Co je život? Po většinu 20. století se toto téma příliš netýkalo biologů. Život je termín pro básníky, nikoli vědce, řekl syntetický biolog Andrew Ellington v roce 2008, který začal svou kariéru studiem, jak začal život. Přes Ellingtonova slova, související oblasti původu života a astrobiologický výzkum obnovily jejich zaměření na smysl života. Aby vědci poznali jinou podobu, kterou život mohl mít před čtyřmi miliardami let, nebo podobu, kterou mohl mít na jiných planetách, musí pochopit, co to vlastně něco oživuje.
Život je však pohyblivým cílem, jak již dlouho poznamenali filozofové. Aristoteles považoval „život“a „život“za odlišné pojmy - ten druhý byl v jeho případě souborem existujících tvorů, které obývají náš svět, jako jsou psi, sousedé a bakterie na kůži. Abychom mohli znát život, musíme zkoumat živobytí; ale život se neustále mění v prostoru a čase. Ve snaze definovat život musíme vzít v úvahu život, který známe a nevíme. Podle výzkumného pracovníka Pierre Luigi Luisiho z University of Roma Tre existuje život tak, jak je, nyní život, jak by mohl být, a život tak, jak byl kdysi. Tyto kategorie poukazují na dilema, které řeší středověcí mystickí filosofové. Život, jak si všimli, je vždy mnohem víc než život, a proto paradoxněnikdy nebude k dispozici pro život. Kvůli této mezeře mezi skutečným životem a možným životem se mnoho definic života zaměřuje spíše na jeho schopnost změnit a vyvíjet se, než aby se omezovalo na definování pevných vlastností života.
Může být život vytvořen v laboratoři?
Na začátku 90. let, když radil NASA o možnostech života na jiných planetách, pomohl biolog Gerald Joyce, nyní v Salkově ústavu pro biologický výzkum v Kalifornii, vyvinout jednu z nejpoužívanějších definic života. Je známá jako chemická darwinovská definice: „Život je soběstačný chemický systém schopný darwinovské evoluce.“V roce 2009, po desetiletích práce, vydala skupina Joyce dokument popisující molekulu RNA, která je schopna katalyzovat vlastní syntézní reakci, aby vytvořila další vlastní kopie. Tento chemický systém uspokojil Joyceovu definici života. Ale nikdo se neodvážil říkat jí naživu. Problém je, že nedělala nic nového ani neobvyklého.
"Jednoho dne bude tento genom schopen překvapit svého tvůrce slovem - trikem nebo novým krokem ve hře téměř života -, který neočekává, že ho uslyší," napsal o jeho vytvoření New York Times. "Kdyby se to stalo, kdyby se mi to stalo, byl bych šťastný," říká Dr. Joyce. A dodává: „Nepředpokládám, že budu uplatňovat, ale je to živé.“
Joyce se snaží pochopit život vytvářením jednoduchých živých systémů v laboratoři. V tomto procesu on a další syntetičtí biologové ztělesňují nový druh života v živé formě. Každý pokus o syntézu nových forem života ukazuje na skutečnost, že existuje mnoho dalších, možná nekonečně více možných forem života. Syntetičtí biologové mohou změnit způsob, jakým se život vyvíjí, nebo schopnosti, které se vyvíjí. Jejich práce vyvolává nové otázky o evoluční definici života. Jak kategorizovat život, který se změnil, který se stal produktem vývojového bodu zlomu, produktem přerušení evolučního řetězce?
Historie vzniku syntetické biologie sahá až do roku 1977, kdy se Drew Andy, jeden ze zakladatelů syntetické biologie a nyní profesor bioinženýrství na Stanfordské univerzitě v Kalifornii, pokusil vytvořit výpočetní model nejjednodušší formy života, jakou mohl najít: bakteriofág T7, virus, který infikuje bakterie. colibacillus. Křišťálová hlava na zakřivených nohách tohoto viru je jako přistávací modul, který přistane na Měsíci a popadne bakteriální nosič. Tento bakteriofág je tak jednoduchý, že podle některých definic ho nelze ani nazvat živým. (Stejně jako všechny viry se i na reprodukci spoléhá na molekulární inženýrství své hostitelské buňky.) Bakteriofág T7 má celkem 56 genů a Andy si myslel, že by bylo možné vytvořit model, který zohlední každou část fága a jak tyto části spolupracují:ideální reprezentace, která předpovídá, jak se změní fág, pokud je jeden z těchto genů odstraněn nebo odstraněn.
Propagační video:
Andy postavil řadu mutantů bakteriofágu T7 systematickým vyřazováním genů nebo změnou jejich umístění v malém genomu T7. Mutantní fágy se však modelu hodí na velmi krátkou dobu. Tato změna, která měla vést k jejich oslabení, vedla ke skutečnosti, že jejich potomci rupturovali buňky E. coli dvakrát tak rychle jako předtím. Nefungovalo. Nakonec si Andy uvědomil: „Pokud chceme modelovat přirozený svět, musíme přepsat přirozený svět tak, aby byl simulován.“Místo hledání lepší mapy změňte území. Tak se zrodilo pole syntetické biologie. Andy si vypůjčil metody z programování a začal „refaktorovat“bakteriofágový genom T7. Vytvořil bakteriofág T7.1, životní formu navrženou pro snazší interpretaci lidské mysli.
Fág T7.1 je příkladem takzvaného nadarwinovského života: život, který vděčí za svou existenci lidskému designu, nikoli přirozenému výběru. Bioinženýři jako Andy vnímají život dvěma způsoby: jako fyzickou strukturu na jedné straně a jako informační strukturu na straně druhé. Teoreticky by ideální reprezentace života měla aktivovat neviditelný přechod mezi informacemi a hmotou, designem a implementací: změna několika písmen DNA na obrazovce počítače, tisk organismu podle vašeho návrhu. S tímto přístupem hrozí evoluce zkazit konstrukci inženýra. Zachování biologického designu může vyžadovat, aby se zamýšlený organismus nemohl rozmnožovat nebo vyvíjet.
Naopak, Joyceova touha být překvapena jeho molekulami naznačuje, že schopnost otevřít evoluci - „vynalézavý, všemocný, neomezený“- je nejdůležitějším kritériem života. V souladu s touto myšlenkou Joyce nyní definuje život jako genetický systém, který obsahuje více bitů informací, než kolik jich je zapotřebí k tomu, aby to fungovalo. Ale v souladu s touto definicí, vezmeme-li dva identické systémy s odlišnou historií - jeden navržený a druhý vyvinutý - pouze druhý bude považován za živý; racionálně navržený systém, bez ohledu na jeho složitost, bude jednoduše „technologickým artefaktem“.
Design a vývoj nejsou vždy proti. Mnoho projektů syntetické biologie používá směs racionálního designu a řízené evoluce: konstruují řadu mutantních buněk - v různých verzích - a vyberou tu nejlepší. Ačkoli Joyceův nový pohled na život zahrnuje evoluci, vyžaduje to spíše náhlé zjevení než dlouhý darwinovský vývoj. Nouzový život zapadá do kultury náhlých inovací, jejichž nápady zahrnují magický vzhled pracovního pupenu z 3D tiskárny. Design a evoluce jsou také kompatibilní, pokud bioinženýři vidí genetickou rozmanitost jako pokladnici designových prvků pro budoucí formy života.
Pro některé syntetické biology je cesta k tomu, co mystici nazývají životem mimo život - který přesahuje život, jak jej známe - přes biologické inženýrství. Andy popisuje své povolání z hlediska touhy přispívat k životu a vytvářet nové druhy „neuvěřitelných modelů, které budou vzkvétat a existovat“. Joyce kontrastuje se životem a technologií se základní termodynamickou tendencí k poruchám a úpadkům. Jaké nové formy život přijme? Čas ukáže.
Ilya Khel