Nejmenší buňka

Co tvoří základ života? Jaká genetická výbava zajistí buňce nezbytné základní procesy? Na tyhle otázky hledal tým vědců pod vedením amerického genetika J. Craiga Ventera odpověď dlouhých dvacet let.

Už v roce 1995 zkoušeli odhadnout velikost sady genů zajišťujících buňce základní životní funkce blokováním genů bakterie Mycoplasma genitalium. Její genom se skládá z 580 000 písmen genetického kódu a obsahuje 521 genů. Je to nejmenší sada genů známá u samostatně žijících pozemských organismů, ale i ta obsahuje nejeden „zbytečný“ gen. Vědci došli k závěru, že by mykoplasma mohla vystačit s pouhými 382 geny.

K vytvoření takového „minimálního genomu“ obsahujícího jen životně nezbytné geny si jako „surovinu“ vybrali jinou bakterii. Mycoplasma mycoides má oproti své příbuzné dědičnou informaci dvakrát tak dlouhou a také počet jejích genů je bezmála dvojnásobný. V laboratoři se s ní však lépe pracuje, protože se rychleji množí.

J. Craig Venter a jeho nejbližší spolupracovníci Clyde Hutchison a Hamilton Smith nejprve zkusili v počítači „vyškrtat“ z genomu Mycoplasma genitalium všechno zbytečné úseky DNA. Skončili se 471 geny uloženými ve 483 000 písmenech genetického kódu.

Když tuhle DNA syntetizovali a vnesli ji do buněk zbavených vlastní dědičné informace, dočkali se rozčarování. Genom nefungoval. Vědci byli při „vyškrtávání“ zjevně až příliš razantní a vyřadili i životně důležité úseky DNA.

Nezbylo než začít znovu. Metodou pokusů a omylů vědci poškozovali vybrané úseky dědičné informace a sledovali, jak si bez nich buňky vedou. Tak se propracovali ke genomu o 473 genech uložených v 531 000 písmenech genetického kódu.

Když jej v laboratoři syntetizovali a vnesli do buněk, pracoval velmi dobře. Jak uvádějí Venter a spol. ve studii publikované ve vědeckém časopise Science, buňky s minimálním genomem se poměrně čile dělí a jejich počet se každé tři hodiny zdvojnásobí. Přesto nejsou všechny záhady základů života buněk rozluštěny. U 149 genů nezbytných pro život buňky vědci netuší, jaké plní úlohy.

Honba za bakterii s minimálním genomem byla dlouhá a drahá. Venterův tým utratil za bakterii nesoucí kódové označení JCVI-syn3.0 celkem 40 milionů dolarů. Zcela jistě to nejsou peníze vyhozené oknem. Bakterie s minimálním genomem mohou posloužit jako genetické „šasi“, na které budou genetici montovat genetické „moduly“ zajišťující speciální aktivity.

Takové bakterie by mohly vyrábět nové léky, likvidovat nebezpečné chemikálie nebo produkovat levná, ekologicky čistá paliva.