Короткий опис:

Чи випадково виникло життя на Землі, чи його створив Творець? Відвіку сперечавшись один з одним з цього питання, натурфілософи і теологи чомусь не звертають уваги на те, що у будь-якому випадку для переходу неживої матерії в живу необхідний цілий комплекс планетарних і навіть космогонічних умов. І насправді, ми спостерігаємо вражаюче цілеспрямований вплив різних, не зв'язаних між собою жодними причинно-наслідковими стосунками феноменів, «спрямованих» на формування живої матерії, без яких ніколи б не виникла на Землі «жива» екологічна ніша.

Питання походження життя на Землі - один з найскладніших питань сучасного природознавства, на який до теперішнього часу немає однозначної відповіді.

Існує кілька теорій походження життя на Землі, найбільш відомі з яких:

• теорія самовільного (спонтанного) зародження;
• теорія креаціонізму (або створення);
• теорія стаціонарного стану;
• теорія панспермії;
• теорія біохімічної еволюції (теорія А.І. Опаріна).

Розглянемо основні положення традиційних теорій.

Теорія мимовільного (спонтанного) зародження

Теорія самовільного зародження життя була широко поширена в Стародавньому світі - Вавилоні, Китаї, Давньому Єгипті і Стародавній Греції (цієї теорії дотримувався, зокрема, Аристотель).

Вчені Стародавнього світу і середньовічної Європи вірили в те, що живі істоти постійно виникають з неживої матерії: черви - з бруду, жаби - з твані, світлячки - з ранкової роси і т.п. Так, відомий голландський учений 17 в. Ван-Гельмонт цілком серйозно описував у своєму науковому трактаті досвід, в якому він за 3 тижні отримав в замкненому темному шафі мишей безпосередньо з брудної сорочки і жмені пшениці. Вперше широко поширену теорію зважився піддати експериментальній перевірці італійський вчений Франческо Реді (1688). Він помістив кілька шматків м'яса в судини і частина з них закрив серпанком. У відкритих посудинах на поверхні гниючого м'яса з'явилися білі черв'ячки - личинки мух. У судинах ж, прикритих серпанком, личинки мух були відсутні. Таким чином Ф. Реді вдалося довести, що личинки мух з'являються не з гниючого м'яса, а з яєць, відкладених мухами на його поверхню.

У 1765 р відомий італійський вчений і лікар Ладзаро Спаланцані прокип'ятив в запаяних скляних колбах м'ясні та овочеві бульйони. Бульйони в запаяних колбах не псувалися. Він зробив висновок, що під дією високої температури загинули всі живі істоти, здатні викликати псування бульйону. Однак досліди Ф. Реді і Л. Спаланцані переконали далеко не всіх. Вчені-віталісти (від лат. vita -життя) вважали, що в прокип'яченому бульйоні не відбувається самозародження живих істот, тому що в ньому руйнується особлива «життєва сила», яка не може проникнути в запаяний посудину, оскільки переноситься по повітрю.

Спори з приводу можливості самозародження життя активізувалися у зв'язку з відкриттям мікроорганізмів. Якщо складні живі істоти не можуть самозароджуватися, можливо, це можуть мікроорганізми?

У зв'язку з цим в 1859 р французька Академія оголосила про присудження премії тому, хто остаточно вирішить питання про можливість або неможливість самозародження життя. Цю премію отримав в 1862 р знаменитий французький хімік і мікробіолог Луї Пастер. Так само як Спаланцані, він прокип'ятив поживний бульйон в скляній колбі, але колба була не звичайна, а з шийкою у вигляді 5-подібної трубки. Повітря, а отже і «життєва сила», могли проникати в колбу, але пил, а разом з нею і мікроорганізми, присутні в повітрі, осідали в нижньому коліні 5-подібної трубки, і бульйон в колбі залишався стерильним (рис.1 ). Однак варто було зламати горло колби або обполоснути стерильним бульйоном нижнє коліно 5-подібної трубки, як бульйон починав швидко мутнеть - в ньому з'являлися мікроорганізми.

Таким чином, завдяки роботам Луї Пастера теорія самозародження була визнана неспроможною і в науковому світі утвердилася теорія біогенезу, коротке формулювання якої - «Все живе - від живого».

Рис.1. Пастерівська колба

Однак, якщо всі живі організми в історично осяжний період розвитку людства відбуваються тільки від інших живих організмів, природно виникає питання: коли і яким чином з'явилися на Землі перші живі організми?

Теорія креаціонізму

Теорія креаціонізмуприпускає, що всі живі організми (або тільки найпростіші їх форми) були в певний період часу створені («сконструйовані») надприродною істотою (божеством, абсолютною ідеєю, суперрозумом, суперцивілізацією і т.п.). Очевидно, що саме цієї точки зору з глибокої давнини дотримувалися послідовники більшості провідних релігій світу, зокрема християнської релігії.

Теорія креаціонізму і в даний час досить широко поширена, причому не тільки в релігійних, а й у наукових колах. Зазвичай її використовують для пояснення найбільш складних, які не мають на сьогоднішній день пояснення питань біохімічної та біологічної еволюції, пов'язаних з виникненням білків і нуклеїнових кислот, формуванням механізму взаємодії між ними, виникненням і формуванням окремих складних органел або органів (таких, як рибосома, очі або мозок). Актами «створення» пояснюється і відсутність чітких перехідних ланок від одного типу тварин до іншого, наприклад від черв'яків до членистоногих, від мавпи до людини і т.п. Необхідно підкреслити, що філософський спір про первинність свідомості (надрозуму, абсолютної ідеї, божества) або матерії принципово не дозволимо, однак, оскільки спроба пояснити будь-які труднощі сучасної біохімії та еволюційної теорії принципово незбагненними надприродними актами творіння виводить ці питання за рамки наукових досліджень, теорію креаціонізму не можна віднести до розряду наукових теорій походження життя на Землі.

Теорії стаціонарного стану і панспермії

Обидві ці теорії являють собою взаємодоповнюючі елементи єдиної картини світу, сутність якої полягає в наступному: Всесвіт існує вічно і в ньому вічно існує життя (стаціонарний стан). Життя переноситься з планети на планету подорожуючим в космічному просторі «насінням життя», яке може входити до складу комет і метеоритів (панспермія). Подібних поглядів на походження життя дотримувався, зокрема, основоположник вчення про біосферу академік В.І. Вернадський.

Проте теорія стаціонарного стану, що припускає нескінченно довге існування Всесвіту, не узгоджується з даними сучасної астрофізики, згідно з якими Всесвіт виник порівняно недавно (близько 13.7 млрд років) шляхом великого вибуху.

Очевидно, що обидві теорії (панспермії і стаціонарного стану) взагалі не пропонують пояснення механізму первинного виникнення життя, переносячи його на інші планети (панспермія) або відсуваючи за часом в нескінченність (теорія стаціонарного стану).

Теорія біохімічної еволюції (теорія А.І. Опаріна)

З усіх теорій походження життя найбільш поширеною і визнаною в науковому світі є теорія біохімічної еволюції, запропонована в 1924 р радянським біохіміком академіком А.І. Опаріним (в 1936 р він докладно виклав її у своїй книзі «Виникнення життя»). Сутність цієї теорії полягає в тому, що біологічної еволюції - тобто появі, розвитку та ускладнення різних форм живих організмів, передувала хімічна еволюція - тривалий період в історії Землі, пов'язаний з появою, ускладненням і вдосконаленням взаємодії між елементарними одиницями, «цеглинками», з яких складається все живе - органічними молекулами.

Передбіологічна (хімічна) еволюція

На думку більшості вчених (в першу чергу астрономів і геологів), Земля сформувалася як небесне тіло близько 5 млрд років тому шляхом конденсації частинок газопилової хмари.

Під впливом сил гравітації частинки, з яких формується Земля, виділяють величезну кількість тепла. В надрах Землі починаються термоядерні реакції. В результаті Земля сильно розігрівається. Таким чином, 5 млрд років тому Земля являла собою розпечену кулю, температура поверхні яких досягала 4000-8000 °С.

Поступово, за рахунок випромінювання теплової енергії в космічний простір, Земля починає остигати. Близько 4 млрд років тому Земля охолоджується настільки, що на її поверхні формується тверда кора; одночасно з її надр вириваються легкі, газоподібні речовини, що піднімаються вгору і формують первинну атмосферу. За складом первинна атмосфера істотно відрізнялася від сучасної. Вільний кисень в атмосфері древньої Землі, мабуть, був відсутній, а до її складу входили речовини у відновленому стані, такі, як водень (Н ₂), метан (СН ₄), аміак (NH ₃), пари води (Н ₂О), а можливо, також азот (N ₂), окис і двоокис вуглецю (СО і С0 ₂).

Відновлювальний характер первинної атмосфери Землі надзвичайно важливий для зародження життя, оскільки речовини у відновленому стані мають високу реакційну здатність і в певних умовах здатні взаємодіяти один з одним, утворюючи органічні молекули. Відсутність в атмосфері первинної Землі вільного кисню (практично весь кисень Землі був пов'язаний у вигляді оксидів) також є важливою передумовою виникнення життя, оскільки кисень легко окисляє і тим самим руйнує органічні сполуки. Тому за наявності в атмосфері вільного кисню накопичення на древній Землі значної кількості органічних речовин було б неможливо.

При спаді температури до 1000 ° С в первинній атмосфері починається синтез простих органічних молекул під дією ультрафіолету, блискавок та виверження вулканів, таких, як амінокислоти, нуклеотиди, жирні кислоти, прості цукри, багатоатомні спирти, органічні кислоти та ін. Енергію для синтезу поставляють грозові розряди, вулканічна діяльність, жорстке космічне випромінювання і, нарешті, ультрафіолетове випромінювання Сонця, від якого Земля ще не захищена озоновим екраном, причому саме ультрафіолетове випромінювання вчені вважають основним джерелом енергії для абіогенного (тобто що проходять без участі живих організмів) синтезу органічних речовин.

Визнанням і широкому поширенню теорії А.І. Опаріна багато в чому сприяло те, що процеси абіогенного синтезу органічних молекул легко відтворюються в модельних експериментах.

Можливість синтезу органічних речовин з неорганічних була відома з початку 19 ст. Уже в 1828 р видатний німецький хімік Ф. Велер синтезував органічну речовину - сечовину з неорганічної - ціанокислого амонію. Однак можливість абіогенного синтезу органічних речовин в умовах, близьких до умов древньої Землі, була вперше показана в досліді С. Міллера.

У 1953 р молодий американський дослідник, студент-дипломник Чиказького університету Стенлі Міллер відтворив у скляній колбі з упаяними в ніс електродами первинну атмосферу Землі, яка, на думку вчених того часу, складалася з водню метану СН ₄, аміаку NH, і пари води Н ₂0. Через цю газову суміш С. Міллер протягом тижня пропускав електричні розряди, що імітують грозові. Після закінчення експерименту в колбі були виявлені амінокислоти (гліцин, аланін, аспарагін, глутамін), органічні кислоти (бурштинова, молочна, оцтова, глікоколова), у-оксимаслянна кислота і сечовина. При повторенні досвіду С. Міллеру вдалося отримати окремі нуклеотиди і короткі полінуклеотидні ланцюжки з п'яти-шести ланок.

У подальших дослідах по абіогенному синтезу, проведених різними дослідниками, використовувалися не тільки електричні розряди, але й інші види енергії, характерні для древньої Землі, - космічне, ультрафіолетове і радіоактивне випромінювання, високі температури, притаманні вулканічної діяльності, а також різноманітні варіанти газових суміші, імітують первинну атмосферу. В результаті був отриманий практично весь спектр органічних молекул, характерних для живого: амінокислоти, нуклеотиди, жироподібні речовини, прості цукри, органічні кислоти.

Більш того, абіогенний синтез органічних молекул може відбуватися на Землі і в даний час (наприклад, в процесі вулканічної діяльності). При цьому у вулканічних викидах можна виявити не тільки синильну кислоту HCN, що є попередником амінокислот і нуклеотидів, а й окремі амінокислоти, нуклеотиди і навіть такі складні за будовою органічні речовини, як порфірини. Абіогенний синтез органічних речовин можливий не тільки на Землі, але і в космічному просторі. Найпростіші амінокислоти виявлені в складі метеоритів і комет.

Коли температура первинної атмосфери опустилася нижче 100 ° С, на Землю обрушилися гарячі дощі і з'явився первинний океан. З потоками дощу в первинний океан надходили абіогенно синтезовані органічні речовини, що перетворило його, за образним висловом англійського біохіміка Джона Холдейна, в розбавлений «первинний бульйон». Мабуть, саме в ньому починаються процеси утворення з простих органічних молекул - мономерів складних органічних молекул - біополімерів.

Проте процеси полімеризації окремих нуклеогідів, амінокислот і вуглеводів - це реакції конденсації, вони протікають з відщепленням води, отже, водне середовище сприяє не полімеризації, а, навпаки, гідролізу біополімерів (тобто руйнування їх з приєднанням води).

Синтез біополімерів (зокрема, білків з амінокислот) міг відбуватися в атмосфері при температурі близько 180 ° С, звідки вони змивалися в первинний океан з атмосферними опадами. Крім того, можливо, на древній Землі амінокислоти концентрувалися в пересихаючих водоймах і полімеризувалися в сухому вигляді під дією ультрафіолетового світла і тепла лавових потоків.

Незважаючи на те що вода сприяє гідролізу біополімерів, в живій клітині синтез біополімерів здійснюється саме у водному середовищі. Цей процес каталізують особливі білки-каталізатори - ферменти, а необхідна для синтезу енергія виділяється при розпаді аденозинтрифосфорної кислоти - АТФ. Можливо, синтез біополімерів у водному середовищі первинного океану каталізувала поверхня деяких мінералів. Експериментально показано, що розчин амінокислоти аланіну може полімеризуватися у водному середовищі в присутності особливого виду глинозему. При цьому утворюється пептид поліаланін. Реакція полімеризації аланіна супроводжується розпадом АТФ.

Полімеризація нуклеотидів проходить легше, ніж полімеризація амінокислот. Показано, що в розчинах з високою концентрацією солей окремі нуклеотиди мимовільно полімеризуються, перетворюючись на нуклеїнові кислоти.

Життя всіх сучасних живих істот - це процес безперервної взаємодії найважливіших біополімерів живої клітини - білків і нуклеїнових кислот.

Білки- це «молекули-робітники», «молекули-інженери» живої клітини. Найважливіша функція білків - каталітична. Як відомо, каталізатори - це речовини, які прискорюють хімічні реакції, але самі в кінцеві продукти реакції не входять. Бачки-каталізатори називаються ферментами. Ферменти в тисячі разів прискорюють реакції обміну речовин. Обмін речовин, а значить, і життя без них неможливі.

Нуклеїнові кислоти- це «молекули-комп'ютери», молекули-хранителі спадкової інформації. Нуклеїнові кислоти зберігають інформацію не про всі речовини живої клітини, а тільки про білки. Досить відтворити в дочірній клітині білки, властиві материнській клітині, щоб вони точно відтворили всі хімічні і структурні особливості материнської клітини, а також властивий їй характер і темпи обміну речовин. Самі нуклеїнові кислоти також відтворюються завдяки каталітичної активності білків.

Таким чином, таємниця зародження життя - це таємниця виникнення механізму взаємодії білків і нуклеїнових кислот. Які ж відомості про цей процес має сучасна наука? Вчені вважають, що незважаючи на ключову роль білків в обміні речовин сучасних живих організмів, першими «живими» молекулами були не білки, а нуклеїнові кислоти, а саме РНК (РНК).

У 1982 р американський біохімік Томас Чек відкрив автокаталітичні властивості РНК. Він експериментально показав, що в середовищі, що містить у високій концентрації мінеральні солі, рибонуклеотиди спонтанно (мимовільно) полімеризуються, утворюючи полінуклеотіди - молекули РНК. На вихідних полінуклеотидних ланцюгах РНК, як на матриці, шляхом спарювання комплементарних азотистих основ утворюються РНК-копії. Реакція матричного копіювання РНК каталізується вихідної молекулою РНК і не вимагає участі ферментів або інших білків.

Подальші події досить добре пояснюються процесом, який можна було б назвати «природним відбором» на рівні молекул. При самокопіюванні (самозбірці) молекул РНК неминуче виникають неточності, помилки. Модифіковані копії РНК знову копіюються. При повторному копіюванні знову можуть виникнути помилки. В результаті популяція молекул РНК на певній ділянці первинного океану буде неоднорідна.

Оскільки паралельно з процесами синтезу йдуть і процеси розпаду РНК, в реакційному середовищі будуть накопичуватися молекули, що володіють або більшою стабільністю, або кращими автокаталітичними властивостями (тобто молекули, які швидше себе копіюють, швидше «розмножуються»).

На деяких молекулах РНК, як на матриці, може відбуватися самозбірка невеликих білкових фрагментів - пептидів. Навколо молекули РНК утворюється білковий «чохол».

Поряд з автокаталітичними функціями Томас Чек виявив у молекул РНК і явище самосплайсінга. В результаті самосплайсінга ділянки РНК, не захищені пептидами, мимовільно видаляються з РНК (вони ніби «вирізаються» і «викидаються»), а залишкові ділянки РНК, що кодують білкові фрагменти, «зростаються», тобто мимовільно об'єднуються в єдину молекулу. Ця нова молекула РНК вже буде кодувати великий складний білок.

Мабуть, спочатку білкові чохли виконували в першу чергу, захисну функцію, оберігаючи РНК від руйнування і підвищуючи її стабільність в розчині (така функція білкових чохлів і у найпростіших сучасних вірусів).

Очевидно, що на певному етапі біохімічної еволюції перевагу отримали молекули РНК, що кодують не тільки захисні білки, але й білки-каталізатори (ферменти), різко прискорюють швидкість копіювання РНК. Мабуть, саме таким чином і виник процес взаємодії білків і нуклеїнових кислот, який ми нині називаємо життям.

У процесі подальшого розвитку, завдяки появі білка з функціями ферменту - зворотної транскриптази, на одно-ланцюгових молекулах РНК стали синтезуватися дволанцюгові молекули дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК). Відсутність у дезоксирибози ОН-групи в 2 положенні робить молекули ДНК більш стабільними по відношенню до гідролітичного розщеплення в слаболужних розчинах, а саме слаболужною була реакція середовища в первинних водоймах (ця реакція середовища збереглася і в цитоплазмі сучасних клітин).

Де ж відбувалося розвиток складного процесу взаємодії білків і нуклеїнових кислот? За теорією А.І. Опаріна, місцем зародження життя стали так звані коацерватні краплі.

Гіпотеза виникнення взаємодії білків і нуклеїнових кислот:

а) у процесі самокопіювання РНК накопичуються помилки (1 - нуклеотиди, відповідні вихідної РНК; 2 - нуклеотиди, що не відповідають вихідної РНК, - помилки в копіюванні); б) на частину молекули РНК за рахунок її фізико-хімічних властивостей «налипають» амінокислоти (3 - молекула РНК; 4 - амінокислоти), які, взаємодіючи один з одним, перетворюються в короткі білкові молекули - пептиди.

В результаті властивого молекулам РНК самосплайсінга незахищені пептидами ділянки молекули РНК руйнуються, а ті, що залишилися «зростаються» в єдину молекулу, що кодує великий білок.

В результаті виникає молекула РНК, покрита білковим чохлом (подібну будову мають і найбільш примітивні сучасні віруси, наприклад вірус тютюнової мозаїки)

Явище коацервації полягає в тому, що в деяких умовах (наприклад, у присутності електролітів) високомолекулярні речовини відділяються від розчину, але не у формі осаду, а у вигляді більш концентрированого розчину - коацервата. При струшуванні коацерват розпадається на окремі дрібні крапельки. У воді такі краплі покриваються стабілізуючою їх гідратною оболонкою (оболонкою з молекул води).

Коацерватні краплі мають подобу обміну речовин: йод впливом чисто фізико-хімічних сил вони можуть вибірково вбирати з розчину деякі речовини і виділяти в навколишнє середовище продукти їхнього розпаду. За рахунок виборчого концентрування речовин з навколишнього середовища вони можуть рости, при досягненні певного розміру починають «розмножуватися», ділячись на маленькі крапельки, які, в свою чергу, можуть рости і «брунькуватися».

Виникли в результаті концентрування білкових розчинів коацерватні краплі в процесі перемішування під дією хвиль і вітру можуть покриватися оболонкою з ліпі- дів: одинарної, що нагадує міцели мила (при одноразовому відриві краплі від поверхні води, покритої ліпідним шаром), або подвійний, що нагадує клітинну мембрану ( при повторному падінні краплі, покритої одношарової ліпідної мембраною, на ліпідну плівку, яка покриває поверхню водойми).

Процеси виникнення коацерватних крапель, їх зростання і «брунькування», а також «одягання» їх мембраною з подвійного ліпідного шару легко моделюються в лабораторних умовах.

Для коацерватних крапель також існує процес «природного відбору», при якому в розчині зберігаються найбільш стабільні краплі.

Незважаючи на зовнішню схожість коацерватних крапель з живими клітинами, у коацерватних крапель відсутня головна ознака живого - здатність до точного самовідтворення, самокопіювання. Очевидно, попередниками живих клітин з'явилися такі коацерватні краплі, до складу яких увійшли комплекси молекул-реплікаторів (РНК або ДНК) і кодованих ними білків. Можливо, комплекси РНК-білків тривалий час існували поза коацерватними краплями у вигляді так званого «вільного гена», а можливо, їх формування проходило безпосередньо всередині деяких коацерватних крапель.

Можливий шлях переходу від коацерватних крапель до примітивних кльош:

а) утворення коацервата; 6) стабілізація коацерватних крапель у водному розчині; в) - формування навколо краплі подвійного ліпідного шару, схожого на клітинну мембрану: 1 - коацерватная крапля; 2 - мономолекулярний шар липида на поверхні водойми; 3 - формування навколо краплі одинарного ліпідного шару; 4 - формування навколо краплі подвійного ліпідного шару, схожого на клітинну мембрану; г) - коацерватна крапля, оточена подвійним ліпідним шаром, з увійшов до її складу білково-нуклеотидним комплексом - прообраз першої живої клітини

Виключно складний, не до кінця зрозумілий сучасній науці процес виникнення життя на Землі пройшов з історичної точки зору надзвичайно швидко. Уже 3,5 млрд років тому хімічна еволюція завершилася появою перших живих клітин і почалася біологічна еволюція.

На ранніх етапах біологічної еволюції на Землі послідовно виникають, а потім співіснують 3 покоління прокаріот: бактерії-анаероби, фотосинтезуючі бактерії і бактерії-аероби. Живі організми, клітини яких мають оформлене ядро, називаються еукаріотами. Перші еукаріотичні клітини, мабуть, являли собою амебовидні істоти, багато з яких містили мітохондрії  і хлоропласти. Близько 1,5 млрд років тому від них виникають більш досконалі еукаріотичні організми, здатні до швидкого активного пересування - стародавні джгутикові.  Близько 1,4 млрд років тому від єдиного предка - стародавнього жгутикового виникають два найважливіших царства живих організмів - царство рослин і царство тварин. Вінець еволюції - людина. 
А яке ваше відношення до теорії  біологічної еволюції???

Група з 150 запрошених експертів зібралася в Гарварді. За закритими дверима вони обговорили перспективи проектування і будівництва цілого генома людини з нуля, використовуючи лише комп'ютер, синтезатор ДНК і сировину. Потім штучний геном буде введений в живу клітину людини для заміни її природної ДНК. Є надія, що клітина «перезавантажиться», змінить свої біологічні процеси для роботи на основі інструкцій, наданих штучною ДНК. Іншими словами, незабаром ми, можливо, побачимо першу «штучну людську клітину».
Але мета полягає не просто в створенні Людини 2. Учені сподіваються розробити новітні і могутні інструменти, яке підштовхнуть синтетичну біологію до експоненціального зростання в промислових масштабах. У разі успіху ми не тільки обзаведемося біологічними інструментами для проектування людини як виду: ми дістанемо можливість переробити живий світ.
Створення життя
Синтетична біологія - це, по суті, шлюб інженерії і біотехнології. Якщо секвенування ДНК присвячене читанню ДНК, генна інженерія - редагуванню ДНК, то синтетична біологія - програмуванню нової ДНК, незалежно від її первинного джерела, з метою створення нових форм життя.
Синтетичні біологи бачать в ДНК і генах стандартну біологічну одиницю, яку можна використовувати як заманеться для створення і модифікації живих клітин.
У цій сфері присутнє поняття конструктора, говорить доктор Джей Кислінг, піонер синтетичної інженерії в Каліфорнійському університеті в Берклі. «Коли ваш жорсткий диск вмирає, ви можете піти в найближчий комп'ютерний магазин, купити новий, замінити старий, - говорить він. - Чом би нам не використовувати біологічні частини таким же чином?».
Щоб прискорити прогрес в цій області, Кислінг і його колеги збирають базу даних стандартизованих частин ДНК - яка отримала назву Biobricks. Її можна буде використовувати як елементи головоломки і зібрати генетичний матеріал, досі небачений в природі.
Для Кислінга синтетична біологія - це як розробка нової мови програмування. Клітини - це апаратне забезпечення, «залізо», тоді як ДНК - це програмне забезпечення, яке дозволяє їм існувати. Маючи достатньо знань про те, як працюють гени, синтетичні біологи сподіваються, що зможуть написати генетичні програми з нуля, створити нові організми, змінити природу і навіть направити людську еволюцію в нове русло.
Подібно до генної інженерії, синтетична біологія дає вченим можливість експериментувати з природною ДНК. Різниця в масштабах: редагування генів - це процес «вирізати/вставити», який додає нові гени або змінює букви в існуючих генах. Іноді міняють не так-то багато.
Синтетична біологія, з іншого боку, створює гени з нуля. Це дає вченим більше можливостей для внесення змін до відомих генів або навіть для створення власних. Можливості практично безмежні.
Біомедикаменти, біопаливо, біоурожай
Вибух синтетичної біології за останні десять років вже приніс результати, що призвели захоплення як учених, так і корпорацій.
Кислінг зрозумів, що синтетична біологія пропонує спосіб обійти процес збору урожаю взагалі. Сільськогосподарська сфера - ще одна галузь, яка може отримати гігантську вигоду від синтетичної біології. Теоретично, ми могли б узяти гени, що відповідають за азотфіксацию у бактерій, помістити їх в клітини наших культур і повністю змінити їх природний процес зростання. З потрібною комбінацією генів ми могли б виростити урожай з повним спектром поживних речовин, який вимагає менше води, землі, енергії і добрива.
Синтетичну біологію можна було б застосувати для виробництва абсолютно нової їжі, наприклад, аромату через ферментацію змінених дріжджів або веганських сирів і інших молокопродуктів, створених без допомоги тварин.
«Ми повинні знижувати об'єм викидів вуглецю і шкідливих речовин, використовувати менше землі і води, боротися з шкідниками і підвищувати родючість грунту», говорить доктор Памела Рональд, професор Каліфорнійського університету в Девісе. Синтетична біологія може забезпечити нас потрібними інструментами.
Відтворення життя
Одна з кінцевої мети синтетичної біології полягає в створенні синтетичного організму, зробленого виключно із спеціально розробленої ДНК.
Основною перешкодою зараз є технології. Синтез ДНК в даний час дуже дорогий, повільний і схильний до помилок. Більшість існуючих методів дозволяють зробити ланцюжок ДНК в 200 букв завдовжки; звичайні гени вдесятеро довші. Геном людини містить порядка 20 000 генів. Але останні десять років витрати на синтез ДНК швидко знижувалися.
На думку доктора Дрю Енді, генетика університету Стенфордського, вартість секвенування окремої букви з 4 доларів в 2003 році впала до 3 центів сьогодні. Орієнтовна вартість роздруку всіх 3 мільярдів букв людського генома на сьогоднішній момент складає 90 мільйонів доларів, але очікується, що впаде до 100 000 доларів протягом 20 років, якщо тенденція залишиться на такому ж рівні.
У 90-х роках Крейг Вентер, відомий своєю провідною роллю в дослідженні генома людини, почав шукати мінімальний набір генів, необхідних для створення життя. Разом з колегами з Інституту досліджень геномів Вентер прибирав гени з бактерії Mycoplasma genitalium, щоб виявити критично важливі для життя.
У 2008 році Вентер зібрав разом ці «критично важливі гени» і зібрав новий «мінімальний» геном з бульйону хімічних речовин, використовуючи синтез ДНК.
Декількома роками опісля Вентер пересадив штучний геном в другу бактерію. Гени прижилися і «перезапустили» клітину, дозволивши їй рости і самовідтворюватися - це був перший організм з абсолютно штучним геномом.
Від бактерій до людини
Якщо нове підприємство отримає фінансування, воно повторюватиме експерименти Вентера, використовуючи наш власний геном. Враховуючи те, що геном людини приблизно в 5000 разів більший, ніж у бактерій, важко сказати, наскільки складнішим може бути такий синтез.
Навіть якщо нічого не вийде, галузь отримає цінний досвід. На думку доктора Джорджа Черча, генетика Гарвардської школи медицини, цей проект може відкрити технологічні досягнення, які поліпшать нашу власну здатність синтезувати довгі ланцюжки ДНК. Черч навіть підкреслює, що головна мета проекту - розвиток технологій.
Втім, зустріч учених викликала багато скептичних зауважень. Як би там не було, цей проект одного разу може привести до створення «дизайнерських немовлят» або навіть людей. Батьками таких людей можуть бути комп'ютери. Представити таке майбутнє просто, але воно лякає: наскільки безпечно безпосередньо маніпулювати життям або створювати його? Хто володітиме цією технологією? Що робити з життям, яке вийшло невдалим? Можливо, цього ніколи не вдастся зробити?

Японські учені претендують на революцію в біології. Їм вдалося штучним чином - з набору органічних речовин - створити клітину, яка повноцінно функціонує і може самостійно розмножуватися. Сам по собі процес ділення - вже величезне досягнення. Але біологи упевнені, що це - тільки перший крок. Створення штучного життя починається з приготування "первинного бульйону". У рецепті - декілька десятків інгредієнтів. Це органічні компоненти. З'єднавшись, вони утворюють синтетичну клітину з оболонкою і елементами ДНК усередині. Головне тут - дотримати пропорцію. У теорії вона була обчислена ще 10 років тому, але реалізувати це на практиці до цих пір не вдавалося нікому. У дослідників Токійського університету на це пішли більше 2 років. "Найважливіше, що нам вдалося добитися повноцінного ділення клітини, оскільки це відбувається в природних умовах, - розповідає професор Токійського університету Тадаси Сугавара. - Разом з оболонкою дочірня клітина, що відокремилася, успадковує від материнської повний набір ДНК, тобто всю інформацію, завдяки якій вона володіє тими ж функціями. Звичайно, це ще не можна назвати живою істотою, але базові механізми дуже схожі". Щоб клітина "ожила", бульйон підігрівають в спеціальному апараті, як в духовці. Підвищення температури провокує дроблення компонентів ДНК - головна умова, при якій клітина починає самостійно відтворювати собі подібних. Синтетичні форми зароджуються при температурі рівно 94 градуси за Цельсієм. Після цього клітину необхідно постійно "годувати". "У цій камері ми синтезуємо речовини, які служать свого роду їжею для штучної клітини. Після попадання всередину клітини, де вже є молекули ДНК, вона починає роздуватися, і зрештою від неї відділяється така сама клітина з аналогічними молекулами ДНК", - розповідає науковий співробітник лабораторії комплексних біологічних систем Токійського університету Кенсуке Куріхара. Процес триває декілька хвилин: задовольнивши апетит, вирощена в пробірці штучна частинка починає поводитися як жива. Поділ продовжуватиметься до тих пір, поки не вичерпається їжа. Без їжі вона відразу "вмирає". Проте скільки таку клітину не годуй, високоорганізованої істоти з неї не вийде - принаймні, в найближчі сотні мільйонів років. В кращому разі це буде даремний ком однорідної біомаси.

Проте успіх японців називають науковим проривом. Вважається, що вони відтворили модель т.з. протоклітини - в теорії еволюції вона до цих пір залишалася бракуючою ланкою, без якої неможливо зрозуміти, яким чином на наший планеті почалося життя.
Те, що японським ученим вдалося створити в лабораторії, більше схоже на прості форми, які з'явилися мільярди років назад на самому початку зародження життя на Землі. Поки їх ДНК дуже примітивна. Все, на що здатна ця клітина - розмножуватися, не видозмінюючись. Логічно припустити, що наступним етапом повинно стати створення клітини, здібної до еволюції, і тоді, людина, вінець природи, дійсно перетвориться на творця синтетичного життя.

Розглядаючи походження Всесвіту і життя необхідно знайти відповіді на найважливіші питання: «З чого все почалося? Звідки все з'явилося?». Існує три варіанти походження Всесвіту. Перший - він існував завжди. Другий - він сам створив себе. І третій - він був створений. Чи виник Всесвіт в результаті «великого вибуху»? Чи можливо створити життя з не живих хімічних сполук? Яка вірогідність випадкового зародження життя? Що якщо ученим вдасться створити життя в лабораторії? Чи стане це спростуванням Біблії або Творця?

• на протязі всієї відомої людської історії, не було жодного достовірного випадку, коли живе виникало б завдяки чому-небудь, окрім такого ж живого. 

• до цих пір еволюціонізм не надав науково правдоподібного пояснення походження таких складних комплексів, як ДНК, людський мозок, і безліч інших складних елементів в космосі.
• для матеріалістів, представляється украй поспішним стверджувати, що все живе зародилося само по собі, в той час як науці ще тільки належить відкрити, як хоч би одна молекула білка може виникнути за допомогою природних процесів.
• не існує наукового доказу того, що життя коли-небудь могло зародитися з мертвої матерії. Далі, є надійне свідоцтво того, що самозародження неможливе. Тільки ДНК може відтворити ДНК. Ніякі хімічні реакції молекул і приблизно не в змозі відтворити цей ультраскладний код, який такий важливий для всіх відомих форм життя.
• Виникнення життя на Землі з хімічної точки зору являє собою проблему «курки і яйця». Для цього процесу необхідні генетичні молекули (зразок ДНК і РНК), що передають інструкції по створенню білків, однак копіювати ДНК і РНК клітини не можуть без самих білків. Більш того, всі ці процеси неможливі без ліпідів, з яких складаються клітинні мембрани. Однак для синтезу ліпідів вже потрібні ферменти, які клітини синтезують на основі білків.

А що ви думаєте з приводу створення штучної їжі, штучного інтелекту, живих керованих організмів та відтворення життя в лабораторії???