Но сделать в компьютере жизнь, даже в самом простом её осознании, очень-очень тяжело. На то она и мечта, волнующая разумы в течение многих десятилетий. Хотя это не означает, что учёные фантазируют со сложенными руками – они делают всё, что могут. И кое-что у их, как пишет New York Times, уже хорошо выходит.
"Вы только представьте для себя, что сможете сесть за компьютер и проводить над животным различные опыты, следя, как и что работает, попутно выясняя, почему это вышло, а это нет, — ведает канадский доктор Майкл Эллисон (Michael Ellison), биолог из института Альберты (University of Alberta). — Мы не сможем совершить революцию в биологии, пока не научимся моделировать живой организм".Доктор Эллисон — один из членов интернациональной группы биологов, которые пробуют сделать фантазию реальностью. Шансы у их появились исключительно в последние пару лет, а когда получится достигнуть результата — можно только гадать. И это притом, что учёные замахнулись всего только на Escherichia coli, умеренного жителя людского кишечного тракта.
Доктор Майкл Эллисон (фото University of Alberta).
Выбор в пользу E. coli, одной из любимейших учёными модели для био тестов, доктор Эллисон разъясняет так: "Мы взяли самый обычный организм, о котором знаем больше всего".
Учёные вправду знают о пищеварительной палочке больше, чем о какой-нибудь другой разновидности на Земле. Но это совсем не значит, что перенос бактерии в компьютер — лёгкая задачка. Микроорганизм, обнаруженный в 1885 году, всё ещё хранит кое-какие секреты.
Популярность E. coli стала стремительно расти в 1940-х годах, когда исследователи узнали, как использовать бактерию для исследования генетики. В 1970-х учёные научились "прививать" бактериям чужую ДНК, превратив их в собственного рода биохимические фабрики для производства огромного количества ценных составов, вроде инсулина.
В 1997 году был стопроцентно расшифрован геном бактерии — биологи получили возможность разглядеть все 4 тыщи 288 генов микроорганизма, изучить их взаимодействия. Но "стопроцентно решить" E. coli — к чему в 1967 году призывали один из первооткрывателей ДНК Френсис Вопль (Francis H. C. Crick) и нобелевский лауреат Сидни Бреннер (Sydney Brenner) – никому до сего времени не удалось. Всё-таки амеба содержит около 60 миллионов био молекул.
Доктор Гэвин Томас (фото University of York).
Только к концу 1990-х "окончательный разбор" пищеварительной палочки учёные смогли именовать возможным. "Должно быть, потаенной для нас остаётся примерно 1 тыща генов, — оценивает английский микробиолог Гэвин Томас (Gavin H. Thomas) из института Йорка (University of York). — Нам ещё очень почти все предстоит выяснить, до того как мы сможем выстроить вправду всеполноценную модель".
С этой целью в ноябре 2002 года был сформирован Интернациональный союз (International E. coli Alliance — IECA). В эту компанию вошли канадцы из проекта Cybercell, жители страны восходящего солнца из Института передовых био наук (IAB), британцы из группы IBEC, америкосы из консорциума E.coli, лекарственная компания GlaxoSmithKline и многие другие.
Союз распределил задачки меж лабораториями, и началась реализация проектов, в процессе которой учёные из различных государств временами объединяют усилия.
Доктор Барри Уоннер (фото Purdue University).
"Было бы тупо, если бы две либо три лаборатории занимались одним и этим же, при всем этом конкурируя вместе", — увидел Барри Уоннер (Barry L. Wanner) из института Пардью (Purdue University). Он совместно с сотрудниками сделал 3,9 тыщи разных штаммов пищеварительной палочки, любой из которых отличается от всех других отсутствием 1-го гена.
"Мы провели с этими штаммами огромное количество обычных тестов, но нам не по силам провести с каждым из их непростой опыт, — признаётся Уоннер. — Но 100 других лабораторий могут это сделать". По его словам, скоро учёные сумеют заказать из "коллекции" хоть какой штамм, чтоб провести собственное исследование.
Равномерно узнавая, как растёт E. coli, учёные начинают строить модели микроорганизма, которые отражают некие эталоны его поведения. "Это направление развивается очень интенсивно", — не без гордости заявляет Бернард Палссон (Bernhard Palsson) из института Калифорнии (UCSD), он моделирует метаболизм бактерии, разбирается, как она расщепляет еду ферментами.
Доктор Бернард Палссон (фото UCSD).
Палссон с сотрудниками реконструировал взаимодействия более 1 тыщи генов метаболизма и может предсказать, как стремительно микроорганизм будет расти, получая еду из разных источников, и как воздействует на рост удаление неких генов.
Калифорнийские учёные молвят, что точность "1000-генной" модели метаболизма добивается 78% и собираются прирастить количество генов в два раза.
Тем временем, исследователи под управлением Филиппа Клазеля (Philippe Cluzel) из лаборатории института Чикаго (University of Chicago) сосредоточились на исследовании плавания микроорганизма, зачем сделали его виртуального двойника.
E. coli плавает благодаря нескольким вращающимся со скоростью 270 оборотов за секунду жгутикам. Если жгутики вертятся против часовой стрелки, они собираются в связку, которая продвигает микроорганизма вперёд. А если микроорганизм поворачивает "движки" по часовой стрелке, связка распадается, и амеба совершает кувырок.
Вот так, плавая и кувыркаясь, E. coli передвигается по собственному крохотному миру. Учёные отмечают, что пищеварительная палочка для обработки инфы использует целую сеть "датчиков" на наружной мембране, и молвят о существовании "микробного компьютера".
Бурлит работа в институте Альберты (иллюстрация Jason Scott/New York Times).
Виртуальная амеба плавает практически как жива, но, конечно, это далековато не та модель-мечта, к которой стремятся биологи. "Компьютерная" палочка должна не только лишь плавать, да и питаться, отбиваться от вирусов, копировать свою ДНК и делать массу других задач в одно и то же время. А это, как вы уже сообразили, неописуемо тяжело.
Все же, Барри Уоннер совместно с сотрудниками из Стране восходящего солнца уже приступил к созданию первой зрелой модели — упрощённой E. coli, составляющей приблизительно четверть её необычного размера. Они попробуют "сколотить" группы по 100 генов и в течение 2-ух лет равномерно довести количество генов до 1 тыщи.
Майкл Эллисон тоже создаёт виртуального близнеца в рамках одноимённого проекта (Project Gemini): "Наш подход заключается в том, чтоб отследить каждую биомолекулу в клеточке в пространстве и времени", — сказал доктор, в качестве подтверждения уже смоделировавший имеющую форму пузыря мембрану, сделанную из 13 тыщ частиц.
Но дело ещё в том, что даже упрощённая модель E. coli будет так сложной, что ни одна из имеющихся компьютерных программ её не осилит. "С другой стороны, компы становятся всё сильнее, потому мы пока прорабатываем структуру и возлагаем надежды, что в течение 5 либо 10 лет компы будут в состоянии совладать с этой задачей", — растолковал Эллисон.
"Даже если б мы смогли сейчас сделать модель всей бактерии, это не означало бы, что мы смогли бы осознать сделанное, — добавляет Тьерри Эмонет (Thierry Emonet) из Чикагского института, — хитрость в том, что мы должны вести строительство шаг за шагом, проверяя и изучая явления по очереди".
И вот представьте: сколько работает профессионалов, сколько прикладывается усилий, сколько тратится времени, средств – и всё это, чтоб перенести в компьютер изученный повдоль и поперёк микроорганизм. Но такой путь биологов к мечте, ничего здесь поделаешь.
