Laboratuvarda Yaşam Kıvılcımı: Bilim İnsanları Beslenen ve Çoğalan İlk Yapay Hücreyi Yarattı

Minesota Üniversitesi'nden bilim insanları, biyoteknoloji dünyasında çığır açan bir başarıya imza atarak tamamen cansız kimyasal bileşenleri bir araya getirip beslenebilen, büyüyebilen ve kendi kendine bölünebilen dünyanın ilk yapay hücre döngüsünü oluşturdu. "SpudCell" adı verilen bu sentetik hücre projesi, biyoloji ve kimya arasındaki sınırları eriterek insan eliyle "yaşam makinesi" üretme yolunda tarihi bir adım olarak değerlendiriliyor. Araştırmacılar, bu gelişmeyle birlikte hayatın büyüme ve üreme gibi en temel işlevlerinin arkasında "gizemli, büyülü bir kıvılcıma" ihtiyaç duyulmadığının kimyasal olarak kanıtlandığını belirtiyor. Doğal hücrelerin milyarlarca yıllık evrimsel mekanizmalarının aksine SpudCell, yağlı zarlardan oluşturulmuş akışkan kesecikler (lipozomlar), indirgenmiş bir protein üretim sistemi ve yedi ayrı DNA plazmidine bölünmüş 90 bin baz çiftlik minyatür bir genom yapısıyla sıfırdan inşa edildi. Bu genom tasarımı, bir canlı hücenin ihtiyaç duyacağı asgari yaşam fonksiyonlarını programlamak üzere yapılandırıldı. Hücre, hayatta kalmak ve beslenmek için çevresindeki daha küçük "besleyici" keseciklerle birleşiyor ve bu sayede dışarıdan aldığı lipit ile enzimleri kullanarak DNA'sını kopyalamayı başarıyor. Doğal bakterilerin (örneğin E. coli) sahip olduğu milyonlarca moleküllük karmaşık hücresel iskelet yapısından tamamen yoksun olan SpudCell, bölünmek için alternatif ve son derece sıra dışı bir mekanizma kullanıyor. Hücre içi iskeleti olmadığı için, yüzeyinde üretilen proteinlerin hücresel zar üzerinde yoğunlaşarak yarattığı mekanik baskı sayesinde fiziksel olarak ortadan ikiye bölünüyor. Bu ilkel yöntemle laboratuvar ortamında yaklaşık 30 santigrat derece sıcaklıkta her 12 saatte bir bölünen yapay hücreler, kendi genetik kodlarını bozmadan tam beş nesil boyunca korumayı ve aktarmayı başardı. Bilim insanları, araştırmanın evrimsel adaptasyon aşamasında yapay hücrelere Darwinci seleksiyon (doğal seçilim) kurallarını uygulayarak rekabet ortamı yarattı. Daha hızlı beslenmesini sağlayan güçlü bir genetik varyasyona sahip hücreler, kısıtlı kaynakların olduğu simülasyonda normal hücreleri geride bırakarak popülasyonun çoğunluğunu ele geçirdi. Henüz tamamen kendi kendine yetemeyen ve dışarıdan protein desteğine ihtiyaç duyan bu "kırılgan" yapay organizma, gelecekte kanserle mücadeleden atmosferdeki karbonun yakalanmasına kadar pek çok küresel soruna çözüm üretebilecek amaca özel canlı robotların üretilmesinde temel bir iskelet görevi görecek.