как создать что то живое

Создание «искусственной жизни» на компьютере

Всем привет. В статье хочу описать свой эксперимент по созданию «искусственной жизни» на компьютере.

как создать что то живое. 1s6eyv2d3 sigdm9jpy3dd64utc. как создать что то живое фото. как создать что то живое-1s6eyv2d3 sigdm9jpy3dd64utc. картинка как создать что то живое. картинка 1s6eyv2d3 sigdm9jpy3dd64utc.

На компьютере создаётся виртуальная среда со своими правилами и выпускается первая простейшая живность. Буду называть их ботами. Боты могут погибнуть или выжить и дать потомство. Потомок может слегка отличаться от предка.

Ну а дальше за работу принимается эволюция и естественный отбор.

А мне остаётся только наблюдать за развитием мира.

Чем неожиданнее для создателя и многообразней будут варианты развития мира, тем более удачным можно считать эксперимент.

Поведением ботов управляет код, записанный в них.

Именно код и является геномом, который отвечает за поведение бота и который будет изменяться в процессе эволюции.

Внутреннее устройство кода — это самое интересное в проекте.

Код должен быть простым и выдерживать различные модификации (случайное изменение любого элемента в коде) над собой без синтаксических ошибок.

К коду мы вернёмся позже, сначала опишу сам мир.

Описание «мира ботов»

Мир представляет из себя двухмерное, разбитое на квадраты поле. По горизонтали он замкнут по кругу, то есть если бот выйдет за левый край, то появится с правой стороны. Сверху и снизу движение ограниченно стеной. Мир, по задумке — это разрез водоёма, чем выше, тем больше энергии можно получить от Солнца. В нижней половине энергия Солнца уже не доступна. Собственно, этого уже достаточно. Я начинал эксперименты именно с таким миром.

Затем добавил «минералы» в нижней части из которых можно получить энергию. Чем глубже, тем больше «минералов» бот может получить. После этого нижняя часть мира тоже стала заселяться.

Боты могут перемещаться по восьми направлениям и прощупывать соседние с собой клетки.
Боты могут съедать других ботов, находящихся на соседней клетке.

Боты копят энергию и когда накопят заданное количество, от них отпочковывается их клон.
В клона записывается та же программа, что и в родителе, но в одном случае из четырёх случайным образом меняется один байт в программе. Это может никак не повлиять на поведение клона, так как не все команды в программе-геноме выполняются, большая часть генома может быть не задействована. Также это может вызвать ухудшение или улучшение способностей бота выживать в данном мире. В первом случае бот либо погибнет, либо не сможет оставить много потомков. В случае улучшения способностей бота, он с большей вероятностью оставит больше потомства, которое вытеснит менее удачных соседей.

Боты не умирают от старости. Бот может погибнуть, если запасы его энергии станут ниже нуля, если его съест другой бот и если он накопил максимальное количество энергии, должен отпочковать потомка, но окружён со всех сторон и не может этого сделать. После смерти, если он не был съеден, бот превращается в органику, которая начинает тонуть, пока не встретит препятствие. После этого органика остаётся в подвешенном состоянии. Органику могут поедать другие боты.

Здесь я дал краткое представление о виртуальном мире ботов, достаточное для понимания дальнейшего материала. Собственно сам мир не столь важен, можно экспериментировать с разными мирами. Куда интересней, как устроен код-геном

Код-геном

Код-геном представляет из себя цепочку чисел. Каждое число — это какая то команда (в простейшем случае). Также есть указатель текущей команды (далее УТК), который показывает, какая команда будет сейчас выполняться и после выполнения команды, указатель перемещается к следующей команде. Если указатель вышел за край цепочки, то он появляется с противоположной стороны, то есть цепочка команд замкнута по кругу. Изначально я выбрал размер цепочки в 64 ячейки и назначил некоторым числам первые команды. Если числу не соответствует никакая команда, то это число является безусловным переходом. Когда УТК укажет на ячейку с подобным числом, то он увеличивается(переходит по цепочке команд вперёд) на это число. То, что число без назначенной команды является безусловным переходом очень удобно. При экспериментах можно спокойно назначать на свободные числа новую команду или убирать старую. Так как у меня длина цепочки 64 ячейки, то доступных чисел тоже 64 (от 0 до 63).

как создать что то живое. image loader. как создать что то живое фото. как создать что то живое-image loader. картинка как создать что то живое. картинка image loader.

как создать что то живое. image loader. как создать что то живое фото. как создать что то живое-image loader. картинка как создать что то живое. картинка image loader.

Теперь рассмотрим более сложные команды, требующие параметров.

Всего в мире ботов есть восемь направлений. Если нам нужна функция поворота, то можем использовать 8 команд, по одной команде для каждого направления.

Но у нас всего 64 числа (0..63) и на все необходимые команды просто не хватит чисел. Поэтому будем ипользовать параметры.

как создать что то живое. image loader. как создать что то живое фото. как создать что то живое-image loader. картинка как создать что то живое. картинка image loader.

Допустим, нам нужна команда «сколько у меня энергии?» При выполнении этой команды, если энергии больше, чем получено в параметре, то переходим по одному адресу, если меньше, то по другому. Энергии может быть от 1 до 1000, а параметр от 0 до 63. Что бы обойти это ограничение, то при выполнении этой команды, параметр умножается на 15. Получаем такие варианты:

С полученным вариантом и сравниваем уровень энергии и по результатам сравнения к УТК прибавляется смещение. Значение смещений берётся из следующих ячеек после параметра.

как создать что то живое. image loader. как создать что то живое фото. как создать что то живое-image loader. картинка как создать что то живое. картинка image loader.

Указатель текущей команды (УТК) равен 10.

Берём число из ячейки №10. Это 33, команда «сколько энергии?».
Берём число из следующей ячейки (УТК+1), это параметр, из него вычисляем число для сравнения.

Если энергии у бота больше или равно 210, то берется число по адресу УТК+2.
Там у нас число 23. Это число прибавляется к УТК.

То есть УТК теперь равно 33 и следующей командой будет команда из ячейки №33

Если энергии у бота меньше, чем 210, то берется число по адресу УТК+3.
Там у нас число 8. Это число прибавляется к УТК.

То есть УТК теперь равно 18 и следующей командой будет команда из ячейки №18

Некоторые команды, такие как «посмотреть», «сделать шаг», «съесть», «поделиться энергией» являются разветвителями. В зависимости от того, что было в клетке, на которое было направленно действие, дальнейшее выполнение кода пойдет по разным веткам.

как создать что то живое. image loader. как создать что то живое фото. как создать что то живое-image loader. картинка как создать что то живое. картинка image loader.

Указатель текущей команды (УТК) равен 7.
Берём число из ячейки №7. Это 26, команда «шагнуть».
Берём число из следующей ячейки (УТК+1), это параметр, из него вычисляем направление для шага.

Если клетка, куда шагает бот, была пуста, то берется число по адресу УТК+2.
Там у нас число 0. Это число прибавляется к УТК.

То есть УТК опять указывает на ячеёку №7. Бот будет двигаться в этом направлении, пока на пути не встретит препятствие.

Если на клетке была стена, то берется число по адресу УТК+3.
Там у нас число 3. Это число прибавляется к УТК.

То есть УТК теперь равно 10 и следующей командой будет команда из ячейки №10 То есть число в этой ячейке только что было ссылкой, а теперь будет выполняться, как команда.

Если на клетке была органика, то берется число по адресу УТК+4.
Там у нас число 43. Это число прибавляется к УТК.

7+43=50. То есть УТК теперь равно 50 и следующей командой будет команда из ячейки №50
Если на клетке был чужой бот, то берется число по адресу УТК+5. Там у нас число 24. Это число прибавляется к УТК. 7+24=31.

То есть УТК теперь равно 31 и следующей командой будет команда из ячейки №31

Если на клетке была родня, то берется число по адресу УТК+6.
Там у нас число 59. Это число прибавляется к УТК.

То есть УТК теперь равно 66. Указатель вышел за диапазон возможных адресов, вычитаем из него 64 и получаем 2 Следующей командой будет команда из ячейки №2

Реально бот сможет сделать шаг только в случае, если клетка была пуста, в других случаях бот останется на месте. Ну вот и всё. Таким образом бот получает информацию об окружающих его клетках. И поведение бота теперь не линейно, а зависит от окружения.

Боты отличают чужого от своего, если код-геном отличается более, чем на один байт. Это ресурсоёмкая операция, но после введения этой возможности, стали появляться колонии с чёткими границами.

Ещё несколько моментов.

Все боты в памяти оперативной памяти соединены в круговую цепочку и управление по очереди передаётся от одного бота к другому. Код бота выполняется, пока не будет выполнена завершающая команда. К таким командам относятся: «шагнуть», «съесть», «фотосинтез», «поделиться энергией» и так далее. Остальные команды (безусловный переход, «посмотреть», «повернуться», «сколько энергии?» и так далее) могут выполняться до 15 раз, после чего управление передаётся другому боту.

Когда отпочковывается новый бот, он встраивается в цепочку ботов перед предком.

Что в итоге получилось

Ну а теперь скриншоты того, что получилось. Замечу, что картинки не столь интересно смотреть, как видео, где видно динамику развития мира. Многие интересные явления, такие как «пламяфилы» и «привидения» на статичных фотографиях выглядят не очень фотогенично, зато на видео завораживают. Для видео я использовал скриншот с каждого 25 хода. При этом, к сожалению, могут теряться некоторые любопытные моменты, такие, как короткие цикличные перемещения ботов

Скриншоты сделаны на разных стадиях разработки. Там, где задний фон меняется с белого до синего, я ещё не ввел «минералы».

Здесь показанны два режима отображения.

В стандартном режиме цвет зависит от способа получения энергии. Любители фотосинтеза зеленеют, любители «минералов» синеют, а мясоеды краснеют.
У всеядных может быть промежуточный цвет.

В режиме отображения энергии, чем больше энергии, тем бот краснее, чем меньше энергии, тем бот желтее.

как создать что то живое. image loader. как создать что то живое фото. как создать что то живое-image loader. картинка как создать что то живое. картинка image loader.

Самое начало. Появляются «лабиринты», цепочки ботов

как создать что то живое. image loader. как создать что то живое фото. как создать что то живое-image loader. картинка как создать что то живое. картинка image loader.

Начинают появляться первые колонии

как создать что то живое. image loader. как создать что то живое фото. как создать что то живое-image loader. картинка как создать что то живое. картинка image loader.

Колонии уже сформировались. Можно увидеть розовых и сине-зеленых любителей разнообразного рациона.

Любопытные диагональные поселения хищников.

как создать что то живое. image loader. как создать что то живое фото. как создать что то живое-image loader. картинка как создать что то живое. картинка image loader.

Любопытное шахматное расположение органики(трупиков ботов) посреди колонии.
Вид мира менялся, но «шахматный» порядок сохранялся. Подозреваю, что боты использовали только 4 направления из 8.

как создать что то живое. image loader. как создать что то живое фото. как создать что то живое-image loader. картинка как создать что то живое. картинка image loader.

Вновь родившийся бот получает свой цвет от родителя. Потом, в зависимости от рациона, цвет может изменяться.

Здесь видны красные скопления ботов. Они не кого не кушают и не получают энергию от Солнца, иначе бы позеленели.

Энергию они получают от распределения энергии по колонии. Своего рода паразиты. Когда у колонии начинаются проблемы, то паразиты быстро погибают.

как создать что то живое. image loader. как создать что то живое фото. как создать что то живое-image loader. картинка как создать что то живое. картинка image loader.

Режим отображения энергии открывает новые стороны мира. Видно, как по разному распределяется энергия внутри колоний. Центральная колония имеет чёткие границы с левого края, но с правой стороны границы не имеет. Также с краев видна колония, где энергия идет по диагонали (так как мир по горизонтали замкнут в круг, то это одна и та же колония).

как создать что то живое. image loader. как создать что то живое фото. как создать что то живое-image loader. картинка как создать что то живое. картинка image loader.

Если в стандартном режиме колония выглядит единой, то в режиме отображения энергии можно различить, что в колонии могут существовать структуры, живущие по своим правилам. Своего рода колонии второго уровня.

как создать что то живое. image loader. как создать что то живое фото. как создать что то живое-image loader. картинка как создать что то живое. картинка image loader.

Начало массового вымирания. Красные боты переполнены энергией и они должны отпочкавать потомка, но свободного места нет и они погибают. Поедать органику боты тоже перестали. В итоге органика(бледно-розовая) заполнила всю верхнюю часть мира.

Размер созданного мира маленький, так как большая часть работы и экспериментов проводилось на 7-дюймовом планшете, но для подобных экспериментов, чем масштабнее мир, тем лучше. На первой фотографии в статье использован скриншот с клона моего проекта, переписанного RomanoBruno на языке Java. Здесь уже другой масштаб и скорость работы выше. Ссылка на этот проект в конце статьи.

Мир бурно развивается в течении нескольких часов, затем скорость падает, мир находит некоторое стабильно состояние и в нём и пребывает. Скорее всего сказываются малые размеры мира и скудность возможностей.

Я решил взбодрить мир, который долго не менялся и произвёл «вспышку на Солнце». При этом у каждого второго бота в коде-геноме случайным образом меняется случайный байт.

как создать что то живое. image loader. как создать что то живое фото. как создать что то живое-image loader. картинка как создать что то живое. картинка image loader.

Состояние мира перед вспышкой

как создать что то живое. image loader. как создать что то живое фото. как создать что то живое-image loader. картинка как создать что то живое. картинка image loader.

Прошёл 21 ход после вспышки. Мир изрядно разрушен, большая часть ботов погибла.

как создать что то живое. image loader. как создать что то живое фото. как создать что то живое-image loader. картинка как создать что то живое. картинка image loader.

Прошло ещё 347 ходов, мир возвращается к жизни.

как создать что то живое. image loader. как создать что то живое фото. как создать что то живое-image loader. картинка как создать что то живое. картинка image loader.

Прошло более 2000 ходов и мир возвращается к прежнему виду, что стало для меня неожиданностью. Ожидал, что мир уже не будет прежним. Видимо, ни одна из спровоцированных мутаций не сделала бота лучше и все мутанты, со временем, погибли.

Заметьте, что небольшая колония синих ботов по центру с справой стороны, похоже не заметила катастрофы.

Что дальше

Сейчас у меня частично написан, но временно заморожен из за нехватки времени, проект нового мира.

Энергию можно будет получить, поедая «траву». Можно съесть всю «траву» в определённом месте и она там появятся только разрастаясь из тех мест, где осталась.
Количество энергии, соответственно, будет обратно-пропорционально зависить от количества ботов и боты не смогут заполонить собой весь мир. Это позволит создать больший по размерам мир с естественной изоляцией разных групп ботов. Боты будут вынужденны перемещаться в поисках доступной еды.

Код-геном будет работать на тех же принципах, но добавяться некоторые дополнительные возможности.

Заключение

В отличие от генетического алгоритма, здесь нет деления на поколения, бот может вовсе не умирать и прожить до скончания веков(выключение компьютера). Здесь нет явно заданной фитнес-функции, определяющей, какой бот лучше, какой хуже, тем более это может меняться вместе с изменяющимся миром. Нету смысла, нету цели, только естественный отбор в изменяющемся мире.

Если Вас зацепила идея создания своего мира и экспериментов с ним, то присоединяйтесь, попробуйте создать свой мир.

Тот принцип построении кода-генома, который я описал, прост в реализации и можно легко модифицировать под разные миры.

Ссылки

Этот проект не единственный по данной тематике, но на момент создания я знал только об одном. Про него я прочитал в 93 году в журнале «Техника молодёжи». Статья меня зацепила. В то время у меня не было компьютера и я не предполагал, что когда-нибудь смогу реализовать подобное.
Ссылка на статью

Видео, где можно посмотреть разные варианты развития мира.

Также проект переписан RomanoBruno на языке Java и выложен на GitHub.

Источник

Наука против Бога

Живое рождается только от живого. Ученым пока не удалось создать живое существо из неживых элементов. Креационисты (от латинского creatio — «творение») считают, что этот факт подтверждает их теорию. Они уверены: недостаточно смешать разные химические вещества, чтобы создать жизнь, — нужно одухотворяющее вмешательство высшей силы, Бога.

Противники креационистов, эволюционисты, считают, что жизнь развивается от простого к сложному. А самая простая форма жизни, по их мнению, образовалась из неживой материи под влиянием окружающих условий.

Американские ученые решили доказать, что правы сторонники теории эволюции. Они собираются создать искусственное живое существо, подтвердив тем самым, что без Бога можно обойтись. Этим существом должна стать бацилла, получившая рабочее название «лосаламосский клоп».как создать что то живое. dayushchaya zhizn. как создать что то живое фото. как создать что то живое-dayushchaya zhizn. картинка как создать что то живое. картинка dayushchaya zhizn.

Человек из реторты

Эволюционисты не первыми придумали, что жизнь может самозарождаться. В древних мифологиях разных народов есть сюжеты о том, как первые живые существа появляются из глины, из океанской воды, из смешения «первоэлементов» (огня, воды, воздуха и земли). Например, древние греки считали, что мухи самозарождаются в гниющем мясе, а мыши — в домах и на кораблях, от грязи. Египтяне были уверены, что крокодилы, жабы и лягушки появляются из придонного ила.

В эпоху Средневековья (XI-XIV века) европейские алхимики пытались проверить гипотезу о самозарождении жизни экспериментально. Смешивая в реторте различные химические вещества, подогревая и охлаждая их, они надеялись вырастить гомункула — искусственное разумное существо, подобное человеку. Ничего научного в этих попытках не было, и все они окончились неудачно. После этого люди надолго прекратили опыты по созданию искусственной жизни.как создать что то живое. darvin. как создать что то живое фото. как создать что то живое-darvin. картинка как создать что то живое. картинка darvin.

В поисках начала

В XIX веке Чарльз Дарвин разработал теорию о происхождении видов. Эта теория натолкнула ученых на мысль, что первое живое существо было очень простым и вполне могло возникнуть из неживого вещества. Правда, наблюдая за прокипяченной водой в запаянной реторте, они не обнаружили в ней самозародившейся жизни. Ученые напали на верный след, но еще мало знали о мире и его естественной истории. Они плохо представляли себе и химическое строение живых клеток, а потому ошибочно полагали, что жизнь может зародиться в чистой воде.

Новая надежда появилась у ученых в XX веке с развитием молекулярной биологии. В начале 1950-х годов была открыта структура молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). В этой молекуле закодирована информация, которую живые существа передают потомству. ДНК очень сложна, но, тем не менее, это химическое вещество, которое теоретически можно синтезировать. Теперь ученые знали, что им нужно сделать, чтобы создать искусственную жизнь.

Согласно новейшим представлениям, в то время, когда возникла жизнь, Земля представляла собой насыщенный соединениями углерода океан. На научном жаргоне его принято называть «первичным бульоном». Над поверхностью «бульона» сверкали молнии, а в атмосфере почти не было кислорода. Не было и озонового слоя, который отражал бы космическую радиацию. Океан бурлил, вещества смешивались, подвергались воздействию атмосферного электричества и солнечного излучения. Происходили химические реакции, производя все более сложные вещества. И в результате очередной реакции возникла живая клетка.как создать что то живое. kak voznikla jizn. как создать что то живое фото. как создать что то живое-kak voznikla jizn. картинка как создать что то живое. картинка kak voznikla jizn.

В 1969 году американский ученый Сидней Вальтер Фокс попытался воссоздать в лаборатории условия «первичного бульона». Пропуская электричество через сложный раствор, он получил многие органические вещества, из которых состоит почти все живое. Когда Фокс охладил реторту, некоторые особенно сложные молекулы объединились в структуры, которые ученый назвал микросферами. Это были капли, которые вели себя подобно живым клеткам. Они были плотнее остального раствора и выборочно вбирали в себя из него отдельные вещества. Этот процесс напоминал процесс питания. Тем не менее, микросферы, или, как их стали называть позже, коацерватные капли, не были живыми клетками. Они не могли размножаться и передавать потомству наследственную информацию, ДНК в них тоже не было.

Тем временем навстречу химикам двигались генные инженеры. Они раскрыли закономерности генетического кода, расшифровали геномы многих живых организмов, научились создавать клонированных животных и замещать гены одних существ генами других. Успехи генной инженерии подсказали ученым не полагаться на случай, моделируя «первичный бульон», а собрать живое существо из отдельных молекул, как машину.

На пороге открытия

Еще в 2002 году генетики из США Крэйг Вентер и Гамильтон Смит выбрали существо, на основе генома которого, по их мнению, можно создать искусственный организм. Это Mycoplasma genitalium — генитальная микоплазма, бактерия, живущая в мочеполовой системе человека, в ней всего 400-500 генов. Ученые намерены уничтожить лазером все гены микоплазмы, которые не нужны ей для жизни, а оставшиеся гены воссоздать искусственно и так получить новое существо.как создать что то живое. nanoarchaeum equitans. как создать что то живое фото. как создать что то живое-nanoarchaeum equitans. картинка как создать что то живое. картинка nanoarchaeum equitans.

Сходным путем движется и профессор Карл Штеттер с кафедры микробиологии Университета Регенсбурга. Он тоже нашел простейшее существо для воссоздания в лаборатории. Его выбор пал на Nanoarchaeum equitans — симбиотическую архебактерию. В ней не больше генов, чем в генитальной микоплазме. Разница между ними в том, что архебактерия живет на морском дне, в сероводородных источниках, и очень похожа на существа, жившие на планете два миллиарда лет назад. По своему строению она ближе всех стоит к той самой клетке, которая возникла в «первичном бульоне». Тем не менее, как бы странно это ни звучало, и генитальная микоплазма, и архебактерия более родственны человеку, чем каплям микросферам. Их жизнь, как и жизнь человека, основана на ДНК, и создавать их искусственно ученые пока не умеют. как создать что то живое. koatservatyi. как создать что то живое фото. как создать что то живое-koatservatyi. картинка как создать что то живое. картинка koatservatyi.

Рассчитывает осуществить свой проект и другой американский исследователь — Норман Паккард. Он предположил, что между коацерватными каплями и жизнью на основе ДНК должна была существовать промежуточная ступень, не дожившая до наших дней, — жизнь без ДНК. Исследовав свойства молекул пептидонуклеиновой кислоты (ПНК), он выяснил, что они, как и ДНК, способны содержать и передавать наследственный код. ПНК значительно примитивнее, чем ДНК, но ведь и существо надо создать очень простое. Норман Паккард рассчитал, как должно быть устроено это существо, и дал ему название — «лосаламосский клоп». Воздействуя на помещенные в воду молекулы ПНК электрическим током и ультрафиолетовым облучением, он хочет заставить их объединиться в примитивные организмы. По его замыслу эти организмы должны будут питаться, и размножаться, передавая потомству наследственную информацию. Ученый надеется, что электричество и ультрафиолет понадобятся только в начале эксперимента. Дальше должна начаться новая биологическая эволюция. Это будет жизнь, выросшая из химической реакции на глазах ученых. И к этой жизни Бог, даже если он есть, уж точно не будет иметь никакого отношения. И эти фантастические замыслы, хоть и медленно, становятся реальностью.

Источник

Первая в мире искусственная жизнь создана

Крейг Вентер, который десять лет назад первым прочитал геном человека, только что создал первый рукотворный геном и вживил его в клетку. Так человечество перешло от чтения геномов к их написанию

Поделиться:

Ученым впервые удалось создать искусственный геном и заставить живую клетку жить с этим генетическим кодом. Команда исследователей под руководством Крейга Вентера химическим путем синтезировала геном бактерии Mycoplasma mycoides и вставила его в клетку другого микроорганизма — Mycoplasma capricolum, из которой перед этим были удалены все гены. Полученный «франкенштейн» ожил, стал размножаться и вообще повел себя как обычная бактерия Mycoplasma mycoides. Описание этой замечательной работы опубликовано в четверг в журнале Science.

До сих пор ученые умели только «читать» ДНК живых существ, а вот создать геном de novo (заново) еще никому не удавалось. Получение искусственного организма имеет не только научный интерес, но даже философский: создав жизнеспособное существо с использованием искусственной ДНК, ученые наглядно доказали, что жизнь можно получить из десятка баночек с реактивами. Теоретически этот тезис всем очевиден, но на практике никто никогда его напрямую не подтверждал.

Прежде чем рассказать о деталях незаурядного эксперимента Вентера и коллег, стоит напомнить, кто такой Крейг Вентер. Это своего рода медийная звезда, исследователь, известный не только в биологических кругах, но и широкой публике: впервые его имя зазвучало на рубеже нового тысячелетия, когда вовсю осуществлялся проект «Геном человека» — ученые всего мира коллективными усилиями пытались определить последовательность ДНК Homo sapiens. Несмотря на все старания, работа продвигалась медленно — проект стартовал в 1990 году, и за девять лет была целиком расшифрована всего одна маленькая хромосома. Вентер и специалисты созданной им компании Celera Genomics усовершенствовали технологии работы с ДНК и подключились к «Геному человека». В 2001 году черновая расшифровка генома была наконец завершена.

На расшифровке генома человека основатель Celera Genomics не остановился — его следующим амбициозным проектом (а Вентера интересуют только амбициозные проекты) стало создание организма с синтетическим геномом.

Казалось бы, ничего сложного здесь нет: надо лишь воссоздать уже известную нам последовательность букв генетического кода и вставить ее в подходящую клетку. Но на самом деле на этом пути исследователи сталкиваются со множеством трудностей — не в последнюю очередь потому, что пока ученые доподлинно не знают всех особенностей работы генома как комплексной системы. Это не просто цепочка букв. Нить ДНК каждого организма снабжена навешанными на нее молекулами-«маячками», так называемыми эпигенетическими маркерами, без которых считывание генома будет проходить некорректно. На то, чтобы научиться вносить в искусственный геном Mycoplasma mycoides необходимые маркеры, у исследователей ушел не один год.

Эксперимент по созданию жизни был спланирован так: ученые синтезируют геном какой-нибудь бактерии (назовем ее бактерией-донором, так как она дает исследователям последовательность своей ДНК) и вставляют его в клетку бактерии другого вида, из которой предварительно удаляют собственный геном (это будет бактерия-реципиент). Если получившийся организм живет, питается и размножается, а также в точности напоминает донорные бактерии, а не бактерии-реципиенты или что-то промежуточное, то эксперимент удался.

как создать что то живое. blog entry 179697. как создать что то живое фото. как создать что то живое-blog entry 179697. картинка как создать что то живое. картинка blog entry 179697.Фото первых в мире бактериий с синтетическим геномом

В качестве донора ученые выбрали бактерию-паразита Mycoplasma mycoides, отчасти из-за того, что у нее очень маленький геном — всего около миллиона «букв» (для сравнения: в геноме человека их 3 миллиарда). Реципиентом выступала родственная бактерия Mycoplasma capricolum. Самой сложной частью эксперимента был синтез целого бактериального генома: современные технологии не позволяют за раз получать такие длинные цепи. Чтобы преодолеть эту трудность, ученые синтезировали небольшие «кассеты» из ДНК, содержащие только часть генома Mycoplasma mycoides, а затем соединяли их вместе. Пока самым эффективным инструментом для объединения «кассет» являются живые организмы — никакие химические ухищрения не позволяют делать это столь же точно. Исследователи как мозаику складывали геном Mycoplasma mycoides сначала в клетках кишечной палочки, а потом, когда им удалось получить достаточно крупные куски ДНК, в клетках дрожжей.

В итоге им удалось по кусочкам собрать весь геном. «Запихнуть» его в очищенную от ДНК клетку бактерии-реципиента также было нетривиальной задачей.

Полученные бактерии-гибриды выглядели так же, как Mycoplasma mycoides, росли так же, как Mycoplasma mycoides, поглощали питательные вещества так же, как Mycoplasma mycoides, и размножались так же. Чтобы дополнительно убедиться в успехе эксперимента, ученые выделили из гибридных клеток белки, разделили их на фракции и сравнили полученную картину с тем, что получается при выделении белков из обычной Mycoplasma mycoides. Получилось то же самое. Сейчас созданные исследователями бактерии растут в лаборатории и ничем не отличаются от своих соседей из чашки Петри.

Читатель может спросить, а в чем же глубинный смысл экспериментов Вентера? Что дадут человечеству искусственно созданные бактерии? Авторы статьи объясняют суть своей работы так: отработанная ими технология получения жизнеспособных организмов, геномы которых созданы искусственно, в будущем позволит не только делать копии уже существующих в природе живых существ, как сегодня сделал Вентер, но и создавать абсолютно новые организмы, которые не входили в генеральный план Создателя, или природы, или эволюции — как хотите. И речь не обязательно идет о каких-то неведомых чудищах: имея на руках работающую методику, можно переписывать генетическую программу привычных организмов таким образом, чтобы они сочетали в себе максимальное число полезных признаков. Можно создать абсолютно новый организм, который, например, одновременно давал бы молоко, синтезировал антибиотики и при этом представлял собой всего лишь культуру клеток в пробирке.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *