of 4 /4
ELHUYAR 265 47 Bizia pizteko tximista Laborategian bizia sortu ahal izateak ikara eragiten du, gogora baitatozkigu Viktor Fran- kensteinen munstroa eta beste hainbat izu- istorio. Hala ere, badira bizia sintetizatzea- ren aldeko hainbat arrazoi. Lehenengo eta behin, biziaren jatorriari eta izateari buruz- ko jakituria handia bil daiteke sintesi horren bidean. Jakin-mina asetzeaz gain, informa- zio hau erabilgarria izan daiteke biziaren osagai oinarrizkoenak kaltetzen dituzten hainbat gaixotasuni aurre egiteko; minbizia kasu. Gainera, organismo sinple berriak sin- tetizatzeko gai izanez gero, asko izan daitez- ke aplikazio praktikoak: atmosferako CO 2 -a erabiliz beste sustantzia batzuk eratzeko gai diren bakterioak sor daitezke, eta berdin edozein hondakin-motarekin. Sendagaiak edo elikagaiak sintetizatzen dituzten orga- nismoak ere sor litezke. Kontuan izan behar da gaur egun badire- la hori guztia egiten duten organismo bizi- dunak. Landareek milioika urtetan bihurtu dute CO 2 -a oxigeno, eta genetikoki eralda- tutako bakterioak erabiltzen dira diabe- tikoentzat intsulina sortzeko. Beraz, ze abantaila luke organismo sintetiko batek? Efizientzian datza gakoa: organismo sinteti- koa optimizatu egin liteke, ahalik eta ener- gia gutxien eta espazio txikienarekin nahi den funtzioa bete dezan. ZER DEN BIZIA Bizia sintetizatu aurretik, bizia bera zer den jakin behar da. Biologiaren ikuspuntutik, oso zaila da definizio bat ematea, hain fenomeno anitza izaki. Izan ere, bizirik daude 5.000 kg- ko elefantea, baratzeko uraza, eta baita per- tsonok ahoan ditugun milioika bakterioak Xabier Artaetxebarria Artieda Telekomunikazio-ingeniaria XIX. mendearen hasieran, tximista batek bizia eman zion Viktor Frankensteinen munstruoari Mary Shelleyren eleberrian. XXI. mendearen hasieran, hainbat zientzialari-talde daude bizia sortzeko lasterketan murgilduta. Eskuartean ez dute hildako pertsonen gorputz-atalik, bizia sortzeko ezinbesteko osagaiak baizik: informazio genetikoa eta hau gordetzeko edukiontzi sinple bat. Helburua ez da izaki adimendunak sortzea, biziaren oinarriak ikertzea baizik. Eta, bide batez, gure garaiko erronkarik handienetarako konponbideak aurkitzea espero dute: CO 2 -a eta hondakinen digestioa, medikamentuen garapena eta baita elikagaien ekoizpena ere. Osagaiak prest daude, baina non eta noiz eroriko da bizi sintetikoa piztuko duen tximista? CAF-ELHUYAR SARIETAKO DIBULGAZIO-ARTIKULU OROKORRAREN AIPAMEN BEREZIA © ISTOCKPHOTO.COM/JANE

CAF-ELHUYAR SARIETAKO DIBULGAZIO-ARTIKULU … · munduan inspiratu ordez, zuzenean DNA-RNA-proteina hirukotea erabili nahi du. Gaur egun hutsetik hasita hain mekanismo konplexua sintetizatzea

Embed Size (px)

Text of CAF-ELHUYAR SARIETAKO DIBULGAZIO-ARTIKULU … · munduan inspiratu ordez, zuzenean DNA-RNA-proteina...

ELHUYAR 265 47

Bizia pizteko tximista

Laborategian bizia sortu ahal izateak ikaraeragiten du, gogora baitatozkigu Viktor Fran-kensteinen munstroa eta beste hainbat izu-istorio. Hala ere, badira bizia sintetizatzea-ren aldeko hainbat arrazoi. Lehenengo etabehin, biziaren jatorriari eta izateari buruz-ko jakituria handia bil daiteke sintesi horrenbidean. Jakin-mina asetzeaz gain, informa-zio hau erabilgarria izan daiteke biziarenosagai oinarrizkoenak kaltetzen dituztenhainbat gaixotasuni aurre egiteko; minbiziakasu. Gainera, organismo sinple berriak sin-tetizatzeko gai izanez gero, asko izan daitez-ke aplikazio praktikoak: atmosferako CO2-aerabiliz beste sustantzia batzuk eratzeko gaidiren bakterioak sor daitezke, eta berdinedozein hondakin-motarekin. Sendagaiakedo elikagaiak sintetizatzen dituzten orga-nismoak ere sor litezke.

Kontuan izan behar da gaur egun badire-la hori guztia egiten duten organismo bizi-dunak. Landareek milioika urtetan bihurtudute CO2-a oxigeno, eta genetikoki eralda-tutako bakterioak erabiltzen dira diabe-tikoentzat intsulina sortzeko. Beraz, zeabantaila luke organismo sintetiko batek?Efizientzian datza gakoa: organismo sinteti-koa optimizatu egin liteke, ahalik eta ener-gia gutxien eta espazio txikienarekin nahiden funtzioa bete dezan.

ZER DEN BIZIABizia sintetizatu aurretik, bizia bera zer denjakin behar da. Biologiaren ikuspuntutik, osozaila da definizio bat ematea, hain fenomenoanitza izaki. Izan ere, bizirik daude 5.000 kg-ko elefantea, baratzeko uraza, eta baita per-tsonok ahoan ditugun milioika bakterioak

Xabier Artaetxebarria Artieda Telekomunikazio-ingeniaria

XIX. mendearen hasieran, tximista batek bizia eman zion Viktor Frankensteinen munstruoari Mary Shelleyreneleberrian. XXI. mendearen hasieran, hainbat zientzialari-talde daude bizia sortzeko lasterketan murgilduta.Eskuartean ez dute hildako pertsonen gorputz-atalik, bizia sortzeko ezinbesteko osagaiak baizik: informaziogenetikoa eta hau gordetzeko edukiontzi sinple bat. Helburua ez da izaki adimendunak sortzea, biziaren oinarriakikertzea baizik. Eta, bide batez, gure garaiko erronkarik handienetarako konponbideak aurkitzea espero dute: CO2-a eta hondakinen digestioa, medikamentuen garapena eta baita elikagaien ekoizpena ere. Osagaiak prestdaude, baina non eta noiz eroriko da bizi sintetikoa piztuko duen tximista?

CAF - E LHUYAR SAR I E TAKO D IBULGAZ IO -ART IKULU OROKORRAREN A IPAMEN BEREZ IA

ISTOCKPHOTO.COM/JANE

47-50 Bizitza pizteko 26/5/10 15:32 Page 47

ELHUYAR 10/06

ere. Baina badira bizidun hauek guztiek be-tetzen dituzten bi ezaugarri, eta horiek erabi-li daitezke definizio sinpleena lortzeko. Aldebatetik, organismo hauek ugaltzeko gai izanbehar dute, bai beren kabuz, bai espezie bere-ko beste organismo batekin batera. Lehenezaugarri horrek bizidunen mundutik kan-pora uzten ditu birusak, ugaltzeko beste ze-lula baten beharra baitute. Bigarren ezauga-rria espeziea belaunaldietan zehar garatzekoahalmenarekin lotuta dago. Hau lortzeko,Darwinek proposatutako mekanismoaren bi-dezko eboluzioa jasan behar du: belaunaldibatetik bestera zorizko aldaketak gertatukodira; hautespen naturalak bizirauteko onura-garriak diren aldaketak hobetsiko ditu, etakaltegarriak baztertuko.

Baina, oinarrizko bi ezaugarri horietazgain, ba al dute bizidun guztiek beste ezerkomunean? Bada, gaur egun badakigu bizia-ren funtzio nagusiak betetzeko hiru osagainagusi erabiltzen dituztela organismo guz-tiek zelula mailan: azido desoxirribonuklei-koa (DNA), azido erribonukleikoa (RNA), etaproteinak. DNA kode genetikoaren gordai-

lua da: zelularen funtzioetarako argibideakidatzita daude hor. Kode horren letra posi-bleak lau dira (base nitrogenatuak), eta batabestearen ondoan jarrita informazio geneti-ko osoa biltzen dute (genoma). Gene bat le-tra-multzo bat da, funtzio jakin bat duena.Begien kolorea definitzea, adibidez.

Baina DNAk argibideak dituen arren,ezin du horrekin ekintzarik burutu. Horre-tarako proteinak behar dira. Proteinak kar-bonoz, hidrogenoz, oxigenoz eta nitrogenozosaturiko molekula konplexuak dira, eta ze-lulak bete beharreko ekintza gehienenerantzule dira. Gene batean idatzitako argi-bide bat burutzeko, dagokion proteina sor-tu behar da forma eta osagai egokiekin.DNAn jasotako informazioa proteina bihur-tzeko prozesuan derrigorrezkoa da RNA:DNAk daukan informazioa erribosoma dei-turiko proteinak egiteko makinetara dara-ma RNAk, eta han informazio genetikoaekintzarako prest dagoen proteina bihur-tzen da. Beraz, DNA-RNA-proteina hiruko-tea gaur egungo bizidunen beste ezaugarribat dela esan daiteke.

BI OSAGAI NAHIKOA DIRA... IASortutakoak izan beharreko ezaugarriak argiedukita (berez ugaltzeko eta eboluzionatze-ko gaitasuna), eta zelulek informazio gene-tikoa gorde eta erabiltzeko dituzten meka-nismoak ezagututa, bizia sintetizatzeko erasinpleenak bilatu dituzte zientzialariek. Ho-rretarako, eboluzioaren lehen urratsak ima-jinatzen saiatu dira, 3.000 milioi urte atzeraeginez. Biziaren lehen pausu horien garaia-ri RNAren mundua izena ipini zion WalterGilbert Nobel saridunak 1986an. Oraintxeikusi dugu gaur egungo zelula guztiek DNA-RNA-proteina hirukotea behar dutela bizi-tzeko, baina baliteke hasieran gauzak ezber-dinak izatea...

Zientzialariek uste dute bizia hasi ze-nean RNA zela funtsa. Hasierako zelulekRNA molekulak baino ez zituzten izango;gutxienez bi: bat, kode genetikoaren gordai-lua, eta beste bat, kode hori kopiatzeko gaizena. Bi molekula horiek (edo gehiago)gantz-geruza berezi batek mantenduko zi-tuen elkarrekin eta besteengandik bereizita.Geruza horrek nolabait ugaltzeko ahalmena

Biziaren aniztasuna benetan harrigarria da. Komunean oso gauza gutxi izan arren, bizirik daude irudi honetako elefante afrikarra, honek zapaltzen dituen belar etazuhaixkak, eta milimetro baten milarena neurtzen duten E. choli bakterioak. Aniztasun honek asko zailtzen du biziaren definizio zehatz bat aurkitzea. ARG.: ELEFANTEA,IKIWANER/BAKTERIOAK, NIH.

Xabier Artaetxebarria Artieda / Telekomunikazio ingeniaria

47-50 Bizitza pizteko 26/5/10 15:32 Page 48

ere izango zuen. Adibidez, inguruko koipeabereganatuz pixkanaka handituko litzateke,eta tamaina kritiko batera iristean ezegon-kortu eta bitan banatu.

Lehen organismo bizidun sinple horiek la-borategian sortzea posible ikusten dute zien-tzialariek. Aldi berean informazio genetikoaizan eta kopiatu dezaketen RNA molekulabereziak sintetizatzea lortu da. Koipeekinegindako ikerketek ere bitan zatitu aurretikpixkanaka haz daitezkeen konpartimentuakegitea posible dela diote. Orduan, zer falta daorganismo bizidun bat sintetizatzeko? Bada,bi osagai horien arteko lotura. RNA eta kon-partimentu lipidikoa bakoitza bere aldetik

badoaz, ezin da esan biek batera organismobat sortzen dutenik. Horretarako, RNAk etakonpartimentuak lotuta egon behar dute no-labait. Aukera sinple bat ondokoa da: RNA-sekuentzia berezi batek koipeak sortzeko edoerakartzeko ahalmen berezia badu, RNA horigordetzen duen konpartimentua errazagohaziko da, eta gehiagotan ugaldu. HonelaRNA eta konpartimentua lotuta egongo lira-teke, eta organismo bizidun bat sortzeko au-kera emango lukete.

GOAZEN HARIRA: DNA DA DENA?Ezohizko zientzialaria da Craig Venter, baitanegozio-gizona ere. Erakunde publikoek fi-

nantzatutako zientzialari-taldearekin lehian(eta azkenean haiekin batera), giza genomadeszifratu zuen korporazio pribatua zuzen-du zuen. Orain, bere taldea oso epe labu-rrean bizitza sintetizatzeko gai izango deladio. Helburu garbiak ditu, eta ez nolanahi-koak: besteak beste, CO2-a erregai bihurtze-ko gai diren bakterioak sortu nahi ditu, gauregungo industria petrokimikoa guztiz iraul-tzeko. Ur zikina garbitzeko gai diren bakte-rioak sintetizatzea ere badu helburu, uredangarria sortzeko. Horretarako, RNArenmunduan inspiratu ordez, zuzenean DNA-RNA-proteina hirukotea erabili nahi du.Gaur egun hutsetik hasita hain mekanismokonplexua sintetizatzea ia pentsaezina de-nez, ezagutzen diren organismo sinpleene-tariko batean oinarritzen ari dira: Mycoplas-ma genitalium bakterioan. Bakterio honek485 gene baino ez ditu (gizakiok 30.000 in-guru ditugula uste da), eta, gainera, haieta-tik 100 bat guztiz derrigorrezkoak ez direlaaurkitu dute.

DNA Troiako zaldia bezala erabiltzea daVenteren taldearen estrategia. Nahi diren ge-neekin DNA berri bat sor badaiteke, eta DNAhori beste zelula baten DNA ordezteko era-biltzen bada, espero dute zelulak argibide be-rri horiek erabiltzea. Honela, genoma berrianidatzitako aginduak jarraituz funtzio berriakbeteko lituzke. Ordenagailu baten softwareaaldatzea bezala litzateke, software horrek

ELHUYAR 265 49

Zelula guztietan, DNAk informazio genetikoa gordetzen du (ezkerrean, kolore morea). Baina informazio hori erabilgarri izateko, proteinak osatu behar dira (eskuinean,berdez). Horretarako artekari-lan garrantzitsua betetzen du RNAk (erdian, urdinez). IRUDIA: JANET IWASA, HTTP://EXPLORINGORIGINS.ORG/ABOUT.HTML.

DNAk zelulen informaziogenetikoa gordetzen du.Kromosometan biltzen da,korapilatuta bildu ere,espazio minimoa betetzeko,eta lau letra posible ditu (A, C, G, T). Lau letrahoriekin eta kodegenetikoari jarraituz,zelulak bizitzeko bete behardituen argibideak gordetzenditu. IRUDIA: NIH.

CAF - E LHUYAR SAR I E TAKO D IBULGAZ IO -ART IKULU OROKORRAREN A IPAMEN BEREZ IA

Azido desoxirribonukleikoa (DNA)

Kromosoma

47-50 Bizitza pizteko 26/5/10 15:32 Page 49

ondoren ordenagailua bera, hardwarea, eral-da dezan. Hau da, ez da beharrezkoa organis-mo berri oso bat hutsetik sortzea. RNAdunorganismo sinpleenekin bezala, nahikoa dabizi den organismo bati DNA sintetiko batezartzea, informazio genetiko berriak lehe-nengo organismo hori guztiz aldaraziko bai-tu, eta organismo berri bat eratu.

Eta noraino iritsi dira bide horretatik?Bada, 2008an Science aldizkarian argitaratuzuten M. genitalium bakterioaren genoma

osoa sintetizatzeko gai izan zirela. Hau da,hutsetik hasita, bakterio horren genomaosatzen duten 582.970 base nitrogenatuakbata bestearen ondoan errenkan jartzea lor-tu zuten. Horretarako, DNA-segmentu mo-tzak, 6.000 base ingurukoak, sortzen hasi zi-ren. Ondoren, bakterioak eta legamiakerabili zituzten, zati txiki horiek bata bestea-rekin ordena egokian elkartzeko.

Espezie ezberdinen 20 milioi gene ezagu-tzen dira gaur egun. Hauetako batzuk era

egokian konbinatuz ia edozein funtzio bete-ko duten bakterioak sortzeko gai izango ga-rela dio Venterek. Dagoeneko frogatu dutegenoma sintetiko bat sor daitekeela, eta hu-rrengo pausoan ari dira lanean: genoma ho-rrek zelula baten kontrola hartzea.

Gai izango ote gara laborategian bizitzasintetikoa sortzeko? Venteren arabera,2010eko hamarkadaren hasieran lortuko da.Francis Collins giza genoma deszifratzekolehian aurkari izan zuen zientzialariak diooraindik lan asko dagoela egiteko, eta hu-rrengo hamarkadatik aurrera erdietsikodela. Nolanahi ere, badirudi lehenago edoberanduago lortuko dela. Baita teknika berrihorrek ondorio handiak izan ditzakeela ere.Sua piztuko duen tximista non eroriko deneta nolakoa izango den, hori da galdera. ERREFERENTZIAKSzostak, J. W. et al.: Synthesizing life, Nature,

2001eko iraila.

Gibson, D. G. et al.: Complete Chemical Synthe-sis, Assembly, and Cloning of a Mycoplasma ge-nitalium Genome, Science, 2008ko otsaila.

Gilbert, W.: The RNA World, Nature, 1986kootsaila.

Ferrado, M. L.: A un paso de la vida artificial, El Pas, 2008ko urtarrila.

Glass, J. I. et al.: Essential Genes of a MinimalBacterium, PNAS, 2006ko urtarrila.

Silverman, J.: Are we 10 years away from artifi-cial life?, HowStuffWorks.com, 2007ko iraila.

ELHUYAR 10/06

Gai librean aritzeko, bidali zure artikulua [email protected] helbidera.

Xabier Artaetxebarria Artieda / Telekomunikazio ingeniaria

Lehen organismo bizidunakduela 3.000 milioi urteagertu ziren lurrean. Osoegitura sinplea zutela usteda: beste RNA molekulakkopiatzeko gai ziren RNAmolekulak gantzez osaturikokonpartimentuetan biltzenziren. Irudian, molekula zurieta urdinek gantzezosaturiko geruza esferikobaten barruan RNAadierazten dute. IRUDIA: JANET IWASA, SZOSTAK

LABORATORY.

DNA sintetikoaren bidez, Craig Venteren ikerketa-institutua gure planetako arazo nagusienetarako konponbideen bila dabil. Laborategian sortutako bakterioak gaiizango omen dira ur edangarria eta erregai hobeak sortzeko, hainbat hondakin-motatatik abiatuta. ARG.: BOB METCALF ETA UNITED STATES FARM SECURITY.

47-50 Bizitza pizteko 26/5/10 15:32 Page 50