Биологи создали новую форму жизни, соединившую кремний и углерод
Биоинженеры Калифорнийского технологического института создали бактерию, состоящую из углерода и кремния. Едва ли она станет прообразом нового вида, но позволит ученым получить ответы на важные вопросы.
Фото: Lei Chen and Yan Liang/BeautyOfScience.com; Caltech
«Почему жизнь стала такой, какой стала? Теперь мы впервые можем задать вопрос, что произойдет, если в живых организмах кремний заменит углерод», - говорит биохимик Фрэнсис Арнольд, соавтор исследования, которое позволит трансформировать целый ряд химических веществ, полезных в электронике, медицине и других отраслях.
Атомы кремния превосходят числом атомы углерода в земной коре более чем в 1000 раз. Эти два элемента удивительно похожи с химической точки зрения. У них равное число свободных валентностей, и они оба могут создавать полимерные связи с кислородом, что является основой ДНК. Однако жизнь, какой мы ее знаем, развивалась на основе углерода, а не кремния.
«Ни один известный нам живой организм не обладает углеродно-кремниевыми связями, даже несмотря на то, что кремний присутствует в таком количестве вокруг нас, в камнях и песке», - говорит Дженнифер Кан из лаборатории Арнольда.
Кремниевые кристаллы карбида. Shutterstock
В синтетической химии для производства кремнийорганических соединений требуются редкие или дорогие элементы - родий, иридий, медь - и опасные галогенизированные растворители. Поэтому Арнольд и ее коллеги пошли другим путем, применив метод направленной эволюции. Он требует смешать быстро растущие бактерии (кишечную палочку, например), с огромным числом разнообразных мутировавших генов (которые могут дат ей новые способности), а потом подвергнуть их шоку, чтобы заставить соединиться с мутировавшими генами. Затем их количество уменьшается с миллиарда до нескольких штук, наиболее похожих на то, чего ученые от них хотят.
Команда ученых взяла за основу Rhodothermus marinus, которая живет в термальных источниках Исландии. И после ряда экспериментов создала новый вид бактерий, который может производить кремнийорганические соединения в 15 раз эффективнее, чем «лучшие синтетические катализаторы для этого класса реакций». Новую реакцию можно производить при комнатной температуре и в воде.
Открытие позволит получить целый ряд новых химических веществ, полезных в электронике, медицине и других отраслях, пишет Business Insider. Например, выращивать микрочипы.
Другое недавнее открытие ученых Калифорнийского технологического института - генетически модифицированные микробы, реагирующие на изменение температуры. Они могут доставлять лекарства в определенные участки организма и выделять его под воздействием ультразвука, нагревающего ткани.
Петр Громов, hightech.fm, 5 декабря 2016