Учёные создали синтетические клетки, способные расти и делиться: шаг к искусственной жизни

Учёные из Университета Миннесоты University of Minnesota сообщили о создании синтетических клеток нового типа, которые впервые продемонстрировали полный клеточный цикл: рост, копирование генетического материала и деление с образованием следующего поколения. Работа, о которой пишет The Guardian, уже названа одним из самых значимых шагов в области синтетической биологии последних лет.

«SpudCells»: жизнь, собранная из молекул

Созданные структуры получили название SpudCells. Это искусственные клетки, полностью собранные из химических компонентов и лабораторно синтезированной ДНК — без использования готовых живых организмов на этапе сборки.

Руководитель исследования, биоинженер Kate Adamala, подчёркивает, что речь пока не идёт о полноценной замене живых клеток, однако сам факт запуска клеточного цикла в полностью искусственной системе является принципиальным прорывом:

«Они работают не так надёжно, быстро или эффективно, как настоящие клетки, но это доказательство того, что молекулы способны воспроизводить поведение, которое ранее считалось исключительно свойством живого», —

отмечает учёная.

Как устроены искусственные клетки

В основе SpudCells лежат микроскопические водные пузырьки — липосомы. В них помещается синтетическая ДНК, задающая базовые инструкции для поведения системы.

Механизм «жизни» этих клеток выглядит многоступенчато:

• липосомы сливаются с «донорскими» пузырьками, содержащими ферменты и рибосомоподобные комплексы;
• внутри начинается синтез белков;
• генетическая программа запускает копирование ДНК;
• система инициирует процесс деления.

Таким образом, рост и размножение не происходят спонтанно, а поддерживаются внешними молекулярными ресурсами — питательной средой и добавляемыми компонентами.

Признаки эволюции в пробирке

Одним из наиболее интересных результатов стало наблюдение за поведением популяции таких клеток. Учёные зафиксировали, что системы с генетическими преимуществами в росте постепенно вытесняли менее эффективные варианты.

Иными словами, даже в искусственной среде начали проявляться элементы отбора — базовый принцип эволюции.

Важная оценка научного сообщества

Работа уже вызвала заметный отклик в научной среде. Профессор Tom Ellis из Imperial College London назвал исследование, вероятно, крупнейшим прорывом в области синтетических клеток за последнее время.

По его оценке, подобные системы позволяют приблизиться к пониманию минимального набора условий, необходимых для возникновения жизни, а также к реконструкции сценариев её появления из неживой материи.

Ограничения: жизнь, которая ещё не умеет жить

Несмотря на впечатляющий результат, SpudCells остаются крайне примитивными по сравнению с природными клетками.

Их ключевые ограничения:

• они полностью зависят от внешнего питательного раствора;
• не способны самостоятельно собирать сложные белковые системы;
• не регулируют собственный метаболизм;
• не умеют эффективно удалять отходы;
• при делении часто распределяют ДНК неравномерно, что приводит к деградации популяции через несколько поколений.

Фактически это система, которая имитирует отдельные свойства жизни, но не обладает её устойчивостью.

Шаг к пониманию происхождения жизни

Несмотря на ограничения, значение работы выходит далеко за рамки лабораторного эксперимента. Синтетические клетки становятся инструментом для ответа на один из ключевых вопросов биологии — как неживая химия могла перейти в живые системы.

В этом контексте исследование вписывается в более широкую линию работ в области synthetic biology и происхождения жизни.

Параллельно учёные всё чаще находят молекулярные свидетельства того, что переход к жизни мог быть постепенным. Ранее сообщалось о самокопирующихся молекулах РНК, а также о сложных органических соединениях в космических телах, включая астероиды.

Новая организация и следующий этап

Команда Kate Adamala объявила о создании международной инициативы Biotic — структуры, которая должна объединить исследователей для дальнейшего развития синтетических клеточных систем.

Задача проекта — не только повысить стабильность таких «клеток», но и приблизить их к автономным биохимическим системам, способным функционировать без постоянного внешнего вмешательства.

Что дальше

Учёные осторожно говорят о перспективах, избегая громких формулировок о «создании жизни». Однако направление исследований очевидно: шаг за шагом наука приближается к моменту, когда грань между живым и неживым перестанет быть столь однозначной.

SpudCells пока остаются экспериментальной моделью. Но впервые в истории они демонстрируют не просто отдельные «признаки жизни», а её упрощённый цикл — от роста до деления.

Ранее журналисты сайта «Пронедра» писали, что мозг обрабатывает язык обширнее, чем считали учёные