ماکوتو میاتا در کودکی عاشق سرهم‌بندی با رادیو و تقویت‌کننده‌ها بود. اکنون علاقه او به سر و کله زدن با چیز‌های مختلف افزایش یافته است، اما به عنوان یک زیست شناس سلولی، او این کار را در مقیاس بسیار دقیق‌تری انجام می‌دهد. برای مقاله‌ای در Science Advances، تیم میاتا در دانشگاه متروپولیتن اوزاکا در ژاپن، ژن‌های کوچک‌ترین شکل حیات مصنوعی را تغییر داده‌اند تا آن را به خودی خود حرکت دهند و به این نکته اشاره می‌کنند که چگونه حداقل افزودن‌های ژنتیکی می‌تواند به سلول‌های اولیه کمک کند تا شروع به حرکت کنند.

محققان مدت‌هاست که در تلاش بوده‌اند تا دریابند که چگونه اولین سلول‌های طبیعی ممکن است حرکت کنند. در چنین مطالعاتی از جنس باکتری Spiroplasma استفاده شده است: میکروب‌های انگلی تک سلولی و مارپیچ شکل که به سادگی با خم شدن و تغییر شکل حرکت می‌کنند نه با استفاده از زائده‌های تخصصی، مانند بسیاری از باکتری‌های دیگر. در Spiroplasma، دانشمندان قبلا هفت ژن را شناسایی کرده بودند که احتمالا به این نوع حرکت سلولی کمک می‌کند، اما تایید نقش دقیق این ژن‌ها به صورت تجربی چالش برانگیز است.

ماکوتو میاتا زیست شناس در دانشگاه متروپولیتن اوزاکا در ژاپن و تیمش به یک سلول مصنوعی به نام JCVI-syn۳.۰ (به اختصار syn۳.۰) روی آوردند که محققان موسسه J. Craig Venter در سال ۲۰۱۶ ایجاد کردند. سلول زنده می‌ماند و با مجموع ۴۷۳ ژن به طرز شگفت انگیزی تکثیر می‌شود؛ در مقایسه، در بدن انسان با بیش از ۲۰۰۰۰ ژن، اما syn۳.۰ نمی‌تواند حرکت کند.

میاتا و همکارانش ترکیبی از هفت ژن Spiroplasma مرتبط با حرکت را در سلول‌های syn۳.۰ وارد کردند. او می‌گوید لحظه‌ای را که از طریق میکروسکوپ نگاه کرد و سلول‌های مصنوعی ثابت قبلی را در حال «رقصیدن» دید، به خوبی به یاد می‌آورد. تقریبا نیمی از آن‌ها اشکال جدیدی به خود گرفته بودند. برخی حتی مانند اسپیروپلاسما، اشکال پیچشی مارپیچ برای شنا ایجاد کرده بودند.

میاتا تصور می‌کرد که یک سلول مصنوعی بسازد که بتواند حرکت کند، اما او می‌گوید که وقتی واقعا این اتفاق افتاد هنوز «بسیار شگفت‌انگیز» بود. به گفته مهندس سلولی موسسه ملی استاندارد و فناوری، الیزابت A. Strychalski که در این مطالعه شرکت نداشت، او تنها کسی نبود که غافلگیر شد. او می‌گوید: «وقتی آن‌ها ویدیوی شنای این موجودات و چگونگی تغییر شکل آن‌ها را نشان دادند، تقریبا می‌توانستید نفس جمعی را احساس کنید. تیم میاتا دریافتند که معرفی ترکیبی از دو ژن برای ایجاد حرکتی شبیه اسپیروپلاسما کافی است.

استریچالسکی خاطرنشان می‌کند که محققان دیگر از روش مشابهی برای درج DNA برای افزودن ژن‌های فلورسانس چتر دریایی به جنین گربه‌سان استفاده کردند و گربه‌های خانگی را ایجاد کردند، اما تعداد کمی انتظار داشتند که بتواند در سلول‌های مصنوعی کار کند. او می‌گوید که این آزمایش «بسیار جسورانه به نظر می‌رسید».

اگرچه تصور اینکه چه شرایطی باعث آغاز اولین حرکت سلول‌ها در میلیارد‌ها سال پیش شد، دشوار است، اما این تحقیق نشان می‌دهد که چگونه تغییرات کوچک می‌تواند به آن‌ها کمک کند تا این جهش عظیم را انجام دهند. 

استریچالسکی می‌گوید: «سلول‌های مصنوعی متحرک ممکن است روزی برای جستجوی آلاینده‌ها، عوامل بیماری‌زا یا حتی سلول‌های سرطانی در بدن انسان مهندسی شوند».

منبع: scientificamerican