செயற்கை செல் மைல்கல் உயிரை உருவாக்குவதில் குறைந்துவிட்டது

செயற்கை உயிரியல் துறையில் ஒரு மைல்கல், ஆனால் முக்கியமான வரம்புகளுடன்

மிசூரி பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த கேட் ஆதமாலா தலைமையிலான ஆய்வுக் குழு, உயிரற்ற கூறுகளிலிருந்து இதுவரை உருவாக்கப்பட்ட மிகத் திறன்வாய்ந்த செயற்கை செல் அமைப்பை உருவாக்கியிருக்கலாம். ஸ்பட்செல் எனப்படும் இந்த மாதிரியில் 36 ஜீன்கள் உள்ளன, மேலும் செல் தொடர்பான சில அடிப்படை பணிகளை செய்ய முடியும்; அதில் தனது டிஎன்ஏ-ஐ நகலெடுப்பதும், அடிப்படையான முறையில் பிரிவதும் அடங்கும். இது செயற்கை உயிரியல் துறைக்கு ஒரு குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றம்; எளிமைப்படுத்தப்பட்ட உயிரியல் அமைப்புகளை உருவாக்கி வாழ்க்கையைப் புரிந்துகொள்ளும் துறையே இது, அதன் செயல்பாடுகளை ஆய்வு செய்து கட்டுப்படுத்தலாம்.

ஆனால் இந்த முடிவு, தொடக்கம் முதல் உருவாக்கப்பட்ட உயிருள்ள செல் என்ற அளவுக்கு செல்லவில்லை. வழங்கப்பட்ட மூலத் தகவலின் அடிப்படையில், ஸ்பட்செல் இன்னும் வெளிப்புற ஆதரவை அதிகமாகச் சார்ந்திருக்கிறது, பகுதியளவிலேயே செயல்படுகிறது, மேலும் சுமார் ஐந்து பிரிவுகளுக்குப் பிறகு செயலிழக்கிறது. வேறு வார்த்தைகளில், இது முக்கியமான சில செல்இயக்கங்களைப் பின்பற்றும் ஒரு பொறியியல் அமைப்பு; ஆனால் பெரும்பாலான உயிரியல் விஞ்ஞானிகள் தன்னாட்சி கொண்ட உயிராகக் கருதும் எல்லையை இன்னும் எட்டவில்லை.

இந்த வேறுபாடு முக்கியமானது, ஏனெனில் செயற்கை உயிரியல் துறையில் அடிப்படை அறிவியலை முந்திச் செல்லும் தலைப்புச் செய்திகள் நீண்ட காலமாக இருந்து வருகின்றன. ஸ்பட்செல் முக்கியமானது, விஞ்ஞானிகள் இப்போது வாழ்க்கையை உருவாக்க முடியும் என்ற கேள்விக்கு தீர்வு கிடைத்துவிட்டதால் அல்ல; மாறாக, வேதியியல் அமைப்புக்கும் உயிரியல் செயல்பாட்டுக்கும் இடையிலான இடைவெளியை, முந்தைய அமைப்புகள் செய்ய முடியாத வகையில் குறைத்திருப்பதால்.

ஸ்பட்செல் உண்மையில் என்ன செய்கிறது

இந்தத் திட்டம் கீழிருந்து மேலே செல்லும் அணுகுமுறையைப் பின்பற்றுகிறது. குறைந்தபட்ச செல்களை உருவாக்கும் முன்தயாரிப்புகள் பெரும்பாலும் ஏற்கனவே உயிருடன் இருந்த பாக்டீரியாவிலிருந்து தொடங்கி, அடிப்படை உயிர்வாழ்வை காக்கும் போது ஜீனோமை எவ்வளவு குறைக்கலாம் என்பதைப் பார்க்க ஜீன்களை நீக்கியன. 2016 இல் நடந்த ஒரு முக்கிய முயற்சி ஒரு பாக்டீரியாவை 901 ஜீன்களிலிருந்து 493 ஜீன்களுக்கு குறைத்தது. ஆதமாலா குழு எதிர்திசையில் நகர்ந்தது. உள்ளே இருந்த செலையை வெட்டி குறைப்பதற்குப் பதிலாக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் மிகச் சிறிய கருவித்தொகுப்புடன் தொடங்கி, வெறும் 36 ஜீன்களைச் சுற்றி ஒரு அமைப்பை கட்டமைத்தனர்.

அந்த ஜீன்களில் பெரும்பாலானவை E. coli இலிருந்து வருகின்றன. மூலத் தகவலில் பாக்டீரியோஃபேஜ்களின் பங்களிப்புகளும் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளன; இவை பாக்டீரியாவைத் தாக்கும் வைரஸ்கள். மேலும் ஜெல்லிஃபிஷிலிருந்து பெறப்பட்ட ஒரு புளோரசன்ட் புரதமும் உள்ளது, இது செல்களைப் பார்க்க உதவுகிறது. எனவே இந்த அமைப்பு ஆய்வகத்தில் ஒன்றுசேர்த்து உருவாக்கப்பட்ட ஒரு புதிய செயல்படும் அமைப்பு என்ற பொருளில் செயற்கையானது. ஆனால் முற்றிலும் புதிய உயிரியல் பகுதிகளால், ஏற்கனவே உள்ள உயிரிகளுடன் தொடர்பே இல்லாத வகையில் உருவாக்கப்பட்டது என்ற வலுவான பொருளில் இது செயற்கையானது அல்ல.

அப்படியிருந்தாலும், இந்த சாதனை குறிப்பிடத்தக்கது. வழங்கப்பட்ட மூலத்தின் படி, முழு செல் சுழற்சியை நிறைவு செய்த, உயிரற்ற கூறுகளிலிருந்து உருவாக்கப்பட்ட முதல் செயற்கை செல் அமைப்பு ஸ்பட்செல். அதாவது, இந்த அமைப்பு தனது மரபணு பொருளை நகலெடுத்து பின்னர் பிரியும் வரிசையில் முன்னேற முடியும்; இது பாரம்பரிய உயிருள்ள செல்களின் வெளியே மீண்டும் உருவாக்குவது மிகவும் கடினமாக இருந்த ஒன்று.

ஏன் விஞ்ஞானிகள் இதை உயிர் என்று சொல்லத் தயங்குகிறார்கள்

மிக வலுவான காரணம், ஸ்பட்செல் உயிரினங்கள் போல தன்னைத் தானே நிலைநிறுத்திக் கொள்ள முடியாதது. அது தனது செயல்பாடுகளை நிறைவேற்ற பரிசோதனைச் சூழலின் பெரும் உதவியைப் பெறுகிறது, மேலும் குறைந்த, நுட்பமான முறையிலேயே செயல்படுகிறது. கடுமையான ஆதரவுள்ள ஆய்வகச் சூழலில் சில தலைமுறைகளுக்குப் பிறகு மட்டுமே இயங்கும் ஒரு செல், தன்னைத் தானே முடிவில்லாமல் நிலைநிறுத்தக்கூடிய, சூழலுக்கு வலுவாக எதிர்வினையாற்றக்கூடிய, தானாகவே மரபியல் மாறுபாடுகளை உருவாக்கக்கூடிய செல்லிலிருந்து முற்றிலும் வேறுபட்டது.

மூல உரையில் அந்த அளவுகோல் தெளிவாகக் கூறப்பட்டுள்ளது. அமைப்பு முடிவில்லாமல் பெருகினால், மேலும் டார்வினிய பரிணாமத்திற்கு திறன் இருந்தால் அதைப் பற்றி 'உயிருள்ளது' என்று சொல்லத் தயங்கமாட்டேன் என்று ஆதமாலா கூறுகிறார். ஸ்பட்செல் இன்னும் அந்த இரு சோதனைகளையும் நிறைவேற்றவில்லை. ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு பயனுள்ள மாற்றத்தைச் சேர்த்து, அந்த செல்கள் சிறப்பாக செயல்படுவதைப் பார்த்து, தேர்வின் ஒரு வடிவத்தை காட்டியுள்ளனர்; ஆனால் அந்த மாற்றம் தானாக உருவாகவில்லை, திட்டமிட்டு சேர்க்கப்பட்டது. இது ஒரு அர்த்தமுள்ள கருத்து நிரூபணம், ஆனால் திறந்த முடிவுடைய பரிணாமத்தை எட்டவில்லை.

இதனால்தான் இந்த அமைப்பை முழுமையான செயற்கை உயிரி என்பதற்குப் பதிலாக மாதிரி குறைந்தபட்ச செல்லாக விவரிக்கலாம். உயிரைப் போன்ற நடத்தைக்கு அவசியமான செயல்பாடுகள் எவை என்பதை இது ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு புரிய வைக்கிறது; ஆனால் இன்னும் முழுமையாக உயிருள்ள ஒன்றாக தன்னிச்சையாக இயங்கவில்லை.

இந்த முடிவு இன்னும் ஏன் முக்கியம்

செயற்கை உயிரியல் துறையில் ஸ்பட்செலின் முக்கியத்துவம் கட்டுப்பாடு மற்றும் புரிதலில் உள்ளது. இயற்கை செல்கள் மிகுந்த சக்திவாய்ந்தவை, ஆனால் பொறியியல் பார்வையில் அவை சிக்கலானவையும் கூட. பில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகளின் பரிணாமத்தின் மேல் அடுக்குகளாக கட்டமைக்கப்பட்ட பல ஒன்றோடொன்று தொடர்புடைய அமைப்புகளை அவை கொண்டுள்ளன. சில டஜன் ஜீன்களைக் கொண்ட எளிமைப்படுத்தப்பட்ட தளம், நகலெடுப்பு, பிரிவு, மாற்றுச்செயல்முறை, மற்றும் மரபுரிமை எப்படி ஒன்றாக பொருந்துகின்றன என்பதைச் சோதிக்க இன்னும் தெளிவான அடித்தளமாக இருக்கலாம்.

அத்தகைய எளிய அமைப்பு, இறுதியில் நடைமுறை மற்றும் அடிப்படை அறிவியல் கேள்விகளுக்குப் பதில் அளிக்க உதவலாம். நடைமுறையில், புதிய உயிரியல் சுற்றுகள், மூலக்கூறு உற்பத்தி, அல்லது கவனமாக கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சிகிச்சை கருவிகளைச் சோதிக்க குறைந்தபட்ச செயற்கை செல்களை ஆராய்ச்சியாளர்கள் பயன்படுத்தலாம். அடிப்படை அறிவியல் நிலையில், ஸ்பட்செல் போன்ற முயற்சிகள் உயிரியல் துறையின் மிகவும் ஆழமான கேள்விகளில் ஒன்றை நேரடியாக எதிர்கொள்கின்றன: எதோ ஒன்று வாழ்க்கையைப் போல நடக்க வேண்டுமென்றால் குறைந்தபட்சமாக எந்த இயந்திர அமைப்பு தேவை?

மூலத் தகவலின் படி, ஆதமாலா குழு ஸ்பட்செல் திட்டத்தை ஓப்பன்-சோர்ஸாக வெளியிட திட்டமிட்டுள்ளது, இதனால் பிற ஆராய்ச்சியாளர்கள் அதை விரிவாக்க முடியும். நுட்பமான பரிசோதனை அமைப்புகளில் பல குழுக்களின் தொடர்ச்சியான மேம்பாட்டில் முன்னேற்றம் சார்ந்திருக்கும் துறையில், இந்த முடிவு ஒரு தனிப்பட்ட ஆய்வுக் கட்டுரையை விட வேகமாக முன்னேற்றத்தை ஊக்குவிக்கலாம்.

அடுத்த தடைகள்

நம்பிக்கையளிக்கும் ஒரு மாதிரியில் இருந்து உண்மையாக தன்னாட்சி கொண்ட செயற்கை உயிரி வரை செல்லும் பாதை இன்னும் கடினமானது. வழங்கப்பட்ட தகவல் குறைந்தபட்சம் மூன்று தடைகளைச் சுட்டுகிறது. முதலில், ஸ்பட்செல் மேலும் நம்பகமாகி, சில பிரிவுகளுக்குப் பிறகும் உயிர்வாழ வேண்டும். இரண்டாவது, அது வெளிப்புற உதவியைக் குறைத்துக்கொண்டு நகலெடுக்க வேண்டும்; அதாவது, நகலெடுப்புக்கும் பராமரிப்புக்கும் தேவைப்படும் இயந்திர அமைப்பின் மேலும் பல பகுதிகள் உள்ளடக்கப்பட வேண்டும். மூன்றாவது, உண்மையான டார்வினிய பரிணாமத்திற்கான வழி தேவை; அங்கு மாறுபாடு உருவாகி, பயனுள்ள மாற்றங்களை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கைமுறையாக சேர்க்காமல் தேர்வு செயல்பட வேண்டும்.

இவை சிறிய முடித்தல் திருத்தங்கள் அல்ல. இவை உயிரியல் அமைப்புகளின் மைய பண்புகள். அந்த எல்லையைத் தாண்ட, மரபியல் துறையில் மட்டுமல்லாமல், உறைகள், ஆற்றல் பயன்பாடு, மூலக்கூறு பிழைதிருத்தம், உள் அமைப்பு ஆகியவற்றை ஒன்றாக பொறியியல் செய்வதிலும் முன்னேற்றம் தேவைப்படும்.

அப்படியிருந்தாலும், தற்போதைய வேலை ஆராய்ச்சியாளர்கள் அதிகத் துல்லியத்துடன், மேலும் ஆழமான புரிதலுடன் செல்களை வடிவமைக்கக்கூடிய எதிர்காலத்திற்கு துறையை நெருக்குகிறது. மிகப் பொறுப்பான வாசிப்பு என்பது இந்த முன்னேற்றத்தை தள்ளுபடி செய்யாததும், அதைப் பெரிதுபடுத்தாததும். ஸ்பட்செல் என்பது தொடக்கம் முதல் உருவான உயிர் அல்ல. ஆனால் வாழ்க்கையின் முக்கிய நடத்தைங்களில் மேலும் பலவற்றை தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட சில பகுதிகளிலிருந்து மீண்டும் கட்டமைக்க முடியும் என்பதை, பல அமைப்புகள் முன்பு சாதிக்க முடியாத அளவில், இது ஒரு தீவிரமான மற்றும் வரலாற்று முக்கியத்துவம் கொண்ட வெளிப்பாடாகும்.

• ஸ்பட்செல் 36 ஜீன்களைப் பயன்படுத்துகிறது, டிஎன்ஏ-ஐ நகலெடுக்கவும், அடிப்படையான முறையில் பிரியவும் முடியும்.
• இந்த அமைப்பு இன்னும் வெளிப்புற ஆதரவின் மீது பெரிதும் சார்ந்துள்ளது, மேலும் சுமார் ஐந்து பிரிவுகளுக்குப் பிறகு செயலிழக்கிறது.
• மேலும் தன்னாட்சி கொண்ட செயற்கை செல்கள் நோக்கி மேம்பாட்டை விரைவுபடுத்த ஆராய்ச்சியாளர்கள் இந்தத் திட்டத்தை ஓப்பன்-சோர்ஸாக வெளியிடுகின்றனர்.

இந்தக் கட்டுரை New Scientist செய்திப்பதிவை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அசல் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.