Ce este viața? În cea mai mare parte a secolului XX, această problemă nu a preocupat prea mult biologii. Viața este un termen pentru poeți, nu pentru oamenii de știință, a spus biologul sintetic Andrew Ellington în 2008, care și-a început cariera studiând cum a început viața. În ciuda cuvintelor lui Ellington, domeniile conexe de origine ale vieții și cercetările în astrobiologie și-au reînnoit accentul pe sensul vieții. Pentru a recunoaște o altă formă pe care viața ar fi luat-o în urmă cu patru miliarde de ani sau o formă pe care ar fi putut-o fi luat pe alte planete, oamenii de știință trebuie să înțeleagă ce este, de fapt, ceea ce face ceva în viață.
Viața este totuși o țintă emoționantă, așa cum au remarcat filosofii de multă vreme. Aristotel considera „viața” și „trăirea” concepte diferite - acesta din urmă, în cazul său, a fost o colecție de creaturi existente care locuiesc în lumea noastră, precum câinii, vecinii și bacteriile de pe piele. Pentru a cunoaște viața, trebuie să examinăm cei vii; dar trăirea se schimbă mereu în spațiu și timp. În încercarea de a defini viața, trebuie să luăm în considerare viața pe care o cunoaștem și pe care nu o cunoaștem. Potrivit cercetătorului originar al vieții, Pierre Luigi Luisi, de la Universitatea Roma Tre, există viață ca acum, viață-așa-se-poate-fi-și-așa-cum-a fost-odată. Aceste categorii indică dilema abordată de filosofii mistici medievali. Viața, așa cum au observat, este întotdeauna mult mai mult decât a trăi și, din acest motiv, paradoxal,ea nu va fi niciodată disponibilă celor vii. Datorită acestui decalaj dintre viața reală și viața posibilă, multe definiții ale vieții se concentrează asupra capacității sale de a se schimba și de a evolua, decât să se limiteze la definirea proprietăților fixe ale vieții.
Viața poate fi creată într-un laborator?
La începutul anilor 1990, în timp ce sfătuia NASA cu privire la posibilitățile vieții pe alte planete, biologul Gerald Joyce, aflat în prezent la Institutul de cercetare biologică Salk din California, a ajutat la dezvoltarea uneia dintre cele mai utilizate pe scară largă a vieții. Este cunoscută sub denumirea de definiția darwinistă chimică: „Viața este un sistem chimic care se susține în sine, capabil să evolueze darwinistul”. În 2009, după zeci de ani de muncă, grupul lui Joyce a publicat o lucrare care descrie o moleculă de ARN capabilă să catalizeze propria reacție de sinteză pentru a crea mai multe copii proprii. Acest sistem chimic a satisfăcut definiția de viață a lui Joyce. Dar nimeni nu a îndrăznit să o sune în viață. Problema este că nu făcea ceva nou sau neobișnuit.
„Într-o zi acest genom va putea să-și surprindă creatorul cu un cuvânt - un truc sau un nou pas în jocul aproape vieții - pe care nu se așteaptă să-l audă”, a scris New York Times despre creație. „Dacă s-ar întâmpla, dacă mi s-ar întâmpla, aș fi fericit”, spune dr. Joyce. Și el adaugă: „Nu presupun că afirm, dar este viu”.
Joyce încearcă să înțeleagă viața generând sisteme de viață simple în laborator. În acest proces, el și alți biologi sintetici întruchipează noi specii de viață sub formă vie. Fiecare încercare de a sintetiza noi forme de viață indică faptul că există mai multe forme de viață, poate infinit mai multe, posibile. Biologii sintetici pot schimba modul în care se dezvoltă viața sau abilitățile pe care le dezvoltă. Munca lor ridică noi întrebări cu privire la definiția evolutivă a vieții. Cum să clasificăm viața care a fost schimbată, care a devenit un produs al unui punct de evoluție, un produs al unei pauze în lanțul evolutiv?
Istoria originilor biologiei sintetice datează din 1977, când Drew Andy, unul dintre fondatorii biologiei sintetice și acum profesor de bioinginerie la Universitatea Stanford din California, a încercat să creeze un model de calcul al celei mai simple forme de viață pe care l-ar putea găsi: bacteriofagul T7, un virus care infectează bacteriile. colibacil. Capul de cristal de pe picioarele curbe ale acestui virus este ca un pământ care aterizează pe lună și apucă un purtător bacterian. Acest bacteriofag este atât de simplu încât, potrivit unor definiții, nici măcar nu poate fi numit viu. (Ca toate virusurile, se bazează pe tehnica moleculară a celulei gazdă pentru a se reproduce.) Bacteriofagul T7 are 56 de gene în total și Andy a crezut că ar fi posibil să se creeze un model care să țină cont de fiecare parte a fagului și de modul în care aceste părți colaborează:o reprezentare ideală care prezice cum se va schimba un fag dacă una dintre aceste gene este eliminată sau îndepărtată.
Video promotional:
Andy a construit o serie de mutanți ai bacteriofagului T7 prin eliminarea sistemică a genelor sau schimbarea locației lor în genomul T7 minuscul. Dar fagii mutanți se potrivesc modelului pentru o perioadă foarte scurtă de timp. Schimbarea, care ar fi trebuit să conducă la slăbirea lor, a dus la faptul că urmașii lor au rupt celule de E. coli de două ori mai repede decât înainte. Nu a mers. În cele din urmă, Andy și-a dat seama: „Dacă vrem să modelăm lumea naturală, trebuie să rescriem lumea naturală, astfel încât aceasta să devină simulată”. În loc să căutați o hartă mai bună, schimbați teritoriul. Astfel s-a născut domeniul biologiei sintetice. Împrumutând metode de la programare, Andy a început să „refactorizeze” genomul bacteriofagului T7. El a creat bacteriofagul T7.1, o formă de viață concepută să fie mai ușoară pentru interpretarea minții umane.
Phage T7.1 este un exemplu al așa-numitei vieți supra-darwiniene: o viață care își datorează existența designului uman, nu selecției naturale. Bioinginerii precum Andy văd viața în două moduri: ca structură fizică pe de o parte și ca structură informațională pe de altă parte. În teorie, reprezentarea ideală a vieții ar trebui să activeze o tranziție invizibilă între informație și materie, design și realizare: schimbarea câtorva litere de ADN pe ecranul computerului, imprimarea unui organism conform designului tău. Prin această abordare, evoluția amenință să strice designul inginerului. Păstrarea designului biologic poate necesita ca organismul dvs. intenționat să nu se poată reproduce sau evolua.
Dimpotrivă, dorința lui Joyce de a fi surprins de moleculele sale sugerează că abilitatea de a deschide evoluția - „resursă, atotputernică, nelimitată” - este cel mai important criteriu al vieții. Conform acestei idei, Joyce definește acum viața ca un sistem genetic care conține mai multe informații decât numărul necesar pentru a merge mai departe. Dar în conformitate cu această definiție, dacă luăm două sisteme identice cu istorii diferite - unul proiectat și celălalt dezvoltat - numai acesta din urmă va fi considerat viu; un sistem conceput rațional, indiferent de complexitatea sa, va fi pur și simplu un „artefact tehnologic”.
Proiectarea și evoluția nu sunt întotdeauna opuse. Multe proiecte de biologie sintetică folosesc un amestec de design rațional și evoluție direcționată: construiesc o serie de celule mutante - în diferite versiuni - și aleg cea mai bună. Deși noua viziune a lui Joyce asupra vieții include evoluția, ea necesită, de asemenea, o apariție bruscă, mai degrabă decât o lungă dezvoltare darwiniană. Viața emergentă se încadrează într-o cultură a inovațiilor bruște, dintre care idei includ aspectul magic al unui mugur de lucru de la o imprimantă 3D. Proiectarea și evoluția sunt, de asemenea, compatibile dacă bioinginerii consideră diversitatea genetică ca un tezaur al elementelor de design pentru formele de viață viitoare.
Pentru unii biologi sintetici, calea către ceea ce misticii numesc viață dincolo de viață - care transcende viața așa cum o știm - este prin inginerie biologică. Andy descrie apelul său în termenii dorinței de a contribui la viață, de a genera noi tipuri de „modele incredibile care vor înflori și vor exista”. Joyce contrastează viața și tehnologia cu o tendință termodinamică fundamentală spre tulburare și degradare. Ce forme noi vor primi viața? Timpul va spune.
Ilya Khel
