Japanski znanstvenici otkrili kako kaos u stanici postaje alat za umjetni život

Japanski znanstvenici otkrili su da bi se „gužva” unutar stanice mogla pretvoriti u alat za gradnju umjetnih stanica – i to bez ikakve biološke sirovine, samo od sintetičke DNK.

Istraživači s Instituta za znanost u Tokiju, predvođeni profesorom Masahirom Takinoueom, proučavali su kako makromolekularna gužva – pojava u kojoj je unutrašnjost stanice nabijena proteinima i nukleinskim kiselinama – utječe na stvaranje kapljica sintetičke DNK. Rezultati su objavljeni u časopisu JACS Au.

Za eksperiment su koristili takozvane DNK „nanostarove” – sintetičke Y-oblike strukture koje se same sastavljaju u tekuće kapljice. Bez ikakvih dodataka, te su se kapljice stvarale tek pri hlađenju otopine s 85 °C na ispod 63 °C. Zatim su dodali polietilen glikol (PEG), dekstran i Fikol, tvari koje oponašaju prirodnu gustoću staničnog okruženja.

Gužva snižava prag, ne mijenja pravilo

Rezultat je bio jasan: uz 10-postotni dodatak PEG-a kapljice su nastajale već pri 76 °C, s dekstranom pri 65 °C, a s Fikolom pri 67 °C. Gužva, dakle, olakšava formiranje kapljica i drži ih stabilnima na višim temperaturama. No PEG sam po sebi ne može ništa – kad su znanstvenici uklonili „ljepljive krajeve” nanostarova, dodatak PEG-a nije proizveo nikakve kapljice. Bez kemijske interakcije nema ni strukture.

Još zanimljiviji dio slijedi. Istraživači su napravili dvije vrste nanostarova koje se same po sebi ne mogu spojiti. U normalnim uvjetima formirale su odvojene kapljice koje se nisu miješale. Dodatkom PEG-a kapljice su se približile jedna drugoj, ali se nisu stopile – stvorile su mrežaste i izmjenične uzorke, a kontrolom koncentracije PEG-a, omjera nanostarova i soli dobili su strukture s čak tri različite vrste DNK.

„Ovi nalazi otkrivaju da makromolekularna gužva nije samo osobina staničnog okruženja, nego i moćan parametar za projektiranje umjetnih DNK kondenzata”, rekao je Takinoue. U prijevodu: ono što je do sada bilo smetnja u laboratoriju – neuredna, nabijena okolina – postaje alat.

Od kapljice do tkiva, i dalje

Primjene koje istraživači navode zvuče ambiciozno: umjetna stanična tkiva, molekularne komunikacijske mreže, molekularna računala i programabilni mikrostrojevi. Svi bi se temeljili na istom principu – samoorganizaciji koja se ne programira direktno, nego se potiče kroz uvjete u okolini.

Ovdje valja postaviti pitanje koje istraživanje samo ne postavlja: kome će ta tehnologija prvome koristiti? Sintetička biologija već godinama obećava revoluciju u medicini i industriji, no najveći novac u tom polju dolazi iz farmaceutskih korporacija i vojnih programa. Ako se jednog dana „umjetne stanice” počnu masovno proizvoditi, pitanje je hoće li se proizvodnja odvijati u javnim laboratorijima ili u zatvorenim korporativnim lancima, s patentima na sam princip samoorganizacije.

Ostatak Europe, u tom smislu nema razloga za euforiju. Naša znanost nema kapacitete za ovakva istraživanja, a ovisnost o uvozu tehnologije iz Japana, SAD-a ili Kine samo će rasti. To je stari obrazac: temeljna otkrića nastaju tamo gdje postoji dugoročno financiranje, a primjena se onda plaća licencijama.

Ista gužva, drugi prioriteti

Zanimljivo je pritom da istraživanje pokazuje kako je upravo neuređenost – gužva, kaos, nasumično guranje molekula – ono što omogućuje red. To je korisna metafora i za našu znanstvenu politiku, u kojoj se od istraživača traži da rade u sve gušćim uvjetima, s manje novca i više administracije, a onda se čudi kad rezultata nema.

Japanski tim napravio je korak naprijed u razumijevanju kako nastaje organizacija iz nereda. No dok se svijet bavi time kako iz kapljice DNK napraviti mikrostroj, domaća znanost još čeka odgovor na puno jednostavnije pitanje – hoće li sljedeća generacija istraživača uopće imati laboratorij u kojem će raditi.