वैज्ञानिकों ने एक एकल-कोशिका वाले सिंथेटिक जीव को तैयार किया है जो वास्तविक चीज़ की तरह विभाजित और गुणा करता है। उन्नति किसी दिन शोधकर्ताओं को संश्लेषित कोशिकाओं से बाहर मिनीस्कूल कंप्यूटर और छोटे दवा-निर्माण कारखानों का निर्माण करने में मदद कर सकती है।
बेशक, आने वाले कई वर्षों तक भविष्य की संभावना का एहसास नहीं होगा।
नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड्स एंड टेक्नोलॉजी (एनआईएसटी) में सेल्युलर इंजीनियरिंग ग्रुप के नेता वरिष्ठ लेखक एलिजाबेथ स्ट्राइक्लास्की ने कहा, “जीव विज्ञान की आने वाली शताब्दी में बेहतर तरीके से हमारे दैनिक जीवन को बेहतर तरीके से बदल दिया जा सकता है।” उदाहरण के लिए, Strychalski और उनके सहकर्मियों ने जीवित सेंसरों को इंजीनियर करने की योजना बनाई, जो उनके आसपास के वातावरण से माप ले सकते हैं, अम्लता की निगरानी कर सकते हैं, तापमान तथा ऑक्सीजन पास के स्तर।
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ये सेंसर प्रकोष्ठों विशिष्ट उत्पादों के निर्माण के लिए भी निर्मित किया जा सकता है – अर्थात् दवाएँ – और संभवतः मानव शरीर के अंदर ही रखी जा सकती हैं। “एक दृष्टि यह है कि जब कोशिका एक रोग की स्थिति को समझती है, तो वह उस चिकित्सीय को बना सकती है, और जब एक रोग की स्थिति लंबी होती है, तो वे उस चिकित्सीय को बनाना बंद कर सकते हैं,” स्ट्राइचलस्की ने कहा। उन्होंने कहा कि अन्य कोशिकाओं को प्रयोगशाला में संवर्धित किया जा सकता है और खाद्य और ईंधन उत्पादों का कुशलता से उपयोग किया जा सकता है, जबकि अभी भी अन्य को आणविक पैमाने पर कम्प्यूटेशनल कार्य करने के लिए बनाया जा सकता है, उन्होंने कहा।
लेकिन फिर, ये सभी भविष्य के लिए दर्शन हैं। वहां पहुंचने के लिए, वैज्ञानिकों को मौलिक स्तर पर सेल के रहस्यों को खोलना होगा, इससे पहले कि वे इसे अपने सिंथेटिक जीवों में हेरफेर कर सकें।
नए अध्ययन में, स्ट्राइक्ल्स्की और उनके सहयोगियों ने उस लक्ष्य की ओर एक कदम उठाया और 29 मार्च को अपने परिणाम पत्रिका में प्रकाशित किए सेल। उन्होंने JCVI-syn3.0 नामक एक मौजूदा सिंथेटिक सेल के साथ शुरुआत की, जिसे 2016 में बनाया गया था और इसमें केवल 473 जीन शामिल थे, वैज्ञानिक अमेरिकन ने रिपोर्ट किया। (तुलना के लिए, जीवाणु इशरीकिया कोली ए के अनुसार लगभग 4,000 जीन हैं बयान।)
इस नंगे हड्डियों की कोशिका को जीवाणु से तैयार किया गया था माइकोप्लाज्मा जननांग, एक यौन संचारित सूक्ष्म जीव, जिसे वैज्ञानिकों ने इसके प्राकृतिक डीएनए से छीन लिया और अपने स्वयं के इंजीनियर डीएनए के साथ बदल दिया। JCVI-syn3.0 बनाने में, वैज्ञानिक यह सीखना चाहते थे कि कौन से जीन एक कोशिका के लिए सामान्य रूप से जीवित रहने और कार्य करने के लिए बिल्कुल आवश्यक हैं, और जो बहुत ही कम हैं।
लेकिन जब JCVI-syn3.0 प्रोटीन का निर्माण कर सकता था और अपने डीएनए को बिना किसी समस्या के दोहरा सकता था, तो न्यूनतम कोशिका को समान गोले में विभाजित नहीं किया जा सकता था। इसके बजाय, यह कई अलग-अलग आकार और आकारों की बेटी कोशिकाओं का उत्पादन करते हुए बेतरतीब ढंग से विभाजित हो गया। स्ट्राइक्ल्स्की और उनकी टीम ने इस समस्या को वापस जोड़कर ठीक किया जीन छीन लिया गया सेल को।
सालों के काम के बाद, वैज्ञानिकों ने JCVI-syn3A का उत्पादन किया, जिसमें कुल 492 जीन हैं। इनमें से सात जीन सामान्य कोशिका विभाजन के लिए महत्वपूर्ण हैं, उन्होंने खोज की।
“की एक संख्या जीन न्यूनतम सेल में एक ज्ञात कार्य नहीं था, “सह-प्रथम लेखक जेम्स पेल्लेटियर ने कहा, जो काम के समय मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (एमआईटी) सेंटर फॉर बिट्स एंड एटम्स में स्नातक छात्र थे। इसी तरह,” यह यह पता चला कि सेल को पहले से विभाजित करने के लिए जिन जीनों में से कुछ की जरूरत नहीं है, उनका कोई ज्ञात कार्य नहीं है।
पेलेलेटियर ने कहा कि इनमें से कुछ महत्वपूर्ण जीन कोशिका झिल्ली के साथ बातचीत करते हैं, जो आनुवांशिक अनुक्रमों के आधार पर होता है। इसका मतलब यह हो सकता है कि वे झिल्ली के भौतिक गुणों को बदल देते हैं, जिससे यह ठीक से विभाजित करने के लिए निंदनीय हो जाता है, या कि वे झिल्ली के भीतर बलों को उत्पन्न करते हैं जो विभाजन को प्रोत्साहित करते हैं, उन्होंने कहा। लेकिन अभी तक, टीम को पता नहीं है कि कोशिकाओं को विभाजित करने में मदद करने के लिए जीन किस विशिष्ट तंत्र का उपयोग करते हैं, उन्होंने नोट किया।
“स्टडीचेकस्की ने कहा,” हमारे अध्ययन में अज्ञात फ़ंक्शन के इन जीनों में से प्रत्येक के साथ जुड़े सेल के अंदर के तंत्र का पता लगाने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया था। “यह एक भविष्य का अध्ययन होना चाहिए।”
जबकि शोधकर्ता न्यूनतम सेल के रहस्यों की जांच करना जारी रखते हैं, अन्य सिंथेटिक जीवविज्ञानी और भी सरल प्रणालियों के साथ काम कर रहे हैं। सिंथेटिक बायोलॉजी एक स्पेक्ट्रम पर मौजूद है, “एक निर्जीव रसायनों का एक सूप से एक स्तनधारी कोशिका या एक जीवाणु कोशिका की पूरी महिमा के लिए,” स्ट्राइचलस्की ने कहा। क्षेत्र का भविष्य हमें सेल-आकार के कंप्यूटर जैसे अभिनव आश्चर्यों की ओर ले जा सकता है, लेकिन अभी के लिए, यह काम काफी हद तक एक जिज्ञासा से प्रेरित है कि जीवन के बुनियादी निर्माण खंड कैसे एक साथ आते हैं, और जो हमें अपने बारे में बता सकता है, वह कहा हुआ।
“हम जीवन की सबसे बुनियादी इकाई, सेल को कैसे समझते हैं? … इसके बारे में बहुत कुछ सम्मोहक है,” स्ट्राइचलस्की ने कहा। “बाद में, हम उन सभी चीजों की कल्पना कर सकते हैं जो हम कर सकते हैं … यह न्यूनतम मंच।”
मूल रूप से लाइव साइंस पर प्रकाशित।