Lupakan apa yang Anda ketahui tentang buku teks biologi. Ini bukan sihir lagi. Itu kimia.
Para peneliti di Universitas Minnesota baru saja membangun sel yang dapat makan. Tumbuh. Perpecahan. Berkembang. Mereka menyebutnya SpudCell, nama yang terkesan biasa saja untuk lompatan besar, namun inilah kami. Ini bukanlah bakteri hasil modifikasi atau virus yang dimodifikasi. Ini adalah entitas sintetis, yang dirakit dari bagian-bagian tak hidup, yang berhasil menjalankan seluruh siklus hidup.
Pikirkan tentang itu.
“DNA adalah pemrograman untuk semua organisme hidup.”
Katarzyna Adamula, tokoh utama di balik hal ini, menjelaskannya dengan jelas. Kita biasanya menganggap genetika sebagai sejarah yang rumit dan rumit. Genom manusia terdiri dari 3 miliar pasang basa. Itu berat. Lambat untuk bergerak. Para ilmuwan dulu menduga bahwa sel hidup tidak mungkin ada jika jumlah pasangannya kurang dari 113.001. SpudCell menertawakan batasan itu.
Genomnya? Hanya 90,00 pasang. Sebarkan ke tujuh atau delapan potongan plasmid. Ini kecil. Ini disederhanakan menjadi kode minimum yang diperlukan untuk mengatakan, “Saya ada, dan sekarang saya menginginkan dua dari saya.”
Makan untuk Membagi
Sel alami mewarisi mesin yang mampu bertahan hidup selama miliaran tahun. SpudCell hanya mewarisi resep kimia. Tim membangunnya dari membran lemak yang dibentuk menjadi kantung kecil yang disebut liposom. Di dalam? Pabrik protein yang dilucuti dan genom melingkar yang kecil itu.
Tapi bagaimana cara menjaga kantong plastik yang penuh enzim tetap hidup? Anda memberinya makan.
Sistem ini kejam. Sel sintetis memproduksi protein pori bakteri yang dimodifikasi. Ia menjulurkan kepalanya melalui membran seperti antena, menampilkan tanda kimia. Kemudian, mereka melepaskan liposom “pengumpan” yang lebih kecil—yang pada dasarnya merupakan paket nutrisi, enzim, dan bahan penyusun—yang memiliki label yang cocok di permukaannya.
Ketika tag bertemu, sel menelan paket tersebut.
Menggabungkan keduanya dan menghasilkan bahan mentah segar—sebuah proses yang para peneliti bandingkan dengan predator yang menarik mangsa yang sengaja disimpan dalam jumlah berlebih.
Ini bukan pencernaan yang lembut. Itu adalah jebakan kimia. Sel tumbuh dengan mencuri pasokan eksternal ini. Saat ia menggembung, enzim yang dipinjam dari virus bakteri akan bekerja dan menyalin DNA kecil tersebut. Kemudian, secara mekanis, benda tersebut dipecah menjadi beberapa anak perempuan.
Inilah yang menarik: ia tidak memiliki kerangka.
Sel nyata memiliki sitoskeleton yang rumit untuk menyortir DNA selama pembelahan, memastikan setiap sel bayi mendapat satu salinan. SpudCell tidak punya apa-apa. Tidak ada tangan. Tidak ada panduan. Itu hanya membagi. Ketika para peneliti melacak lima generasi, sekitar 30 persen anak perempuan yang masih hidup masih mempertahankan tujuh bagian genom mereka secara penuh. Tidak bagus. Tapi tidak nol.
Ini berantakan. Itu tidak efisien. Dan itu berhasil.
Seleksi, Bahkan Tanpa Jiwa
Apakah evolusi Darwin peduli jika Anda nyata? Ternyata tidak.
Untuk mengujinya, tim mengubah sistem. Mereka membuat versi protein makanan yang bekerja lebih cepat. Sel dengan gen “cepat” mengambil paket pengumpan lebih cepat. Ketika digabungkan dengan sel yang lambat dan dibiarkan bersaing untuk mendapatkan sumber daya, perhitungan matematika menjadi sulit diprediksi.
Dalam lima generasi, sel-sel cepat mengambil alih. Sebuah eksperimen menunjukkan mereka melonjak dari dominasi 50/50 menjadi 61 persen.
Kemudian, mereka mengencangkan sekrupnya. Mereka mengurangi liposom pengumpan. Menjadikan kelaparan sebagai aturannya.
Para petani cepat tidak hanya bertahan hidup. Mereka berkembang pesat. Melebihi jumlah yang lambat dengan dua banding satu.
Apakah hidup hanya sekedar efisiensi?
Atau apakah efisiensi hanya sekedar kehidupan?
Hal ini membuktikan suatu hal yang telah menghantui biologi selama berabad-abad: Anda tidak memerlukan percikan api. Anda tidak membutuhkan jiwa. Anda hanya perlu satu lingkaran. Masukkan energi, tiru instruksi, bagi, ulangi.
Para peneliti juga memperbaiki masalah pembagian yang berantakan yang disebutkan sebelumnya. Dengan merekayasa protein yang berkumpul di permukaan, mereka secara fisik dapat menjepit membran menjadi dua. Mekanik divisi baru ini juga terikat dengan keunggulan feeding tersebut. Pemakan cepat akan lebih sering mencubit dan bereproduksi. Seleksi menjadi sulit ketika sumber daya terbatas.
“Ini membuktikan bahwa fungsi kehidupan yang paling mendasar, seperti pertumbuhan dan replikaton, tidak memerlukan percikan magis yang misterius.”
Dr Adamala terdengar hampir pusing. Dan siapa yang bisa menyalahkannya? Dia mengatakan ini adalah proyek paling menarik dalam kariernya. Mereka mereplikasi biologi dalam kimia.
Tapi ada kendalanya. Sistem ini rapuh. Ini berfungsi di piring. Ini baru permulaan. Makalah tersebut, yang dimuat di bioRxiv pada bulan Juli oleh Nathaniel J. Gaut dan rekannya, mengakui bahwa penggunaan yang kuat dan praktis memerlukan bantuan internasional.
Ini adalah permulaan. Sebuah bukti konsep untuk membangun kehidupan dari awal. Kami telah menguranginya menjadi 90,00 pasangan basa.
Di mana itu berakhir? Apakah penting terbuat dari apa jika direproduksi? Pertanyaannya masih ada.
