Evoluce ve zkumavce

Evoluce je vlastně nástrojem na "výrobu dokonalosti" - tedy jedinců dokonale přizpůsobených konkrétním životním podmínkám. Není proto divu, že principy evoluce kopírují i současní výzkumníci, aby vytvořili dokonalé produkty.

Jednou z oblastí, kde je možné metodu "evoluce ve zkumavce" využít, je chemie. Asi 85 % všech procesů v chemickém průmyslu probíhá za pomoci katalyzátorů. Od přípravy barev pro textilní průmysl po výrobu léčiv. Čím specifičtější a výkonnější katalyzátory budeme mít k dispozici, tím kvalitnější produkty získáme. Proto jsou katalytické procesy - z ekonomického hlediska i z hlediska ochrany životního prostředí - jednou z nejperspektivnějších technologií 21. století.

Zajímavým příkladem využití této metody může být výroba látek, které se vyskytují ve dvou optických formách. Znamená to, že mají shodné složení, ale liší se prostorovou strukturou (jako levá a pravá ruka), a mohou se lišit i biologickou funkcí. Mezi tyto takzvané optické izomery patří mnoho léčiv a často se stává, že pouze jedna forma má požadované účinky. Cílem chemiků je tedy přeměnit původní enzym, který katalyzuje výrobu směsi optických izomerů, na enzym, který vyrábí výlučně buď jeden, nebo druhý optický izomer.

Jak probíhá evoluce ve zkumavce?

Na začátku "evoluce ve zkumavce" je genetická informace - úsek DNA zodpovědný za tvorbu požadovaného enzymu. Tento úsek se mnohokrát namnoží a současně při tom se do DNA vnesou chyby neboli mutace. Na základě takto vytvořené DNA se vyrobí požadovaný enzym. Některé enzymy jsou vzhledem k chybám v DNA nefunkční, u jiných se naopak efektivita zvyšuje. A právě tyto enzymy výzkumníci hledají. DNA, která je zodpovědná za tvorbu nejúspěšnějšího enzymu, se znovu namnoží a nechá znovu zmutovat. Cyklus se opakuje tak dlouho, dokud nedojde k vytvoření dostatečně účinných katalyzátorů.

Jaká jsou omezení?

Každá metoda má svoje omezení. Mnoho chemických procesů neprobíhá v živých organismech, ale pouze za přítomnosti například kovových katalyzátorů a tady nelze metodu "evoluce ve zkumavce" uplatnit.

Více se dozvíte v přírodovědném magazínu Natura.