پژوهشگران ژاپنی در دانشگاه متروپولیتن اوزاکا در یک مطالعه پیشگامانه، کوچکترین شکل حیات متحرک تاکنون را مهندسی کرده‌اند. آنها هفت پروتئین باکتریایی را به یک باکتری مصنوعی وارد کردند و به آن اجازه دادند به شکل مستقل حرکت کند.
این پژوهش درک بهتری از تکامل و منشاء حرکت به دانشمندان ارائه می‌دهد.
ظهور بیولوژی مصنوعی
این پژوهش جدید مبتنی بر یک باکتری مصنوعی به نام syn-۳ است. این باکتری‌های کروی کوچک حاوی حداقل اطلاعات ژنتیکی هستند که به آنها اجازه رشد و تقسیم بدون تحرک را می‌دهد.
این گروه پژوهشی با معرفی هفت ژن که برای پروتئین‌هایی که احتمالاً در شنای باکتری‌های اسپیروپلاسما نقش دارند، syn-۳ را آزمایش کردند. اسپیروپلاسما یک باکتری طبیعی کوچک با شکل مارپیچ بلند است. این باکتری با معکوس کردن جهت مارپیچ خود به شنا کردن معروف است.
باکتری syn-۳ پس از افزودن این پروتئین‌ها از شکل معمولی مارپیچ خود به شکل مارپیچ مشابه اسپیروپلاسما تغییر کرد و مهم‌تر از همه اینکه اکنون می‌توانست با همان تکنیک شنا کند.
پروفسور ماکوتو میاتا یکی از نویسندگان این پژوهش گفت: می‌توان گفت که syn-۳ شناگر ما «کوچکترین شکل حیات متحرک» با توانایی حرکت مستقل است. انتظار می‌رود نتایج این پژوهش چگونگی درک ما از تکامل و منشاء حرکت سلولی را ارتقا دهد.
وی افزود: مطالعه کوچکترین باکتری جهان با کوچکترین دستگاه تحرک عملکردی می‌تواند برای توسعه حرکت ریزربات‌های شبیه‌ساز سلولی یا موتورهای مبتنی بر پروتئین استفاده شود.
پژوهشگران همچنین می‌خواستند ببینند که چگونه بیان ترکیب‌های مختلف ژن‌های تحرک روی باکتری‌های مهندسی شده ژنتیکی برای شنا تأثیر می‌گذارد. با انجام این کار، آنها دریافتند که بیان تنها دو پروتئین برای تقویت تحرک در syn-۳ ضروری است که احتمالاً نشان می‌دهد بسیاری از پروتئین‌ها زائد هستند و یک سیستم حداقلی برای تحرک را نشان می‌دهند.
اثبات مفهوم
اگرچه این مطالعه در درجه اول یک اثبات بر مفهوم است، اما این پژوهش به پاسخگویی به سؤالات اساسی در مورد اولین اشکال حیات و ژنوم‌های دخیل در تحرک آنها کمک می‌کند.
قدمت دویدن، شنا کردن، پراکنده شدن یا حرکت کردن را می‌توان در حرکت سلولی ردیابی کرد، اما این که این موجودات چگونه این حرکات را در طول تکامل خود تطبیق داده‌اند، همواره یک راز بوده است. اکنون مهندسی ژنتیک می‌تواند به روشن کردن این حوزه از پژوهش‌ها کمک کند.
این گروه پژوهشی بر این باور است که مطالعه این باکتری همچنین به دانشمندان امکان می‌دهد ربات‌هایی در مقیاس میکرو و نانو بسازند که برای حرکت به اساسی‌ترین عملکردهای حرکتی نیاز دارند.
آنها می‌گویند: مطالعه کوچکترین باکتری جهان با کوچکترین دستگاه حرکتی عملکردی می‌تواند برای توسعه حرکت ریزربات‌های شبیه‌ساز سلولی یا موتورهای مبتنی بر پروتئین استفاده شود.
این مطالعه که در مجله “ساینتیفیک ادونسز”(Scientific Advances) منتشر شده است، نتیجه همکاری بین هانا کیاما دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه اوزاکا سیتی و پروفسور ماکوتو میاتا از دانشگاه متروپولیتن اوزاکا است.
227227
