لمنع حدوث هذه الأشكال الغريبة، باستخدام متغير معدل حديثا من JCVI-syn3.0، والمعروف باسم JCVI-syn3A.
ومع إضافة 19 جينا غير موجود في JCVI-syn3.0، فإن JCVI-syn3A الجديد قادر على الخضوع لتقسيم الخلايا بطريقة أكثر طبيعية ومتسقة، مع تباين شكلي أقل بكثير من JCVI-syn3.0 المعروض.
وعلى الرغم من عدة سنوات من العمل وراء هذا الإنجاز، ما يزال هناك قدر كبير من الغموض محاطا بهذه الجينات.
وعلى سبيل المثال، بينما يتميز JCVI-syn3A بـ 19 جينا جديدا، يُعتقد أن 7 جينات فقط تلعب دورا في جعل عمليات انقسام الخلايا تعمل بطريقة أكثر انتظاما. ومن بين السبعة، حُددت وظائف اثنين فقط من الجينات - تسمى ftsZ وsepF.
وما تزال الكيفية التي يساهم بها الخمسة الأخرى بالضرورة في الاتساق المورفولوجي لـ JCVI-syn3A، غير معروفة، ولكن شيئا واحدا مؤكدا: يمثل هذا الجينوم الصغير الآن المعيار الجديد للتجارب التي يمكن أن تساعدنا في تمييز ما تفعله هذه الجينات داخل الكائنات الحية.
ويوضح الباحثون في ورقتهم البحثية: "تقدم JCVI-syn3A بالتالي نموذجا بسيطا مقنعا لعلم وظائف الأعضاء البكتيري، ومنصة لهندسة علم الأحياء على نطاق واسع".
وأبلغ عن النتائج في Cell.
المصدر: ساينس ألرت
