પ્રથમ કમ્પ્યુટર જીનોમ કૃત્રિમ જીવન સ્વરૂપો તરફ દોરી શકે છે

વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા અભ્યાસ કરાયેલ જીવન સ્વરૂપોના તમામ ડીએનએ સિક્વન્સ યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં નેશનલ સેન્ટર ફોર બાયોટેક્નોલોજી ઇન્ફર્મેશનની માલિકીના ડેટાબેઝમાં સંગ્રહિત છે. અને 1 એપ્રિલના રોજ, ડેટાબેઝમાં એક નવી એન્ટ્રી દેખાઈ: "કૌલોબેક્ટર એથેન્સિસ-2.0." ઇટીએચ ઝુરિચ (ઇટીએચ ઝુરિચ) ના વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા વિકસાવવામાં આવેલ જીવંત જીવનું આ વિશ્વનું પ્રથમ સંપૂર્ણ કોમ્પ્યુટર મોડલ અને ત્યારબાદ સંશ્લેષિત કૃત્રિમ જીનોમ છે. જો કે, એ વાત પર ભાર મૂકવો જોઈએ કે સી. એથેન્સિસ-2.0 નો જીનોમ મોટા ડીએનએ પરમાણુના રૂપમાં સફળતાપૂર્વક મેળવવામાં આવ્યો હોવા છતાં, અનુરૂપ જીવંત જીવ હજુ અસ્તિત્વમાં નથી.

સંશોધન કાર્ય બીટ ક્રિસ્ટન, પ્રાયોગિક સિસ્ટમ્સ બાયોલોજીના પ્રોફેસર અને તેમના ભાઈ મેથિયાસ ક્રિસ્ટેન, એક રસાયણશાસ્ત્રી દ્વારા હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. કૌલોબેક્ટર એથેન્સિસ-2.0 નામનું નવું જિનોમ, વિશ્વભરમાં તાજા પાણીમાં રહેતા હાનિકારક બેક્ટેરિયમ, કૌલોબેક્ટર ક્રિસેન્ટસ બેક્ટેરિયમના કુદરતી કોડને સાફ કરીને અને ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને બનાવવામાં આવ્યું હતું.  

એક દાયકા કરતાં વધુ સમય પહેલાં, આનુવંશિકશાસ્ત્રી ક્રેગ વેન્ટરની આગેવાની હેઠળની ટીમે પ્રથમ "કૃત્રિમ" બેક્ટેરિયમ બનાવ્યું હતું. તેમના કાર્ય દરમિયાન, વૈજ્ઞાનિકોએ માયકોપ્લાઝ્મા માયકોઇડ્સ જીનોમની એક નકલનું સંશ્લેષણ કર્યું, પછી તેને વાહક કોષમાં રોપવામાં આવ્યું, જે પછી સંપૂર્ણ રીતે સધ્ધર બન્યું અને પોતાને પુનઃઉત્પાદન કરવાની ક્ષમતા જાળવી રાખી.

નવો અભ્યાસ ક્રેઇગરનું કાર્ય ચાલુ રાખે છે. જો અગાઉ વૈજ્ઞાનિકોએ વાસ્તવિક જીવના ડીએનએનું ડિજિટલ મોડેલ બનાવ્યું હોય અને તેના આધારે પરમાણુનું સંશ્લેષણ કર્યું હોય, તો નવો પ્રોજેક્ટ મૂળ ડીએનએ કોડનો ઉપયોગ કરીને આગળ વધે છે. વૈજ્ઞાનિકોએ તેનું સંશ્લેષણ કરતા પહેલા અને તેની કાર્યક્ષમતા ચકાસતા પહેલા તેને વ્યાપક રીતે પુનઃકાર્ય કર્યું.

સંશોધકોએ મૂળ સી. ક્રિસેન્ટસ જીનોમથી શરૂઆત કરી હતી, જેમાં 4000 જનીનો છે. કોઈપણ જીવંત સજીવોની જેમ, આમાંના મોટાભાગના જનીનો કોઈ માહિતી વહન કરતા નથી અને તે "જંક ડીએનએ" છે. વિશ્લેષણ પછી, વૈજ્ઞાનિકો નિષ્કર્ષ પર આવ્યા કે તેમાંથી માત્ર 680 જ પ્રયોગશાળામાં બેક્ટેરિયાના જીવનને જાળવવા માટે જરૂરી છે.

જંક ડીએનએ દૂર કર્યા પછી અને સી. ક્રિસેન્ટસનો ન્યૂનતમ જીનોમ મેળવ્યા પછી, ટીમે તેમનું કાર્ય ચાલુ રાખ્યું. જીવંત જીવોના ડીએનએ એ બિલ્ટ-ઇન રીડન્ડન્સીની હાજરી દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જેમાં એ હકીકતનો સમાવેશ થાય છે કે સમાન પ્રોટીનનું સંશ્લેષણ સાંકળના કેટલાક વિભાગોમાં વિવિધ જનીનો દ્વારા એન્કોડ કરવામાં આવે છે. સંશોધકોએ ડુપ્લિકેટ કોડને દૂર કરવા માટે ઓપ્ટિમાઇઝેશનમાં 1 ડીએનએ અક્ષરોમાંથી 6/800 થી વધુને બદલ્યા.

અભ્યાસના સહ-મુખ્ય લેખક બીટ ક્રિસ્ટેન કહે છે, "અમારા અલ્ગોરિધમનો આભાર, અમે જીનોમને ડીએનએ અક્ષરોના નવા ક્રમમાં સંપૂર્ણપણે ફરીથી લખી દીધું છે જે હવે મૂળ જેવું નથી." "તે જ સમયે, પ્રોટીન સંશ્લેષણના સ્તરે જૈવિક કાર્ય યથાવત રહ્યું."

પરિણામી સાંકળ જીવંત કોષમાં યોગ્ય રીતે કાર્ય કરશે કે કેમ તે ચકાસવા માટે, સંશોધકોએ બેક્ટેરિયાનો તાણ ઉગાડ્યો જેમાં તેના ડીએનએમાં કુદરતી કૌલોબેક્ટર જીનોમ અને કૃત્રિમ જીનોમના ભાગો બંને હતા. વૈજ્ઞાનિકોએ વ્યક્તિગત કુદરતી જનીનોને બંધ કરી દીધા અને તેમના કૃત્રિમ સમકક્ષોની સમાન જૈવિક ભૂમિકા ભજવવાની ક્ષમતાનું પરીક્ષણ કર્યું. પરિણામ ખૂબ પ્રભાવશાળી હતું: 580 માંથી લગભગ 680 કૃત્રિમ જનીનો કાર્યાત્મક હોવાનું બહાર આવ્યું.

"પ્રાપ્ત જ્ઞાન સાથે, અમે અમારા અલ્ગોરિધમમાં સુધારો કરી શકીશું અને જીનોમ 3.0 નું નવું સંસ્કરણ વિકસાવી શકીશું," ક્રિસ્ટન કહે છે. "અમે માનીએ છીએ કે નજીકના ભવિષ્યમાં અમે સંપૂર્ણપણે કૃત્રિમ જીનોમ સાથે જીવંત બેક્ટેરિયલ કોષો બનાવીશું."

પ્રથમ તબક્કે, આવા અભ્યાસો આનુવંશિકશાસ્ત્રીઓને ડીએનએ અને તેમાં વ્યક્તિગત જનીનોની ભૂમિકાને સમજવાના ક્ષેત્રમાં તેમના જ્ઞાનની ચોકસાઈ તપાસવામાં મદદ કરશે, કારણ કે સાંકળના સંશ્લેષણમાં કોઈપણ ભૂલ એ હકીકત તરફ દોરી જશે કે સજીવ નવો જીનોમ મરી જશે અથવા ખામીયુક્ત હશે. ભવિષ્યમાં, તેઓ કૃત્રિમ સુક્ષ્મસજીવોના ઉદભવ તરફ દોરી જશે જે પૂર્વનિર્ધારિત કાર્યો માટે બનાવવામાં આવશે. કૃત્રિમ વાયરસ તેમના કુદરતી સંબંધીઓ સામે લડવામાં સક્ષમ હશે, અને ખાસ બેક્ટેરિયા વિટામિન્સ અથવા દવાઓ ઉત્પન્ન કરશે.

આ અભ્યાસ PNAS જર્નલમાં પ્રકાશિત થયો હતો.

સોર્સ: 3dnews.ru