కృత్రిమ కణ మైలురాయి జీవాన్ని సృష్టించడంలో ఇంకా ముందుకు వెళ్లలేదు

కృత్రిమ జీవశాస్త్రంలో ఒక మైలురాయి, కానీ ముఖ్యమైన పరిమితులతో

మిజౌరి విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన కేట్ ఆదమాలా నేతృత్వంలోని పరిశోధనా బృందం, జీవం లేని భాగాలతో ఇప్పటివరకు తయారైన అత్యంత సామర్థ్యవంతమైన కృత్రిమ కణ వ్యవస్థను నిర్మించి ఉండొచ్చు. స్పడ్‌సెల్ అని పిలిచే ఈ ప్రోటోటైప్‌లో 36 జీన్లు ఉన్నాయి, మరియు కణాలకు సంబంధించిన కొన్ని నిర్వచనాత్మక పనులను చేయగలదు, అందులో తన డీఎన్‌ఎను కాపీ చేయడం, ప్రాథమిక రీతిలో విభజించడం ఉన్నాయి. ఇది కృత్రిమ జీవశాస్త్రానికి ఒక విశేషమైన ముందడుగు, ఎందుకంటే ఆ రంగం సరళీకృత జీవ వ్యవస్థలను నిర్మించి జీవాన్ని అర్థం చేసుకోవడంపై దృష్టి పెడుతుంది; వాటి పనితీరును అధ్యయనం చేసి నియంత్రించవచ్చు.

కానీ ఈ ఫలితం మొదటి నుంచే తయారైన జీవ కణం అనే అర్థం కాదు. అందించిన మూల సమాచారాన్ని బట్టి, స్పడ్‌సెల్ ఇప్పటికీ బయటి సహాయంపై బాగా ఆధారపడుతోంది, అపూర్ణంగానే పనిచేస్తోంది, మరియు సుమారు ఐదు విభజనల తరువాత పనిచేయడం ఆపేస్తోంది. మరో మాటలో, ఇది అనేక ప్రధాన కణ ప్రవర్తనలను అనుకరించే ఒక ఇంజినీర్ చేసిన వ్యవస్థ, కానీ ఇప్పటికీ ఎక్కువమంది జీవ శాస్త్రవేత్తలు స్వయంప్రతిపత్తి గల జీవంగా పరిగణించే స్థాయికి చేరలేదు.

ఆ తేడా ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే కృత్రిమ జీవశాస్త్రంలో వాస్తవ శాస్త్రాన్ని మించిపోయే శీర్షికలకు దీర్ఘ చరిత్ర ఉంది. స్పడ్‌సెల్ ముఖ్యమైనదిగా కనిపించేది మనుషులు ఇప్పుడు జీవాన్ని తయారు చేయగలరా అనే ప్రశ్నకు తుది సమాధానం ఇచ్చినందుకు కాదు, కానీ రసాయన సమీకరణం మరియు జీవకార్యకలాపం మధ్య ఉన్న అంతరాన్ని గత వ్యవస్థలు చేయలేని విధంగా తగ్గించినందుకే.

స్పడ్‌సెల్ నిజంగా ఏమి చేస్తుంది

ఈ ప్రాజెక్ట్ బాటమ్-అప్ విధానాన్ని అనుసరిస్తుంది. కనిష్ఠ కణాలను తయారు చేయడానికి చేసిన పూర్వ ప్రయత్నాలు సాధారణంగా ఇప్పటికే జీవించి ఉన్న బ్యాక్టీరియాతో మొదలై, ప్రాథమిక జీవన సామర్థ్యాన్ని కాపాడుతూ జీనోమ్ ఎంతవరకు తగ్గించవచ్చో చూడడానికి జీన్లను తొలగించేవి. 2016లో జరిగిన ఒక ప్రముఖ ప్రయత్నం ఒక బ్యాక్టీరియాను 901 జీన్ల నుంచి 493 జీన్లకు తగ్గించింది. ఆదమాలా బృందం దీనికి విరుద్ధ దిశలో వెళ్లింది. ఇప్పటికే ఉన్న కణాన్ని చెక్కేయడం బదులు, పరిశోధకులు చాలా చిన్న టూల్‌కిట్‌తో ప్రారంభించి కేవలం 36 జీన్ల చుట్టూ ఒక వ్యవస్థను నిర్మించారు.

ఆ జీన్లలో చాలా E. coli నుండి వచ్చాయి. మూల సమాచారంలో బాక్టీరియోఫేజ్‌ల నుంచి కూడా భాగస్వామ్యం ఉందని, ఇవి బ్యాక్టీరియాను సంక్రమించే వైరస్‌లు, అలాగే జెల్లీఫిష్ నుండి వచ్చిన ఒక ఫ్లోరెసెంట్ ప్రోటీన్ కూడా ఉందని పేర్కొంది; ఇది కణాలను కనిపించేలా చేస్తుంది. అందువల్ల ఈ నిర్మాణం ఒక కొత్త, క్రియాశీల వ్యవస్థగా ప్రయోగశాలలో కలిపి తయారు చేయబడినందున కృత్రిమం. కానీ ఇది పూర్తిగా కొత్త జీవ భాగాలతో, ఉన్న జీవులకు సంబంధం లేని విధంగా తయారైన కృత్రిమం కాదు.

అయినా కూడా, ఈ సాధన గణనీయమైనదే. ఇచ్చిన మూలం ప్రకారం, స్పడ్‌సెల్ పూర్తి కణ చక్రాన్ని పూర్తి చేసిన, జీవం లేని భాగాలతో నిర్మించిన మొదటి కృత్రిమ కణ వ్యవస్థ. అంటే ఈ వ్యవస్థ తన జన్యు పదార్థాన్ని కాపీ చేసి, ఆపై విభజించే క్రమంలో ముందుకు సాగగలదు. ఇది సంప్రదాయ జీవ కణాల వెలుపల తిరిగి సృష్టించడం చాలా కష్టమైన సామర్థ్యం.

దీనిని జీవం అని పిలవడంలో శాస్త్రవేత్తలు ఎందుకు జాగ్రత్తగా ఉంటున్నారు

జాగ్రత్తగా ఉండటానికి ప్రధాన కారణం స్పడ్‌సెల్ జీవుల్లా స్వయంగా నిలబడలేకపోవడమే. దాని పనితీరుకు విస్తృతమైన బాహ్య సహాయం అవసరం, మరియు తన విధులను పరిమితమైన, సున్నితమైన రీతిలో మాత్రమే నిర్వహిస్తుంది. కఠినంగా మద్దతు ఇచ్చే ప్రయోగశాల పరిస్థితుల్లో కొన్ని తరాలపాటు మాత్రమే పనిచేసే కణం, ఎప్పటికీ తనను తాను నిలబెట్టుకునే, తన పరిసరాలకు బలంగా స్పందించే, మరియు స్వయంగా వంశపారంపర్య వైవిధ్యాన్ని సృష్టించే కణానికి చాలా భిన్నం.

మూల పాఠ్యం ఆ ప్రమాణాన్ని స్పష్టంగా చెబుతుంది. వ్యవస్థ నిరంతరంగా ప్రతిరూపణ చెందగలిగితే, అలాగే డార్వినియన్ పరిణామానికి సామర్థ్యం ఉంటే, దాన్ని జీవంగా పిలవడానికి తాను సంతృప్తి చెందుతానని ఆదమాలా అంటుంది. స్పడ్‌సెల్ ఇప్పటికీ ఈ రెండు పరీక్షల్లో ఏదీ తీరుస్తూ లేదు. పరిశోధకులు లాభదాయకమైన మ్యూటేషన్‌ను చేర్చి, ఆ కణాలు మెరుగ్గా పనిచేస్తున్నాయని గమనించడం ద్వారా ఒక ఎంపిక రూపాన్ని ప్రదర్శించారు, కానీ ఆ మ్యూటేషన్ సహజంగా ఉద్భవించలేదు; జాగ్రత్తగా జోడించబడింది. ఇది ఒక ప్రాముఖ్యమైన నిరూపణ అయినప్పటికీ, తెరవబడిన, ముగింపు లేని పరిణామానికి ఇది సరిపోదు.

అందుకే ఈ వ్యవస్థను పూర్తిస్థాయి కృత్రిమ జీవిగా కాకుండా ప్రోటోటైప్ కనిష్ఠ కణంగా వర్ణించవచ్చు. జీవం-లాంటి ప్రవర్తనకు ఏ పనులు అనివార్యమో తెలుసుకోవడానికి ఇది పరిశోధకులకు సహాయపడుతుంది, కానీ ఇప్పటికీ ఒక పూర్తిగా జీవించే ఏకకం గా స్వయంగా నిలబడలేదు.

ఫలితం ఇంకా ఎందుకు ముఖ్యం

కృత్రిమ జీవశాస్త్రంలో స్పడ్‌సెల్ యొక్క ప్రాముఖ్యత నియంత్రణ మరియు అవగాహనలో ఉంది. సహజ కణాలు ఎంతో శక్తివంతమైనవి, కానీ ఇంజినీరింగ్ దృష్టితో అవి గందరగోళంగా కూడా ఉంటాయి. వాటిలో బిలియన్ల సంవత్సరాల పరిణామం మీద పొరలుగా ఏర్పడిన అనేక పరస్పర చర్యల వ్యవస్థలు ఉంటాయి. కొన్ని డజన్ల జీన్లతో కూడిన ఒక సరళీకృత వేదిక ప్రతిరూపణ, విభజన, మెటాబాలిజం, వారసత్వం ఎలా కలిసిపనిచేస్తాయో పరీక్షించడానికి మరింత స్పష్టమైన పునాది కావచ్చు.

అలాంటి సరళీకృత వ్యవస్థ చివరికి ప్రాయోగిక మరియు ప్రాథమిక-శాస్త్ర ప్రశ్నలకు సమాధానం ఇవ్వడంలో సహాయపడవచ్చు. ప్రాయోగికంగా, పరిశోధకులు కొత్త జీవ సర్క్యూట్లు, మాలిక్యులర్ తయారీ, లేదా జాగ్రత్తగా పరిమితం చేసిన థెరప్యూటిక్ సాధనాల కోసం కనిష్ఠ కృత్రిమ కణాలను పరీక్షా వేదికలుగా ఉపయోగించవచ్చు. మౌలిక శాస్త్ర స్థాయిలో, స్పడ్‌సెల్ వంటి ప్రయత్నాలు జీవశాస్త్రంలోని అత్యంత లోతైన ప్రశ్నల్లో ఒకదాన్ని నేరుగా ఉద్దేశిస్తాయి: ఏదైనా జీవంలా ప్రవర్తించడానికి అవసరమైన కనిష్ఠ యంత్రాంగం ఏమిటి?

మూల సమాచారానికి అనుగుణంగా, ఆదమాలా బృందం స్పడ్‌సెల్ ప్రాజెక్టును ఓపెన్-సోర్స్‌గా చేయాలని యోచిస్తోంది, తద్వారా ఇతర పరిశోధకులు దాన్ని విస్తరించగలరు. క్షీణమైన ప్రయోగాత్మక వ్యవస్థలపై అనేక బృందాల పునరావృత మెరుగుదలలపై పురోగతి తరచుగా ఆధారపడే రంగంలో, ఈ నిర్ణయం ఒకే పత్రం కంటే ఎక్కువ వేగాన్ని ఇస్తుంది.

తదుపరి అడ్డంకులు

ఆశాజనక ప్రోటోటైప్ నుంచి నిజంగా స్వయంప్రతిపత్తి గల కృత్రిమ జీవికి దారి ఇంకా కష్టమే. ఇచ్చిన పదార్థం కనీసం మూడు అడ్డంకులను సూచిస్తోంది. మొదట, స్పడ్‌సెల్ మరింత విశ్వసనీయంగా మారాలి, కొద్ది విభజనలకే ఆగకుండా బతకాలి. రెండవది, అది తక్కువ బాహ్య సహాయంతో ప్రతిరూపణ చేయగలగాలి, అంటే ప్రతిరూపణ మరియు నిర్వహణకు అవసరమైన యంత్రాంగంలో మరింత భాగం లోపలే ఉండాలి. మూడవది, నిజమైన డార్వినియన్ పరిణామానికి ఒక దారి అవసరం, అక్కడ వైవిధ్యం పుట్టి, ఎంపిక పరిశోధకులు అనుకూల మార్పులను చేతితో చొప్పించకుండా పనిచేయాలి.

ఇవి చిన్నచిన్న ముగింపు మెరుగులు కావు. ఇవి జీవ వ్యవస్థల కేంద్ర లక్షణాలు. ఆ స్థాయిని దాటాలంటే జన్యుశాస్త్రంలోనే కాకుండా, పొరలు, శక్తి వినియోగం, అణు లోప సవరణ, అంతర్గత సంస్థాగతతను కలిసి ఇంజినీర్ చేయడంలో కూడా పురోగతి అవసరం అవుతుంది.

అయినా, ప్రస్తుత పని పరిశోధకులు మరింత ఖచ్చితత్వం మరియు అవగాహనతో కణాలను రూపకల్పన చేయగల భవిష్యత్తుకు ఈ రంగాన్ని దగ్గర చేస్తోంది. అత్యంత బాధ్యతాయుతమైన చదువు ఈ పురోగతిని తక్కువచేయదు, అలాగే అతిశయోక్తి కూడా చేయదు. స్పడ్‌సెల్ మొదటి నుంచే జీవితం కాదు. అయితే, ఎంపిక చేసిన కొన్ని భాగాల నుంచే జీవం యొక్క ప్రధాన ప్రవర్తనలలో మరెన్నోను పునర్నిర్మించవచ్చని, గతంలో అనేక వ్యవస్థలు సాధించలేనంతగా, ఇది సీరియస్ మరియు బహుశా చారిత్రాత్మక ప్రదర్శన.

• స్పడ్‌సెల్ 36 జీన్లను ఉపయోగిస్తుంది, డీఎన్‌ఎను కాపీ చేయగలదు మరియు ప్రాథమిక రీతిలో విభజించగలదు.
• ఈ వ్యవస్థ ఇంకా విస్తృతమైన బయటి సహాయంపై ఆధారపడుతోంది, సుమారు ఐదు విభజనల తరువాత విఫలమవుతోంది.
• మరింత స్వయంప్రతిపత్తి గల కృత్రిమ కణాల వైపు అభివృద్ధిని వేగవంతం చేయడానికి పరిశోధకులు ఈ ప్రాజెక్టును ఓపెన్-సోర్స్ చేస్తున్నారు.

ఈ వ్యాసం న్యూ సైంటిస్ట్ నివేదిక ఆధారంగా ఉంది. మూల వ్యాసాన్ని చదవండి.