Какво е живот? През по-голямата част от 20-ти век този въпрос не засягаше много биолозите. Животът е термин за поети, а не за учени, каза синтетичният биолог Андрю Елингтън през 2008 г., който започна кариерата си, като изучава как започва животът. Въпреки думите на Елингтън, свързаните области на произход на живота и астробиологичните изследвания са подновили фокуса си върху смисъла на живота. За да разпознаят друга форма, която животът може да е взела преди четири милиарда години, или форма, която може да е приела на други планети, учените трябва да разберат какво всъщност прави нещо живо.
Животът обаче е движеща се цел, както философите отдавна отбелязват. Аристотел смята „животът“и „животът“за различни понятия - последното, в неговия случай, е съвкупност от съществуващи същества, които обитават нашия свят, като кучета, съседи и бактерии по кожата. За да познаваме живота, трябва да изследваме живите; но животът винаги се променя в пространството и времето. Опитвайки се да определим живота, трябва да вземем предвид живота, който познаваме и който не познаваме. Според изследователя на произхода на живота Пиер Луиджи Луиси от Университета в Рома Тре, съществува животът, какъвто е, сега, животът, какъвто може да бъде, и животът, какъвто е бил някога. Тези категории сочат дилемата, адресирана от средновековните мистични философи. Животът, както забелязаха, винаги е много повече от живот и поради тази причина, парадоксално,тя никога няма да бъде достъпна за живите. Поради тази разлика между реалния живот и възможния живот, много дефиниции на живота се съсредоточават върху способността му да се променя и развива, вместо да се ограничават до определяне на фиксирани свойства на живота.
Може ли животът да се създаде в лаборатория?
В началото на 90-те години, докато съветваше НАСА относно възможностите за живот на други планети, биологът Джералд Джойс, понастоящем в Института за биологични изследвания на Salk в Калифорния, помогна за разработването на една от най-използваните дефиниции на живота. Известно е като химическото дарвинистско определение: „Животът е самоподдържаща се химическа система, способна на еволюция на Дарвин“. През 2009 г., след десетилетия на работа, групата на Джойс публикува документ, описващ РНК молекула, способна да катализира собствената си реакция на синтез, за да създаде повече свои копия. Тази химическа система удовлетвори определението на живота на Джойс. Но никой не посмя да я нарече жива. Проблемът е, че тя не правеше нещо ново или необичайно.
„Един ден този геном ще може да изненада създателя си с дума - трик или нова стъпка в играта на почти живота - която той не очаква да чуе“, пише New York Times за създаването. „Ако се случи, ако ми се случи, щях да бъда щастлив“, казва д-р Джойс. И добавя: „Не предполагам да твърдя, но е живо“.
Джойс се опитва да разбере живота чрез генериране на прости живи системи в лабораторията. В процеса той и други синтетични биолози въплъщават нови видове живот в жива форма. Всеки опит за синтезиране на нови форми на живот сочи към факта, че има много повече, може би безкрайно повече, възможни форми на живот. Синтетичните биолози могат да променят начина, по който се развива животът или способностите, които той развива. Работата им повдига нови въпроси за еволюционното определение на живота. Как да категоризираме променения живот, който се превърна в продукт на еволюционната преломна точка, продукт на разрушаване на еволюционната верига?
Историята на произхода на синтетичната биология датира от 1977 г., когато Дрю Анди, един от основателите на синтетичната биология и понастоящем професор по биоинженерство в университета в Станфорд в Калифорния, се опита да създаде изчислителен модел на най-простата форма на живот, която може да намери: бактериофага Т7, вируса, който заразява бактериите. colibacillus. Кристалната глава на извитите крака на този вирус е като земя, която каца на Луната и грабва бактериален носител. Този бактериофаг е толкова прост, че според някои определения дори не може да бъде наречен жив. (Както всички вируси, той разчита на молекулярното инженерство на своята гостоприемна клетка, за да се възпроизвежда.) Бактериофагът Т7 има общо 56 гена и Анди смята, че би било възможно да се създаде модел, който да отчита всяка част от фага и как тези части работят заедно:идеално представяне, което предсказва как фагът ще се промени, ако някой от тези гени бъде отстранен или отстранен.
Промоционално видео:
Анди изгради серия от T7 бактериофаги мутанти, като систематично избива гени или променя местоположението им в малкия Т7 геном. Но мутантните фаги отговарят на модела за много кратко време. Промяната, която би трябвало да доведе до тяхното отслабване, доведе до факта, че тяхното потомство разкъсва клетките на E. coli два пъти по-бързо от преди. Не работи. В крайна сметка Анди осъзна, "Ако искаме да моделираме естествения свят, трябва да пренапишем естествения свят, така че да стане симулиран." Вместо да търсите по-добра карта, сменете територията. Така се роди полето на синтетичната биология. Заемайки методи от програмирането, Анди започна да "рефакторира" гена на бактериофага Т7. Той създаде бактериофага T7.1, форма на живот, създадена така, че да улеснява човешкия ум.
Фаг Т7.1 е пример за така наречения свръхдарвински живот: живот, който дължи съществуването си на човешкия дизайн, а не на естествения подбор. Биоинженерите като Анди разглеждат живота по два начина: като физическа структура, от една страна, и като информационна структура, от друга. На теория идеалното представяне на живота трябва да активира невидим преход между информация и материя, дизайн и реализация: промяна на няколко букви ДНК на екрана на компютъра, отпечатване на организъм според вашия дизайн. При този подход еволюцията заплашва да развали дизайна на инженера. Запазването на биологичния дизайн може да изисква желаният от вас организъм да не се възпроизвежда или да се развива.
Напротив, желанието на Джойс да бъде изненадан от молекулите си предполага, че способността за отваряне на еволюцията - „находчива, всемогъща, безгранична“- е най-важният критерий на живота. В съответствие с тази идея, Джойс сега определя живота като генетична система, която съдържа повече битове информация, отколкото броя, необходим за неговото продължаване. Но в съответствие с това определение, ако вземем две еднакви системи с различни истории - едната е проектирана, а другата е разработена - само последната ще се счита за жива; рационално проектирана система, независимо от нейната сложност, просто ще бъде „технологичен артефакт“.
Дизайн и эволюция не всегда противопоставлены. Многие проекты синтетической биологии используюсь смесь рационального дизайна и направленной эволюции: они конструируют носителя мутантных клеток - в разных вариантах - и выбирают лучший. Хотя новое представление Джойса о жизни включает эволюцию, оно также требует внезапного появления, нежели долгого дарвиновского развития. Эмерджентная жизнь вписывается в культуру внезапных инновацией, идеи которых включают волшебное появление рабочей почки из 3D-принтера. Дизайн и эволюция также совместимы, если биоинженеры будут смотреть на генетическое разнообразие как на сокровищницу дизайнерских элементов для будущих форм жизни.
За някои синтетични биолози пътят към това, което мистиците наричат живот отвъд живота - което надхвърля живота, както го познаваме - е чрез биологично инженерство. Анди описва призванието си по отношение на желанието да допринесе за живота, да породи нови видове „невероятни модели, които ще процъфтяват и съществуват“. Джойс контрастира на живота и технологиите с фундаментална термодинамична тенденция към разстройство и разпад. Какви нови форми ще получи животът? Времето ще покаже.
Иля Кел
