Ksenobiologija
Ksenobiologija (od grčke reči ξενος, što znači stranac ili gost) jedno je od istraživačkih područja u okviru sintetičke biologije, koje proučava i istražuje mogućnosti sinteze i manipulacije biološkim komponentama i sistemimima. Ona je po svojoj suštini oblik biologije, još uvek nedovoljno nepoznat nauci, jer opisuje biohemijska osobine sistema koji ne postoje u organskoj prirodi. U praksi to znači da ona istražuje funkcionisanje određenih sistema u odnosu na osnovne hemijske strukture ili elemente (npr DNK-RNK - 20 kanonskih amino kiselina) koje su poznate iz „klasične” centralne dogme iz oblasti molekularne biologije. Na primer, umesto da proučava DNK i RNK, ksenobiologija istražuje analoge nukleinskih kiselina, tzv. ksenonukleinske kiseline kao nosioce informacija. Takođe ona se bavi i proširenjem ili ekspanzijom genetičkog koda,[1] kao i ugradnjom nekanonskih ili neproteinogenih aminokiselina u proteine.[2]
Poreklo termina ksenobiologija[uredi | uredi izvor]
Termin ksenobiologija („biologija stranaca“) skovan je u 1954 od strane pisca naučne fantastike Robert Hajnlajna u njegovom delu „Zvezda zver“.[3]
Danas se termin ksenobiologija koristi u više specijalizovanom smislu da označi, biologiju stranih hemijskih elemenata, bilo da su oni vanzemaljski ili zemaljski (eventualno sintetičkog porekla). Pošto su alternativni analozi hemije neki životni procesi stvoreni u laboratoriji, za ksenobiologiju se može reći da je to zapravo njen glavni predmet istraživanja.[4]
Razlike između ksenobiologije, egzobiologije i astrobiologije[uredi | uredi izvor]
Ako pođemo od činjenice da astro znači zvezda a eko znači spolja, i egzobiologija i astrobiologija traže život koji je evoluiralo negde u svemiru uglavnom na drugim planetama u prvom redu onima u Goldilockovim zonama ili zonama prikladnim za naseljavanje i stanovanje.
I dok se astrobiolozi bave otkrivanjem i analizom (hipotetički) postojećeg života negde izvan Zemlje u svemiru, ksenobiologija pokušava osmisliti oblike života sa drugačijim hemijskim osnovama ili genetičkim kodovima od onih koje poznajemo na planeti Zemlji.[5]
Ciljevi ksenobiologije[uredi | uredi izvor]
Glavni ciljevi ksenobiologij su:
- Produbljivanje temeljih znanja o biologiji i poreklu života, i sticanje nekih temeljno novih saznanja po tim pitanjima. Kako bi bolje razumeli poreklo života, potrebno je znati zašto su se rane životne forme razvile baš iz RNK sveta sve do DNA - RNA - proteinskih sistema i kako je uspostavljen (skoro) univerzalni genetički kod.[6] Je li to bio evolucijski „slučaj” ili „udes” ili možda postoje nužna ograničenja koja ne dozvoljavaju druge vrste hemija od onih koje poznajemo? Testiranjem alternativne biohemijske „primordijalne supe”, očekuje se kako bolje razumevanje hemijskih načela koja su ugrađena u život kakvog trenutno poznajemo.
- Stvaranje praktičnih potencijala za razvoj industrijskih proizvodnih sistema sa novim mogućnostima npr. inžinjerstva boljeg i efikasnijeg i biotehnološke sinteze raznih polimera ili dizajn otpornosti patogena. Najbolji primer koji ilustruje te mogućnosti jeste inžinjerstvo genetičkog koda. U svim živim bićima proteini su izgrađeni od 20 kanonskih aminokiselina „propisanih” genetičkim kodom. U retkim slučajevima, translacijski aparat nekih organizama ugrađuje u pojedine proteine i specijalne aminokiseline kao što su selenocistein, pirolizin i selenometionin.[7] Takođe poznato je i preko 300 prirodnih neproteinogenih amino kiselina izolovanih mahom iz raznih biljaka, bakterija i kvasaca, ne računajući tu i one koje su antropogeno nastale u raznim laboratorijama u poslednjih stotinak godina. Prirodne i veštačke neproteinogene aminokiseline nazivamo zajedničkim imenom - „nekanonske aminokiseline” (nkAK). Ako bi bili u stanju „ubaciti” neke od tih nkAK u proteinsku sintezu - lako je predvideti kako bi se svojstva sintetiziranih proteina mogla i radikalno promeniti i dovesti do npr. efikasnije katalize ili novih materijalnih funkcija.
- Nuđenje mogućnosti implementacije posebnog sistema genetičke bezbednosti stvaranjem veštačke genetičke barijere - genetičke ograde. Radi se o ideji da se izgradi jedna vrsta zatvorenosti ili „zida” koji bi onemogućio izmenu genetičkih informacija između KSB-ćelija i ćelija živog sveta. Jedan od glavnih problema tradicionalne genske tehnike (npr GMO) i molekularne biotehnologije jeste „genetička kontaminacija” uzrokovana horizontalnim prenosom gena (jer su sva živa bića bazirana na istoj temeljnoj hemiji i genetici!) - što može predstavljati mogući rizik i za okolinu i za zdravlje ljudi. U tome kontekstu, jedna od važnih ideja u KSB jest stvoriti alternativne genetičke kodove i biohemijske cikluse, tako da bi horizontalni prenos gena bio otežan pa čak i onemogućen (a time i sama „genetička kontaminacija”). Osim toga, alternativni biohemijski ciklusi bi takođe trebalo omogućiti stvaranje novih sintetičkih auksotrofija - kao dodatne komponente biološke bezbednosti. U osnovi je ideja da se stvori ortogonalni biološki sistem koji bi bio inkompatibilan sa prirodnim genetičkim sistemima.[8]
Izvori[uredi | uredi izvor]
- ^ Noren, C.J., Anthony-Cahill, S.J., Griffith, M.C., Schultz, P.G.(1989). A general method for site-specific incorporation of unnatural amino acids into proteins. Science 44, 82-88
- ^ Noren, C.J., Anthony-Cahill, S.J., Griffith, M.C., Schultz, P.G.(1989). A general method for site-specific incorporation of unnatural amino acids into proteins. Science 44, 82-88
- ^ Wooster, Harold; Wooster, Harold (1961). „"Xenobiology"”. Science. 134 (3473): 223—225. Bibcode:1961Sci...134..223H. JSTOR 1708323. PMID 17818726. doi:10.1126/science.134.3473.223..
- ^ Schmidt, Markus (2010). „Xenobiology: A new form of life as the ultimate biosafety tool”. BioEssays. 32 (4): 322—331. PMC 2909387
. PMID 20217844. doi:10.1002/bies.200900147.
- ^ Schmidt M. Xenobiology: a new form of life as the ultimate biosafety tool Bioessays Vol 32(4):322-331
- ^ Pace NR. 2001. The universal nature of biochemistry. Proc Natl Acad Sci USA 98: 805–8.
- ^ Wiltschi, B. and N. Budisa, Natural history and experimental evolution of the genetic code. Applied Microbiology and Biotechnology, 2007. 74: p. 739-753
- ^ Herdewijn P, Marlière P. Toward safe genetically modified organisms through the chemical diversification of nucleic acids.Chem Biodivers. 2009 Jun;6(6):791–808.
