पहला कंप्यूटर जीनोम कृत्रिम जीवन रूपों को जन्म दे सकता है

वैज्ञानिकों द्वारा अध्ययन किए गए जीवन रूपों के सभी डीएनए अनुक्रम संयुक्त राज्य अमेरिका में राष्ट्रीय जैव प्रौद्योगिकी सूचना केंद्र के स्वामित्व वाले डेटाबेस में संग्रहीत हैं। और 1 अप्रैल को, डेटाबेस में एक नई प्रविष्टि दिखाई दी: "कौलोबैक्टर एथेंसिस-2.0।" यह दुनिया का पहला पूरी तरह से कंप्यूटर-मॉडल और फिर किसी जीवित जीव का संश्लेषित सिंथेटिक जीनोम है, जिसे ईटीएच ज्यूरिख (ईटीएच ज्यूरिख) के वैज्ञानिकों द्वारा विकसित किया गया है। हालाँकि, इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि यद्यपि सी. एथेंसिस-2.0 का जीनोम एक बड़े डीएनए अणु के रूप में सफलतापूर्वक प्राप्त किया गया था, लेकिन इसके अनुरूप जीवित जीव अभी तक मौजूद नहीं है।

शोध कार्य प्रायोगिक प्रणाली जीव विज्ञान के प्रोफेसर बीट क्रिस्टन और उनके भाई मैथियास क्रिस्टन, एक रसायनज्ञ द्वारा किया गया था। कौलोबैक्टर एथेंसिस-2.0 नामक नया जीनोम, जीवाणु कौलोबैक्टर क्रिसेंटस के प्राकृतिक कोड की सफाई और अनुकूलन द्वारा बनाया गया था, जो एक हानिरहित जीवाणु है जो दुनिया भर के ताजे पानी में रहता है।  

एक दशक से भी अधिक समय पहले, आनुवंशिकीविद् क्रेग वेंटर के नेतृत्व में एक टीम ने पहला "सिंथेटिक" जीवाणु बनाया था। अपने काम के दौरान, वैज्ञानिकों ने माइकोप्लाज्मा मायकोइड्स जीनोम की एक प्रति को संश्लेषित किया, फिर इसे एक वाहक कोशिका में प्रत्यारोपित किया गया, जो तब पूरी तरह से व्यवहार्य हो गई और खुद को पुन: पेश करने की क्षमता बरकरार रखी।

नया अध्ययन क्रेगर का काम जारी रखता है। यदि पहले वैज्ञानिकों ने एक वास्तविक जीव के डीएनए का एक डिजिटल मॉडल बनाया था और उसके आधार पर एक अणु को संश्लेषित किया था, तो नया प्रोजेक्ट मूल डीएनए कोड का उपयोग करके आगे बढ़ता है। वैज्ञानिकों ने इसे संश्लेषित करने और इसकी कार्यक्षमता का परीक्षण करने से पहले बड़े पैमाने पर इस पर दोबारा काम किया।

शोधकर्ताओं ने मूल सी. क्रिसेंटस जीनोम से शुरुआत की, जिसमें 4000 जीन शामिल हैं। किसी भी जीवित जीव की तरह, इनमें से अधिकांश जीन कोई जानकारी नहीं रखते हैं और "जंक डीएनए" हैं। विश्लेषण के बाद वैज्ञानिक इस नतीजे पर पहुंचे कि प्रयोगशाला में बैक्टीरिया के जीवन को बनाए रखने के लिए उनमें से केवल 680 ही आवश्यक हैं।

जंक डीएनए को हटाने और सी. क्रिसेंटस का न्यूनतम जीनोम प्राप्त करने के बाद, टीम ने अपना काम जारी रखा। जीवित जीवों के डीएनए को अंतर्निहित अतिरेक की उपस्थिति की विशेषता है, जिसमें यह तथ्य शामिल है कि एक ही प्रोटीन का संश्लेषण श्रृंखला के कई वर्गों में विभिन्न जीनों द्वारा एन्कोड किया जाता है। शोधकर्ताओं ने डुप्लिकेट कोड को हटाने के लिए अनुकूलन में 1 डीएनए अक्षरों में से 6/800 से अधिक को बदल दिया।

अध्ययन के सह-मुख्य लेखक बीट क्रिस्टन कहते हैं, "हमारे एल्गोरिदम के लिए धन्यवाद, हमने जीनोम को डीएनए अक्षरों के एक नए अनुक्रम में पूरी तरह से फिर से लिखा है जो अब मूल के समान नहीं है।" "उसी समय, प्रोटीन संश्लेषण के स्तर पर जैविक कार्य अपरिवर्तित रहा।"

यह जांचने के लिए कि परिणामी श्रृंखला जीवित कोशिका में ठीक से काम करेगी या नहीं, शोधकर्ताओं ने बैक्टीरिया का एक प्रकार विकसित किया, जिसके डीएनए में प्राकृतिक कौलोबैक्टर जीनोम और कृत्रिम जीनोम के खंड दोनों थे। वैज्ञानिकों ने व्यक्तिगत प्राकृतिक जीन को बंद कर दिया और समान जैविक भूमिका निभाने के लिए उनके कृत्रिम समकक्षों की क्षमता का परीक्षण किया। परिणाम काफी प्रभावशाली था: 580 कृत्रिम जीनों में से लगभग 680 कार्यात्मक निकले।

क्रिस्टन कहते हैं, "प्राप्त ज्ञान के साथ, हम अपने एल्गोरिदम में सुधार करने और जीनोम 3.0 का एक नया संस्करण विकसित करने में सक्षम होंगे।" "हमारा मानना ​​है कि निकट भविष्य में हम पूरी तरह से सिंथेटिक जीनोम के साथ जीवित जीवाणु कोशिकाएं बनाएंगे।"

पहले चरण में, इस तरह के अध्ययन से आनुवंशिकीविदों को डीएनए को समझने के क्षेत्र में अपने ज्ञान की सटीकता और इसमें व्यक्तिगत जीन की भूमिका की जांच करने में मदद मिलेगी, क्योंकि श्रृंखला के संश्लेषण में कोई भी त्रुटि इस तथ्य को जन्म देगी कि जीव के साथ नया जीनोम मर जाएगा या ख़राब हो जाएगा। भविष्य में, वे सिंथेटिक सूक्ष्मजीवों के उद्भव का कारण बनेंगे जो पूर्व निर्धारित कार्यों के लिए बनाए जाएंगे। कृत्रिम वायरस अपने प्राकृतिक रिश्तेदारों से लड़ने में सक्षम होंगे, और विशेष बैक्टीरिया विटामिन या दवाओं का उत्पादन करेंगे।

यह अध्ययन पीएनएएस पत्रिका में प्रकाशित हुआ था।

स्रोत: 3dnews.ru