Группа исследователей под руководством синтетического биолога Крейга Вентера создала новую версию микроорганизма с искусственно синтезированным геномом. Первая успешная попытка создания такого организма была предпринята Институтом Крейга Вентера в 2010 году, но сейчас удалось радикально уменьшить количество генетического материала, достаточного для его полноценного существования. Результаты работы были опубликованы в журнале Science.

Важной задачей современной биологии является выяснение точной биологической функции каждого гена в клетке. Одним из возможных способов ее решения может стать создание организма, содержащего минимальный возможный набор генов. То есть только те гены, которые нужны для роста и размножения клетки. Даже такие примитивные организмы, как бактерии, могут содержать тысячи генов. Но среди них много "лишних", функции которых дублируются либо нужны только в редких случаях (например, для борьбы с антибиотиками). Поэтому у биологов появилась идея удалить такие гены и создать организм, содержащий их минимальный набор. Это помогло бы лучше понять глубинные основы существования жизни.

Создать полностью искусственную клетку пока невозможно. Зато можно синтезировать небольшие фрагменты ДНК, соединить их в одну большую молекулу и ввести ее в бактериальную клетку, получив таким образом полусинтетический организм. В искусственной молекуле ДНК можно закодировать какие угодно гены. Американский биолог Крейг Вентер, в свое время внесший огромный вклад в проект по секвенированию генома человека, в последние годы работает в этой области — ее называют синтетической биологией. Эта дисциплина занимается созданием не существующих в природе биомолекул и биологических систем. С практической точки зрения полусинтетические биологические организмы можно использовать для производства различных веществ, например топлива. А с точки зрения фундаментальной науки они помогут лучше понять принципы функционирования биологических систем.

Первый полусинтетический организм был создан группой Вентера в 2010 году. Он был сделан на основе бактерии — микоплазмы (Mycoplasma mycoides). Штамм получил название JCVI-syn1.0. Искусственно созданный геном был внедрен в бактерию, генетический материал которой предварительно разрушили. В результате возник полноценный организм, способный к самовоспроизведению. Размер синтетического генома микроорганизма составил около одного миллиона пар нуклеотидов и был практически идентичен обычному геному микоплазмы. Основной задачей этой работы была отработка методики создания синтетического генома и внедрения его в бактерию.

Теперь же группа Вентера значительно продвинулась вперед. Благодаря сложным исследованиям ей удалось обнаружить "лишние" гены. Для этого ученые "выключали" случайные гены и смотрели, будет ли организм без них жизнеспособен. В итоге были найдены строго необходимые гены (набралось 473), что позволило синтезировать ДНК, содержащую только их. Затем получившийся синтетический геном был внедрен в бактерию. Полученный организм, названный Mycoplasma mycoides JCVI-syn3.0, оказался полностью жизнеспособен.

Самое любопытное во всей этой истории состоит в том, что функции 149 из этих генов до сих пор точно не известны. Иными словами, науке до сих пор не известны функции 149 генов, необходимых для жизни живого организма.