synthetische biologie


KUNSTMATIG LEVEN KOMT ERAAN  
20 augustus 2007
Een groep wetenschappers verwacht dat er binnenkort kunstmatig leven gecreëerd kan worden.
Wetenschappers van over de hele wereld zijn al tijden bezig om (vanuit materiaal in het labo , )” from scratch “ leven te creëren.

De verwachting is dat dit over maximaal tien jaar gaat lukken.

Voor het creëren van zogenaamd ‘synthetisch leven’ zijn volgens Bedau drie zaken van belang.

Ten eerste moet er een container of membraam komen dat de slechte cellen uitsluit en goede cellen vermenigvuldigt.

Daarnaast moet er een genetisch systeem komen dat de taken van de cellen controleert en in kan spelen op veranderingen in de omgeving.

Tot slot is van groot belang dat er een stofwisselingsproces op gang wordt gebracht. Ruwe materialen moeten in dit systeem omgezet worden in energie.

Goede hoop
Volgens een leiders van het onderzoek naar kunstmatig leven, Jack Szostak, moet er binnen een half jaar bewijs zijn dat het maken van een membraam dat goede cellen opslaat en slechte weert, te verwezenlijken is.

Ook het creëren van een systeem dat de taken van cellen coördineert, moet volgens de geleerde te doen zijn.

Zijn idee is dat het membraam een soort Darwin-achtige functie krijgt.

In het membraam moeten de cellen de wetten van de evolutie volgen. Szostak:
“We zijn niet slim genoeg om dit soort dingen te ontwerpen, we laten de evolutie zijn werk doen.”

Levensvatbaar
De biologische chemicus Steve Benner, van Foundation for Applied Molecular Evolution is wat cynisch over de levensvatbaarheid van kunstmatige leven.
“Als dit leven is gemaakt, zal het zo zwak zijn, dat er in het laboratorium een gigantische inspanning moet worden geleverd om het maar een uur in leven te houden.”
Lanier

….Ook al zou het leven in eerste instantie een uur leven, dat is m.i. niet van belang. Het gaat erom dat het mogelijk is om “ from scratch ” leven te creëren.

Als dit is gelukt, dan kan men gaan kijken hoe het leven gerekt kan worden, dat is een puur technische aangelegenheid.
Wie weet hoeveel pogingen er zijn geweest op Aarde voordat uiteindelijk het leven een serieuze kans kreeg en het zich ontwikkelde?
Hoeveel tijd is er verstreken?
Dat zullen we wellicht nooit te weten komen.
Hoelang brandde de eerste gloeilamp?
De platinumdraad van Davy’s verbrandde onmiddelijk, de gloeilamp van G철bels brandde al 400 uur.
Wie weet hoe de situatie over 100 jaar is wat kunstmatig leven betreft

Wanneer er eenmaal kunstmatig leven zal zijn nagebouwd (of “de novo”uitgevonden )”from scratch ” in een laboratorium , zullen we het vervolgens beter weten onder controle te krijgen en zien we wel hoe het zich ontwikkeld (en zullen we dat proces ook begrijpen) ….Een hoop mensen zal er niet gelukkig mee zijn.

Proeven aan de geknutselde mens ?

Ben van Raay http://www.volkskrant.nl/archief_gratis/article1129834.ece/Proeven_aan_de_geknutselde_mens?service=Print

” ….Halverwege de 20ste eeuw beleefde de heilige graal van leven maken in het lab een bescheiden opleving in onverdacht wetenschappelijke gedaante.
In 1953 toonden de Amerikaanse biochemici Stanley Miller en Harold Urey in Chicago in een klassiek geworden experiment aan dat je onder bepaalde extreme omstandigheden uit anorganische verbindingen relatief complexe moleculen als aminozuren kunt laten ontstaan, de bouwstenen van eiwitten en daarmee van het leven zelf.

Bij een nabootsing van de atmosferische condities op de vroege aarde stopten ze methaan, ammoniak, water en waterstof in een vat, verwarmden het en joegen er stroomstoten doorheen, als imitatieblikseminslagen.
Na een week sudderen bleek een deel van de koolstof omgezet in organische verbindingen, waaronder dertien voor cellen cruciale aminozuren, lipiden en eenvoudige suikers.

Miller en Urey leken sterke aanwijzingen te hebben geleverd voor de theorie dat het leven op de vroege aarde uit een primordiale oersoep (Darwin’s ‘warm little pond’) moest zijn ontstaan.
‘Ze maakten aminozuren, geen eiwitten. En dan heb je het nog alleen maar over de bouwstenen van het leven, niet over het leven zelf’, zegt biochemicus Poolman.

De complexiteit van ‘leven’ is dermate groot, dat er vanaf de bouwstenen nog een erg lange weg te gaan is, maar deelprocessen kunnen in het laboratorium al wel (na)gebouwd worden.
Bovendien is inmiddels ook duidelijk dat de oeratmosfeer toch een andere samenstelling had dan Miller en Urey dachten.
Hun experiment is dan ook gotendeels achterhaald.

Vrij recente herzieningen van de proeven van Miller /Urey ___op vooral de ontdekking van ( vrij onverwacht gevonden en opnieuw geanalyseerde ) bewaarde materiale resultaten van die proeven ___ en het werk van Jerry Bada ( met nieuwe imitaties van hypothetische atmosferen) , hebben echter onthuld dat er heel wat meer was gevormd dan de door Urey en Miller gepubliceerde essentieele bouwstenen …

Opmerkelijk genoeg was 1953 ook het jaar dat James Watson en Francis Crick in Cambridge de dubbele helix ontdekten, de structuur van het dna, wat de stoot gaf tot de moderne moleculaire genetica en de gentechnologie.

Ineens bleek de heilige graal ergens anders te moeten worden gezocht. (?)
Waarom zou je nog leven willen maken als je alleen maar de code van het leven hoefde te doorgronden om het te kunnen manipuleren?
Een lange reeks genetische gemanipuleerde organismen was het resultaat.

Synthetische biologie
Een nieuw vakgebied op het kruisvlak van biochemie, natuurkunde en moleculaire genetica, dat zich onder meer bezighoudt met
– het herprogrammeren van cellen:
– het ombouwen van bacteriën en gistcellen tot medicijnfabriekjes,
– en het nabouwen en manipuleren van biologische structuren, zoals celwanden en zelfs complete genomen.

De Amerikaanse biochemicus Jack Szostak is erin geslaagd uit simpele vetzuren (lipiden) vetblaasjes te maken, een soort primitief membraan, die kunnen groeien en zich vervolgens kunnen splitsen.
Een belangrijke doorbraak, want om een levende cel te maken heb je niet alleen complexe moleculen nodig van de types die Miller en Urey uit hun oersoep haalden, maar ook een huidje waarbinnen die moleculen met elkaar kunnen reageren.

Bij zulke kunstmatige membranen bouwen onderzoekers als Poolman nu eiwitten in die daar een soort poriën vormen waardoor stofjes gecontroleerd naar binnen en naar buiten kunnen.
‘We kunnen al een kunstmatige cel maken met ribosomen (eiwitsynthesefabriekjes) die we zo kunnen aanzetten tot meer activiteit’,
zegt Poolman.
‘Uiteindelijk willen we cel-achtige medicijnafgiftesystemen maken.’

Een andere benadering is om bacteriën met een extreme vorm van genetische manipulatie, een soort recombinant DNA 2.0, tot nieuwe dingen aan te zetten.
Zo heeft de Amerikaanse onderzoeker Jay Kiesling bestaande bacteriën door het inbouwen van een stel genen zover gekregen dat ze artemisinezuur produceren, een voorloper van een antimalariamiddel,dat nu moeizaam uit planten wordt geïsoleerd. De Delftse onderzoeker Jack Pronk heeft gistcellen weten te verleiden tot het afbreken van plantenresten tot de biobrandstof ethanol.

Meest verregaande scenario in de synthetische biologie is het maken van nieuw leven.
Bottom-up, door uit biomoleculen een levend systeem te maken
(‘We weten niet of we het zouden kunnen en of we het zouden moeten willen’, zegt Poolman).
En top-down, door een levende cel te nemen, het dna eruit te halen en er een zelf ontworpen en chemisch gesynthetiseerd genoom in te zetten
(‘Genoomtransplantatie, zou je kunnen zeggen’).
Mogelijk geworden doordat synthetisch dna nu in vrijwel elke gewenste sequentie verkrijgbaar is, voor 20 dollarcent per base.

Dit is wat de Amerikaanse genomics-pionier Craig Venter, een van de eerste mensen van wie het complete dna is ontrafeld, probeert.
In 2007 transplanteerde hij het genoom van de ene bacterie in een andere.
Dit jaar(2008) bouwde hij het complete genoom na van de bacterie Mycoplasma genitalium, het eerste synthetische genoom.

Binnenkort hoopt hij het eigen genoom in een levende bacterie te vervangen door het synthetische genoom en het aan de praat te krijgen.
Als dit experiment slaagt, zal het op termijn mogelijk worden grootschalige verbouwingen van cellen te realiseren op basis van nieuw ontworpen synthetisch genomen.

Het is duidelijk: de synthetische biologie is hip en veelbelovend.
De ontwikkelingen gaan razendsnel, en alom droomt men van mooie toepassingen, zoals bacteriën en gistcellen als biologische fabriekjes voor de productie van medicijnen, biobrandstoffen of kunststoffen.


Bert Poolman droomt van slimme liposoomsystemen die als duikbootjes autonoom door de aderen bewegen om medicijnen op de juiste plek af te geven.

Met die heilige graal van leven maken heeft dat niets te maken, erkent Poolman.
Hoe kan het ook: we weten niet eens precies hoe het leven is ontstaan.
‘We kunnen evolutionaire processen nabootsen in het lab, maar we weten niet of dat de werkelijkheid is.’
En het maken van leven – complexe, zelf replicerende biologische systemen zoals cellen of organismen – is nog ver weg.
Als het ooit zover komt.’

De vraag is of dat ertoe doet.
Wat is een nieuwe levensvorm?
Of je nu een nieuwe cel bouwt uit biomoleculen, of dat je een bestaande cel een nieuw programma geeft via zijn dna: wat je leven noemt, is uiteindelijk een kwestie van definitie.

Doe-het-zelf-virus
In 2005 melde “nature ” een doorbraak(1a) in de ‘synthetische biologie'(1b)
…Die maakte het makkelijker om DNA op de goede volgorde te leggen, en zo een virus in elkaar te knutselen.
De techniek, moet het aaneenschakelen van DNA sneller en vooral goedkoper maken.
Synthetische biologen proberen om bestaande organismen te herscheppen uit losse onderdelen, of om geheel nieuwe organismen te ontwerpen.
Het aaneenrijgen van DNA is een essentieel onderdeel van het werk.
De vrees bestaat dat bioterroristen van de nieuwe kennis gebruik zullen maken, om zelf een gevaarlijk virus in elkaar te sleutelen.
Een van de betrokken onderzoekers, George Church, waarschuwde in 2004 dat misbruik van synthetische biologie een even grote dreiging is als
atoomwapens.(2)
Polio virus

The polio virus The polio virus: Now made by man

http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/2122619.stm

http://www.sciencenews.org/articles/20020713/fob8.asp

Synthetic Life

Biologists are crafting libraries of interchangeable DNA parts and assembling them inside microbes to create programmable, living machines

By W. Wayt Gibbs

http://www.sciam.com/article.cfm?articleID=0009FCA4-1A8F-1085-94F483414B7F0000

http://online.sfsu.edu/~rone/GEessays/SyntheticLife.htm

http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/2499119.stm

documenten —>

Copyright 2002 by the American Association for the Advancement of Science /Volume 297(5583) 9 August 2002 pp 1016-1018

Chemical Synthesis of Poliovirus cDNA: Generation of Infectious Virus in the Absence of Natural Template (Research: Reports) Cello, Jeronimo; Paul, Aniko V.; Wimmer, Eckard*

Virus uit het “niets”

Polio kunstmatig gemaakt

http://noorderlicht.vpro.nl/artikelen/7662628/

Sluit dit venster

Een poliopatiëntje dat in 1997 werd besmet (foto WHO).
Sluit dit venster
Het natuurlijke poliovirus

Voor het eerst in de geschiedenis hebben onderzoekers uit dode chemische stoffen een werkend virus gemaakt. Het kunstmatige poliovirus doodde muizen in een experiment, en is amper te onderscheiden van zijn natuurlijke evenknie. In theorie, waarschuwen de onderzoekers, zouden bioterroristen nu ook ziekteverwekkers als de pokken kunstmatig kunnen produceren.

Nee, dat hij leven uit het niets heeft geschapen, wil Eckard Wimmer niet stellen: biologen beschouwen virussen niet als levende wezens.

“Wij hebben een chemische stof gemaakt die een levenscyclus heeft. Dat wil zeggen, ingebracht in een levende cel gaat die stof zich enigszins gedragen als iets levends. Het is een ziekteverwekker, gemodelleerd naar het poliovirus, die dezelfde symptomen veroorzaakt als een besmetting met een natuurlijk poliovirus.”

Desondanks zal het in de wandeling gaan heten dat het mogelijk is om uit het niets een virus te scheppen, en dat dat kan met middelen die elk biologisch laboratorium tot zijn beschikking heeft.

Want Wimmer en zijn collega’s, verbonden aan de Staatsuniversiteit van New York in Stony Brook, gebruikten technieken die al langer bestaan, en een kaart van het erfelijk materiaal van het poliovirus – die openbaar op het internet staat – vormde hun bouwplan. Zulke kaarten bestaan ook van bijvoorbeeld het aidsvirus, het Ebolavirus en het pokkenvirus, zodat bij sommigen de vrees bestaat dat terroristen die nu ook vanuit het niets kunnen produceren.

“In theorie is dat mogelijk,” zegt Wimmer. Maar volgens hem zullen terroristen daar wel een flinke kluif aan hebben. Zijn groep besloot met polio te werken, omdat dat virus een relatief klein genoom heeft.

Pokken, een ziekte met een hoog sterftecijfer en voor kwaadwillenden een begerenswaardig virus, is bijna 25 keer zo groot. De kans dat er bij de kunstmatige productie daarvan iets fout gaat – zodat het niet gevaarlijk blijkt – acht Wimmer erg groot.

Het recept voor het kunstmatige poliovirus (dat kinderverlamming veroorzaakt) verscheen gisteren op de internetpagina’s van het tijdschrift Science. Het duurde drie jaar om het erfelijk materiaal in elkaar te zetten. Dat mengden de onderzoekers vervolgens met een soort soep, ‘celsap’ gemaakt van menselijke cellen. Het kunstmatige erfelijk materiaal produceerde daarop eiwitten, en gebruikte die om tot een volledig virus uit te groeien.

De kunstmatige virussen lijken sterk op hun natuurlijke evenknie챘n. Toegediend aan menselijke cellen in een reageerbuis, bleken ze in staat zich te vermenigvuldigen.

Bovendien werden ze onschadelijk gemaakt door dezelfde antilichamen die gevaccineerde mensen aanmaken. Om te testen hoe besmettelijk de kunstmatige virussen zijn, injecteerden Wimmer en de zijnen ze in muizen. Na een week vertoonden die de eerste verlammingsverschijnselen. Het enige verschil met een natuurlijk poliovirus lijkt zijn dodende kracht: om de muizen om het leven te brengen, waren 1000 tot 10.000 keer zoveel kunstmatige virussen nodig als bij muizen die werden gedood door een besmetting met natuurlijke virussen.

Hun bevindingen, zo schrijven de onderzoekers, zijn

‘een belangrijke factor in de overwegingen om de inentingscampagnes tegen polio te staken’.

Vorige maand verklaarde de Wereldgezondheidsorganisatie van de Verenigde Naties Europa poliovrij, en het plan is om de vaccinaties wereldwijd van het programma te schrappen, als kinderverlamming in de rest van de wereld ook verdwenen is.

“Bioterrorisme kan alleen bedreigend zijn als de massavaccinaties worden gestopt,” stelt Wimmer.

De resultaten zullen naar verwachting ook van invloed zijn op de plannen voor de laatste pokkenvirussen op aarde. Opgeslagen in Amerika en Rusland hebben die al enkele keren op de nominatie gestaan om te worden vernietigd, maar dat werd steeds weer uitgesteld.

Nu het in theorie mogelijk is om kunstmatige pokkenvirussen te maken zonder de Amerikaanse of Russische natuurlijke voorraad aan te spreken, wordt die voorraad wellicht van levensbelang: om een vaccin tegen de ziekte te kunnen maken, zijn echte virussen nodig.

Marc Koenen

J. Cello et. al.: Chemical Synthesis of Poliovirus cDNA: Generation of Infectious Virus in the Absence of Natural Template. In: Science, online publicatie nr. 10.1126/Science.1072266 (11 juli 2002)

Levensvormen op bestelling

Door: Marcel van Hulspas
Gepubliceerd: maandag 20 augustus 2007

Aanhangers van synthetische biologie willen de wereld verbeteren en beginnen bij het leven zelf.
Ze maken levensvormen toegesneden op bepaalde taken.
Waarom wachten op de evolutie?
‘We staan voor geweldige problemen op het gebied van klimaatverandering, energie, gezondheid en watervoorziening. Synthetische biologie biedt oplossingen voor deze problemen.’
Aldus zeventien toponderzoekers in de slotverklaring van het Kavli Futures Symposium, een bijeenkomst die vorige juli plaatsvond in Ilulissat, Groenland.
Synthetische biologie, het doelbewust maken van nieuwe biologische componenten en systemen en het veranderen van bestaande levensvormen, kan wellicht
bacteri챘n leveren die uiterst effici챘nt waterstofgas produceren, of broeikasgassen absorberen, of licht omzetten in elektrische stroom.
De mogelijkheden zijn ‘werkelijk heel bijzonder’ schrijven de onderzoekers.
Maar dan moeten we er nu wel fors op inzetten.
‘Het was de concrete uitkomst van vele discussies’,
vertelt Cees Dekker, de Delftse hoogleraar moleculaire biofysica die de bijeenkomst organiseerde, samen met Paul McEuen van de Cornell Universiteit.
‘Ruim twee dagen brainstormen over de toekomst van het onderzoeksveld waar nanotechnologie en biologie elkaar tegenkomen. Dan kom je vanzelf bij de synthetische biologie.’
Synthetische biologie is een verzamelnaam voor een breed spectrum aan stuk voor stuk revolutionaire en veelbelovende onderzoekslijnen.
E챕n daarvan is de ontwikkeling van synthetisch DNA: het in het laboratorium maken van genetisch materiaal dat vervolgens in bacteri챘n wordt aangebracht
om daar ‘op bestelling’ bepaalde eiwitten te fabriceren.
Deze aanpak wordt in de biotechnologie al op grote schaal gebruikt.
Een stap verder is het idee van Tom Knight en Drew Endy, beiden van het Massachusetts Institute of Technology: Bio Bricks. (1a)
Dat zijn stukken DNA met een bepaalde functie die als legosteentjes aan elkaar geklikt kunnen worden en als functionele pakketjes kunnen worden ingebouwd
in een levende cel.
Dekker:
Bio Bricks is een nieuwe kijk op biologie, veel meer een ingenieursbenadering. Ik verwacht daar grote doorbraken van.’
En dan is er bijvoorbeeld Craig Venter, de man achter het Human Genome Project.
In zijn Venter Institute werkt men momenteel aan het maken van een minimal genome: het simpelste pakket genetisch materiaal waarmee een bacterie kan
overleven.
Dekker noemt dat onderzoek ‘zeer interessant’.
Ook voor het onderzoek naar het ontstaan van leven.
Maar je kunt het minimal genome wellicht ook gebruiken als een ‘chassis’ waar je Bio Bricks bij doet om de cel een bepaalde functie te geven.’
U bent hoogleraar bij het Kavli Instituut voor Nanowetenschap in Delft.
Wie is die Kavli?
‘De Kavli Foundation is een organisatie opgericht door de Noorse natuurkundige en zakenman Fred Kavli, die zijn vermogen wil inzetten om fundamentele wetenschap te steunen in drie gebieden: kosmologie, hersenwetenschap, en nanowetenschap.
Hij heeft enkele instituten in de wereld geselecteerd om te steunen.
Daarnaast is er vanaf 2008 een Kavli-prijs die tweejaarlijks wordt uitgereikt.’
In de Ilulissat-Verklaring worden mondiale problemen genoemd waarbij de synthetische biologie een oplossing zou kunnen bieden.
‘Inderdaad. Neem de productie van schone energie.
We zouden cellen kunnen maken die waterstofgas produceren, of butaan, of welke brandstof dan ook.
We zouden cellen kunnen maken die zonne-energie direct omzetten in een spanningsverschil over het celmembraan.
Dat gebeurt al bij cellen die fotosynthese toepassen, dus zonne-energie gebruiken voor de productie van suikers.
Die processen kun je aanpassen om biologische zonnecellen te maken.
Een ander voorbeeld is de productie van medicijnen.
Een mooi voorbeeld is het werk van Jay Keasling van de Universiteit van Californi챘, Berkeley.
Het malariamedicijn artemisinine wordt nu geproduceerd uit een wortel van een plant. Dat is erg duur. Keasling zet genen uit diverse organismen op een rij en hoopt grote hoeveelheden van dat medicijn te kunnen maken voor een schijntje.
Of neem het broeikasffect.
We kunnen cellen ontwikkelen die CO2 opslaan in een product dat we kunnen verwerken.’
Klinkt allemaal erg futuristisch.
‘We hebben geprobeerd realistische mogelijkheden te bespreken.
In Ilulissat zaten geen twintig futuristen maar twintig wetenschappers die ver vooruit keken in het vakgebied.’
Is Craig Venters voorstel, het maken van een ‘minimale’ levensvorm een veelbelovende onderzoeksrichting of alleen maar een pr-stunt?
‘Werkelijk van onderaf te werk gaan, dus nieuwe DNA-achtige componenten verzinnen en maken, en daaruit een nieuwe vorm van (niet bestaand) leven cre챘ren is een vrijwel onmogelijke opgave.
Wat waarschijnlijk wel zal kunnen, is de minimale set van normale biologische componenten maken en deze samenvoegen tot iets dat weer functioneert als een levende cel.
Dat zie ik wel als een zinvolle en veelbelovende onderzoeksrichting.’
Wat gebeurt er in Delft op dit terrein?
‘In het Kluyverlab voor biotechnologie gebeurt al veel engineering van cellen, waarbij deze worden ingezet voor bijvoorbeeld afvalwaterzuivering.
In het Kavli Instituut werken we aan zogenoemde biomotors. Dat is een combinatie van nanotechnologie en biologie.
In elke levende cel zitten microscopisch kleine buisjes, en daarlangs verplaatsen zich zogenoemde transporteiwitten.
Die kunnen andere moleculen als het ware op hun rug meenemen en door de cel transporteren.
Wij gebruiken die eiwitten precies andersom. We etsen nanogroefjes in een plaatje en leggen de transporteiwitten daarin vast, op hun rug.
Ze kunnen niet meer lopen, maar door middel van hun moleculaire voetjes kunnen ze wel moleculen aan elkaar doorgeven en zo transporteren.
Die moleculen kun je sturen, bijvoorbeeld door middel van elektrische velden.
We gebruiken de biomotors nu om materiaal op een chip te sorteren.
En we zijn bezig chips te maken met daarop microkamertjes, waarin bacteri챘n kunnen worden ondergebracht.
Door de omstandigheden waarin ze leven te manipuleren, kunnen we selecteren op een bepaalde eigenschap en ze in een bepaalde richting laten evolueren.
Dat laatste onderzoek is gebaseerd op het prachtige werk van Juan Keymer en Robert Austin in Princeton.
Zij hebben E. coli-bacteri챘n opgesloten in 85 microscopisch kleine kamertjes, en spelen met de levensomstandigheden in die kamertjes.
Daardoor kunnen ze evolutionaire processen in het heel klein nabootsen.
Wij gaan dat doen op een chip, waardoor de mogelijkheden om evolutie te bestuderen, en te sturen, vele malen groter worden.’
‘Dit zijn zo maar wat voorbeelden. Ik wil in de toekomst rond biologie/nanotechnologie/synthetische biologie een grote, nieuwe activiteit starten in
Delft. Wat dat gaat worden, zeg ik nog niet.’
Nieuwe levensvormen met ongekende mogelijkheden. Zijn er geen ongekende risico’s aan verborgen?
In de Ilulissat-verklaring waarschuwen we voor mogelijke risico’s.
Zoals met elke krachtige technologie, komen ook nu de beloften tegelijk met risico’s. Die risico’s zijn reëel en we moeten maatregelen treffen tegen misbruik.
Maar de potentieele opbrengsten zijn ook werkelijk veelbelovend.
Ik denk dat de risico’s vergelijkbaar zijn met die van biotechnologie. En dat is een technologie waar we al tientallen jaar ervaring mee hebben,
zonder dat er grote problemen zijn geweest.’
(*1a)
Het gaat om ” Bio Bricks.”
Het ontwerpen van een organisme is een belangrijk kenmerk van Synthetic Biology.
Het ontwerpen van functionele organismen impliceert dat het organisme de gewenste functie uit kan voeren door middel van interactie tussen de verschillende onderdelen van het ontwerp.
De onderlinge interactie van de onderdelen dient dus in grote mate voorspelbaar te zijn.
Hiertoe is standaardisatie een belangrijk hulpmiddel en er wordt dan ook gekeken naar de wijze waarop elektronische schakelingen worden ontworpen.
Bij het ontwerp van elektronische schakelingen wordt immers gewerkt met gestandaardiseerde logische operators, zoals bijvoorbeeld AND en OR-poorten,
en gestandaardiseerde ‘off the shelf’ onderdelen / modules zoals weerstanden en condensatoren.
BioBrick
Drew Endy en Thomas Knight, beide werkzaam bij MIT, hebben deze toolkit vertaald naar de wereld van de biologie.
Ze zijn bezig om een bibliotheek aan te leggen van wat zij ‘BioBricks’ noemen
  • BioBricksThe TTL data book specifies how transitors work in the electrical world. Our goal is to write the BioBricks data book to specify how biological components should work. We will create standard parts to be used as building blocks and work on the specification for how those parts behave. In addition, we want to standardize the assembly process to make it easy to connect parts in a modular manner. 
Elk ‘BioBrick’ die  in de lijsten  voorkomt, heeft een specifieke functie en bevat de DNA-code voor  specifieke functies: promotors en terminators   om de transcriptie van het DNA te starten respectievelijk te stoppen,
‘antisense’ RNA om genexpressie te blokkeren, ribosomen-bindende sites die ervoor zorgen dat cellen in staat zijn om de codes van messenger-RNA te lezen en die   de bijbehorende eiwitten kunnen maken etc.
Bijkomend voordeel voor de ontwerper van genetische netwerken is abstractie: de functie van de BioBricks is immers bekend.
Kennis van de onderliggende biochemie is voor het ontwerpen van functionele cellen niet meer nodig.
Hoewel het onderzoek nog uiterst conceptueel en fundamenteel is, hebben onderzoeksgroepen van Princeton (Weiss) en MIT (Endy) inmiddels met behulp van genetische netwerken in cellen logische schakelingen ontworpen op basis van genetische aan-uit schakelaars, invertors en AND en NOT poorten.De verschillende benodigde onderdelen staan beschreven in de BioBrick-onderdelenlijst.
(*1b)
Voor synthetische biologie zijn er uiteenlopende definities te geven, maar de technologisch getinte definitie lijkt ( voorlopig ) het meest geschikt:
….Synthetische biologie is een uitbreiding van het veld biotechnology met het doel om (kunstmatige) biologische systemen te ontwerpen en te bouwen  welke gebruikt kunnen worden bij bijvoorbeeld het bewerken van chemische stoffen, het produceren van voedsel en het verbeteren van mileu en gezondheid…
Biotechnologische bedrijven zijn al op weg om enzymen die niet in de natuur voorkomen, te creëren.
Deze nieuwe kennis en technieken heeft te maken met het bedrijfsleven, de wetenschap en het maatschappelijk veld die moeten weten wat de mogelijke  toekomstige ontwikkelingen zijn en de maatschappelijke gevolgen.
Meer informatie over dit nieuwe gebied van wetenschap is te vinden op de site
Synthetic Biology.
http://syntheticbiology.org/
In Nederland heeft de COGEM (COmissie GEnetische Modificatie) in 2006 een signalering op dit terrein uitgebracht.
http://www.cogem.net/ContentFiles/CGM060228-03.pdf
Synthetische Biologie (2004 )
is een bij uitstek multidisciplinair gebied binnen de wetenschap.
Biologen zijn geïnteresseerd, omdat het hen een nieuwe mogelijkheid biedt om de levende wereld om ons heen te beschouwen, te analyseren en  uiteindelijk te begrijpen.
Fysici en chemici zijn geïnteresseerd in de nieuwe benadering omdat zij het gedrag van moleculen en de processen die zich binnen de cel afspelen willen analyseren.
Technici zijn betrokken bij het veld omdat de technologie hen de mogelijkheid geeft biologische processen te beheersen en op basis daarvan nieuwe systemen te bouwen.
Synthetische biologie(2005)
is een nieuw veld binnen de genetische modificatie waarvan de verwachtingen hoog gespannen zijn.
Synthetische organismen die in de bloedbaan monitoren op aanwezigheid van pathogenen en deze vervolgens te lijf gaan.
Kunstmatige bacteriën die landmijnen ontmantelen of die schone energie produceren uit zonlicht en water.
Het zijn slechts enkele voorbeelden die in de literatuur genoemd worden als mogelijke toepassingen.
(*2)
Moeten we ons echt zorgen maken?
Het Rathenau Instituut waarschuwt( september 2007 in Nederland ) dat synthetische biologen nieuwe levensvormen aan het creëren zijn .
Het adviseert de regering(en) om op korte termijn onderzoek te starten naar de veiligheidsrisico’s.
Ook Terrorismebestrijding wordt gemaand om aandacht te schenken aan de mogelijkheden van bioterrorisme met kunstmatige organismen.
Daarnaast vindt het Rathenau Instituut dat EZ en OCW moeten onderzoeken of bij publiek gefinancierd gentechnologisch onderzoek een open source-benadering kan worden gehanteerd, zodat iedereen kan meeprofiteren van de resultaten.
En er is een ethische discussie nodig over de vraag of het überhaupt wel wenselijk is dat iemand octrooi op( vormen van )  leven krijgt.

Verdiende kritiek in de “Guardian” :

“synthesis van leven “??? Artificieel leven ???
Is het cytoplasme dan misschien alleen maar een soort blubber ?
Er kan dus een minimaal chromosoom worden gesynthetiseerd ( althans een gedeelte ervan )
Gaaf . Maar dat is toch niet het equivalent van het synthetiseren van een organisme .
De Cytoplasme synthese is toch nog een moeilijke taak die nog te wachten staat
waaruit volgende passus ;

” …. The DNA sequence is based on the bacterium Mycoplasma genitalium which the team pared down to the bare essentials needed to support life, removing a fifth of its genetic make-up.

The wholly synthetically reconstructed chromosome, which the team have christened Mycoplasma laboratorium, has been watermarked with inks for easy recognition.

It is then transplanted into a living bacterial cell and in the final stage of the process it is expected to take control of the cell and in effect become a new life form.

The team of scientists has already successfully transplanted the genome of one type of bacterium into the cell of another, effectively changing the cell’s species.

Mr Venter said he was “100% confident” the same technique would work for the artificially created chromosome.

The new life form will depend for its ability to replicate itself and metabolise on the molecular machinery of the cell into which it has been injected, and in that sense it will not be a wholly synthetic life form.

However, its DNA will be artificial, and it is the DNA that controls the cell and is credited with being the building block of life.


http://gizmodo.com/gadgets/genetics/craig-venter-claims-artificial-life-has-been-created-307958.php

The man-made organism, dubbed Mycoplasma laboratorium, still relied upon the intracellular machinery already present to carry out tasks such as replication and metabolism, and in this respect the entity is not an entirely new life form.

Though the potential may be phenomenal, at the moment all there is to go on is a scientist’s word, and in science facts are the only language of proof.

We will be waiting for an official announcement .

Mycoplasma genitalium ( < engelse wikipedia )

Mycoplasma genitalium is een bacteriesoort. De soort behoort tot de Mycoplasmabacteri챘n, en is anno 2002 voor zover bekend het organisme met het kleinste genoom.Het leeft als een parasiet in zoogdieren, en krijgt daarom veel stoffen al kant-en-klaar aangeleverd. Het heeft dan ook maar 477 genen, gecodeerd op de 580.070 nucleotideparen in het genoom, wat ongeveer overeenkomt met 145.000 bytes aan informatie.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Mycoplasma_genitalium


AstroVersum – Wetenschapper ontwikkelt ‘superbacterie’. (

…..Verschillende wetenschappers stellen vraagtekens bij de ontwikkeling van kunstmatige levensvormen en zal er volgens hen een heftige discussie ontstaan over het wel of niet toestaan van dit soort praktijken.

Pat Mooney, directeur van de Canadese organisatie ETC Group, verklaarde tegenover The Guardian

“dat Venter een manier heeft ontdekt om welk organisme dan ook te ontwikkelen.”

Mooney zei dat er met behulp van de pas ontwikkelde bacterie medicijnen tegen bijvoorbeeld kanker gemaakt kunnen worden en tevens zouden er sneller biologische wapens ontwikkeld kunnen worden.

De chromosoon die Venter en zijn team hebben ontwikkeld staat bekend onder de naam Mycoplasma laboratorium en zal tijdens de laatste stap in het proces een levende cel kunnen overnemen, waardoor er niets meer van overblijft.

Het organisme, die door de ETC Group ‘Synthia’ wordt genoemd, wordt ‘bestuurd’ door een chromosoom met 381 genen, een aantal dat noodzakelijk is om het leven van de bacteri챘n te ondersteunen, zodat ze kunnen eten en reproduceren. De nieuwe bacteri챘n zullen daarom grotendeels kunstmatig zijn, hoewel niet volledig, want de ‘superbacterie‘ bestaat voor een klein deel ook uit reeds bestaande organismen.

Bron: Physorg

Is het gevaarlijk wat Venter en co doen ?

“Nieuwe “soorten bacteri챘n onstaan voortdurend als deel van het natuurlijke proces van evolutie.
Bijvoorbeeld, enkele bacteriën van de 800 species aanwezig in de menselijke mond bevatten stukken van gekannibaliseerd menselijke DNA.
http://www.ismb.lon.ac.uk/Hunter_S_Abs.pdf
Die werden daar niet door ” mad scientists ” werkend in geheime overheidslaboratoria , geplaatst .
Wij hebben reeds lang kunstmatig DNA opnieuw gecombineerd en die zijn reeds lang ” in het wild ” gelekt of erop losgelaten : er zijn geen rampen gebeurt __ voor zover ik weet .
http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/R/RecombinantDNA.html
Veel meer schade aan onze maatschappij is al aangericht door natuurlijke mutaties onder retrovirii http://www.hiv.com/ ( en resistent wordende bacterieen ) dan om het even welke andere in het labo ontwikkelbare kiem ….
Wat deze nieuw ontdekte /ontwikkelde techniek doet is niet dat er “nieuw of artificieel ” materiaal in bestaand DNA in een levende cel is gezet , maar wel
dat deze onderzoeken proberen om reeds bestaand materiaal uit de gastcel te verwijderen en vooral te vervangen .
Mycoplasma laboratorium is bijvoorbeeld ook een poging om de minimumset genen te vinden die noodzakelijk is om een bacterie toe te laten te overleven.
Want
De aanpak is er natuurlijk noodzakelijk op gericht om in het organisme ingebrachte( en vervangende ) genen ,die specifieke functies uitoefenen
(b.v. het omzetten van biologisch afval in ethylalcoholbrandstof) aan de praat te krijgen en zonder dat het proces al te vlug uitdooft( afsterft )
Venter is zich zeer bewust van de mogelijk lucratieve toepassingen en dat is dan ook waarom hij zijn procede zo vlug mogelijk patenteerde.
Houd echter in gedachten dat het nieuw gecreeerde “levende” organisme van Venter bacterieel moet zijn.
Er wordt verondersteld dat er geen risico is dat het zich tot iets ontwikkelt dat mensen zal beginnen doden ( = een frankenstein-bacterie ) .
Voorts zal niemand( tot nu toe ) het huidige werk van Venter kunnen gebruiken om een “nieuwe plaag ” tot stand te brengen op een economisch verantwoorde manier . (= Bio-wapens zijn de atoombommen van de armen )
De beste manier om een nieuwe plaag( bijvoorbeeld bruikbaar voor de biologische oorlogsvoering ) tot stand te brengen zou de invoering in
het genoom van een bestaand bacterieel pathogeen ziektekiem zijn van de gedoneerde genetische info die voor een specifieke antibiotische
defensiepomp codeert .

Onderzoek naar en kennis over de ontwikkeling van ( geevolueerde ) bacterieele resistentie zal eigenlijk veel eerder een gevaarlijke, realiseerbare en bruikbare techniek voor de bacterieele biochemische oorlogsvoering, opleveren …
De waarheid is dat de bacteriën die met behulp van het mimalistische mycoplasma gastgenoom door Venter worden gecreeerd , waarschijnlijk
minder gevaarlijk zullen zijn
dan dezen gebouwd op iets dat standaard recombinante methodes gebruikt.
Een minimaal organisme, arm aan redundantie ( = en backups ? ) die in de meeste ( eukaryote ) levensvormen aanwezig is (1) , is slechts één ( mogelijke ) mutatie verwijderd van de volledige celdood.
Er is dus ( nog ) geen( onmiddelijke ) veiligheidskwestie ( of grote bio -hazard ) mee gemoeid .
Zijn er ethische en andere kwesties?
Naast bacteriën, is er het domein van eukaryote organismen .
Deze organismen omvatten katten, paddestoelen, elk bekend meercellig organisme, protozo채, …..
De gemiddelde eukaryote cel is twintig keer zo groot als een bacterie.
Zij hebben miljoenen nucleotiden in hun DNA ipv duizenden , en hun DNA is opgeslagen in een zak in het centrum van de cel in plaats van ronddrijvend
in het protoplasma.
Wat wij over bacteri챘n weten is encyclopedisch naast wat wij over eukaryoten weten.
Om het even over welke ethische kwesties het gaat , over wat betreft eukaryoten is er nog steeds een echte technische /en tehoretische kennis-muur
te nemen ; Het kan niet gaan over zomaar wat extrapoleren en cunclusion- jumping
Als iemand u vertelt dat het creëren van een kunstmatige paddestoel geen probleem zal zijn omdat kunstmatige bacteriën ( binnekorft ) probleemloos
kunnen , vertel hem dan maar dat het om volledig verschillende organismen gaat .
In bacteriën is er sprake van een soep van eenvoudiger chemische reacties.
Een eukaryotie cel is een ingewikkelde machine met verschillende onderdelen,
en
als wij nu al volledig begrepen hoe het genoom van eukaryoten werkt ( wat dus sommigen creationisten wel beweren zeker te weten en te begrijpen
vanuit hun absolute waarheid ) dan hadden we reeds lang een behandeling voor kanker gevonden
(Ik weet echter van geen creationistisch onderzoek dat dit reeds heeft gerealiseerd / overigens help ook “bidden” niet
Link

Countdown to a synthetic lifeform/ 11 July 2007

Noot
(1) er zijn natuurlijk ook wel bacterieen species … waarvan de meeste geen overtollig / redundant DNA (of zogenaamde junk ) bevatten ….

Genoomtransplantatie nieuwe stap voorwaarts in

synthetische biologie

Bart Sattler – 24-7-2007

Inleiding // Wetenschappers van het J. Craig Venter Institute (voorheen TIGR) in Rockville, Maryland, zijn er in juni in geslaagd om een bacterie te voorzien van een compleet ander genoom, 1,08 miljoen base-paren groot, door de transfer van het naakte DNA van een andere bacterie. 

Details : Onderzoek

De onderzoekers hebben het genoom van Mycoplasma mycoides overgezet in Mycoplasma capricolum.

De keuze voor deze twee bacteriën was met name ingegeven doordat deze bacteriën relatief kleine genomen hebben.

En het bacterietype Mycoplasma / ( engelse wiki — >Mycoplasma ) beschikt in tegenstelling tot vele andere bacteriën niet over een harde celwand, die een mogelijke barrière voor de transplantatie had kunnen vormen. Om de transplantatie aan te tonen, hebben de onderzoekers eerst twee genen ingebracht in het genoom van M. mycoides: een gen dat de bacterie resistent maakt tegen antibiotica en een ander gen dat zorgt dat de bacterie blauw kleurt.

Daarna verwijderden de onderzoekers het gemanipuleerde genoom uit M. mycoides. Vervolgens verwijderden zij alle daaraan nog verbonden eiwitten (zgn. naakt DNA) en voegden het toe aan een reageerbuis met M. capricolum. Binnen 4 dagen ontstonden blauwe bacteriekolonies, wat een indicatie is dat M. capricolum het DNA van M. mycoides had opgenomen. Door middel van antibiotica konden de onderzoekers de cellen selecteren die alleen het M. mycoides genoom bevatten. Analyse door middel van 2D-gel-electroforese en sequentie van eiwitten wees uit dat alle tot expressie gebrachte eiwitten afkomstig waren van het M. mycoides genoom. Verder onderzoek wees uit dat de ‘gastheerbacterie’ M. capricolum exact dezelfde genotypische en fenotypische eigenschappen had verkregen als M. mycoides. Endat er ook van het oorspronkelijke genoom van M. capricolum niets meer terug was te vinden, het was volledig vervangen door het genoom van M. mycoides.

Synthetische biologie
Dit onderzoek is belangrijk omdat het aantoont dat het in principe mogelijk is om synthetische genomen te maken, een belangrijke stap in de richting van onze ultieme doelstelling: het creëren van een synthetisch organisme”, aldus Craig Venter, president van het gelijknamige instituut. Het J. Craig Venter instituut is één van de belangrijkste onderzoeksinstituten in de VS die actief zijn op het gebied van synthetische biologie. Genoomtransplantatie wordt gezien als een belangrijke ‘enabling’ techniek voor de ontwikkeling van het veld van synthetische biologie, het doelbewust ‘bottom-up’ ontwerpen van leven. Tot nu toe waren wetenschappers alleen in staat om ‘top-down’ door middel van genetische modificatie (recombinante DNA-technologie) kleine gedeelten van een bestaand genoom aan te passen, bijvoorbeeld door korte DNA-sequenties, individuele genen of zelfs gedeelten van chromosomen in het ‘gastheergenoom’ in te brengen. De belangrijke doorbraak die is geboekt ligt in het feit dat het genoom van de gastheerbacterie volledig vervangen is door het getransplanteerde genoom, zonder dat nog iets van het oorspronkelijke gastheergenoom is terug te vinden. Er heeft geen enkele vorm van recombinatie plaatsgevonden tussen de twee genomen. Hiermee is een volledig zuivere overgang bewerkstelligd van de ene soort in de andere.

Synthetische biologie bouwt voort op de kennis die wordt gegenereerd in het veld van ‘Systems Biology’, waarbij enorme hoeveelheden data met betrekking tot de activiteit en interactie van duizenden genen (genomics), hun expressie in proteïnen en de interactie daarmee (proteomics) en de interactie met de verschillende metabolieten (metabolomics) wordt geanalyseerd, om een overzicht te krijgen van de processen die zich in de levende cel afspelen. Een belangrijke onderzoeksdoelstelling in het veld van de synthetische biologie is het ontwikkelen van bacteriën met een ‘minimaal’ genoom, die nog net in leven kunnen blijven. Om dan vervolgens deze ‘basisbacteriën’ door middel van genetische modificatie te voorzien van additionele genen die de bacterie een specifieke functie geven. Op deze wijze worden dus nieuwe bacteriën met een nieuwe functionaliteit vanaf de grond opgebouwd. In anticipatie hierop wordt door het Venter instituut onderzoek verricht hoe een compleet genoom in een levende cel kan worden getransplanteerd.
Synthetische biologie als wetenschappelijke discipline is vooral relevant vanwege de belangrijke rol die bacteri챘n kunnen spelen in bioprocesvoering en productie van enzymen. Men hoopt uiteindelijk bacteri챘n te kunnen ontwerpen die bijvoorbeeld gemakkelijk biobrandstoffen, nieuwe medicijnen en nieuwe enzymen voor bijvoorbeeld katalyse kunnen produceren.

Wetenschappelijke kanttekeningen
De onderzoekers plaatsen wel enkele kanttekeningen bij hun resultaten. Hoewel het door analyse achteraf duidelijk is dat een genoomtransplantatie heeft plaatsgevonden, is nog steeds onduidelijk welke biochemische processen hieraan ten grondslag liggen. Oorzaak hiervoor is mede dat de transplantatie een lage effectiviteit heeft: volgens de onderzoekers is de transplantatie in de meest effectieve experimenten bij slechts 1 op de 150.000 cellen geslaagd, waardoor men onvoldoende wetenschappelijk onderzoek heeft kunnen doen naar de onderliggende biochemische processen. Bovendien is onduidelijk in welke mate het succes het gevolg is geweest van de keuze voor juist deze twee bacteri챘n, die geen harde celwanden hebben. Tenslotte zijn donorbacterie en gastheerbacterie weliswaar twee verschillende soorten bacteri챘n, maar genetisch gezien zijn M. capricolum en M. mycoides nauw aan elkaar verwant.

Hierdoor is nog onduidelijk in welke mate de techniek gebruikt kan worden voor de transplantatie van andere genoomtypen.

Science: ‘Genome Transplantation in Bacteria: Changing One Species to Another’, J.I. Glass et al., 28 juni 2007
J. Craig Venter Institute: www.jcvi.org
Voor meer informatie over synthetische biologie, zie ook het artikel http://www.twanetwerk.nl/default.ashx?DocumentId=2775

De Morgen Publicatiedatum : 2007-10-08

DNA-pionier legt laatste hand aan creatie artificieel leven (1)
door Sofie Vanden Bossche

Mycoplasma laboratorium( oktober 2007 )
Met zijn zelf ontworpen bacterieën wil Craig Venter de opwarming van de aarde aanpakken 
De Amerikaanse DNA-pionier Craig Venter is erin geslaagd om in zijn laboratoria synthetisch DNA van een bacterie te maken.

Daarmee zou hij binnen afzienbare tijd de allereerste vorm van artificieel leven op aarde cre챘ren. (a)

Craig Venter:
‘We gaan over van het lezen naar het schrijven van( onze ) genetische code.’ ( c)

LONDEN l

Venter wil zijn designerbacteri챘n gebruiken als alternatieve energieleveranciers en CO2-eters in de strijd tegen de opwarming van het klimaat.

Volgens de Britse krant The Guardian, (2) die met het nieuws uitpakte, zal Venter het nieuws bekendmaken tijdens de jaarlijkse meeting van zijn instituut.

Craig Venter, de veelbesproken wetenschapper die in 2000 met zijn priv챕bedrijf tegelijkertijd met de openbare sector het menselijk genoom ontrafelde, heeft in zijn laboratoria DNA nagemaakt met synthetische chemicali챘n.

Zijn team van twintig topwetenschappers heeft minutieus een chromosoom in elkaar gepuzzeld dat 381 genen lang is en bestaat uit 580.000 baseparen, de bouwstenen van DNA.

Het is de eerste keer dat er artificieel leven ” geassembleert ” wordt, en Craig Venter is daardoor in staat om nieuwe soorten bacterieele organismen samen te knutselen (b)

The Guardian bracht het nieuws zaterdag op zijn voorpagina en verwacht dat het Craig Venter Institute het bericht binnen een termijn van enkele weken bekend zal maken, misschien zelfs al vandaag 8 oktober tijdens de jaarlijkse meeting van het instituut.

Een woordvoerster van het Craig Venter Institute nuanceerde.

“The Guardian loopt vooruit op de feiten”, zei Heather Kowalski. “Wat artificieel leven betreft, hebben we nog niet helemaal datgene bereikt waarover sommigen speculeren. Als het zover is, zal er een wetenschappelijke publicatie komen. We zijn waarschijnlijk nog maanden verwijderd van dat moment.”

Toch wijst Craig Venter zelf in The Guardian op het belang van de verwezenlijking. “Het is een heel belangrijke filosofische stap in de geschiedenis van onze soort”, zegt hij in de Britse krant. “We gaan over van het lezen naar het schrijven van ( onze ) genetische code.(b) Dat geeft ons de hypothetische mogelijkheid om dingen te doen waar we zelfs nog nooit over gedacht hebben.”

Hij zou ook een patent op een synthetische bacterie aangevraagd hebben.
Feit is in ieder geval dat Craig Venter al jarenlang hard werkt om deze droom waar te maken. Al voor hij het menselijk DNA ontcijferd had, droomde Venter ervan om zelf micro-organismen te bouwen.

Hij verkondigde al snel dat deze organismen ingezet zouden kunnen worden om het milieu te zuiveren, een idee dat op zich niet nieuw is maar dat hij wilde perfectioneren door zelf superbacteri챘n (d) te maken, designerbacteri챘n zeg maar.

In juni van dit jaar slaagde hij erin om een bacterie van soort te doen veranderen door het volledige genoom van de ene bacterie te transplanteren in de cel van een andere (e) , een belangrijke stap in de creatie van een designerbacterie. Nu heeft Venter zelfgemaakt DNA getransplanteerd in een cel.
Het DNA dat hij eigenhandig heeft gemaakt, is gebaseerd op dat van de bacterie met het kleinste genoom: Mycoplasma genitalium. Venter en zijn wetenschappers lieten een vijfde van diens genen links liggen en bouwden alleen die na welke levensnoodzakelijk zijn. Dat doopte hij Mycoplasma laboratorium. Het synthetische DNA werd ingebracht in een levende bacteri챘le cel. Nu is het de bedoeling dat het DNA de controle van de cel overneemt en zo een nieuwe soort leven vormt.
Zodra dat gelukt is, kan Venter het basis-DNA van de bacteri챘n naar believen aanvullen. Met zijn zelf ontworpen bacteri챘n wil Venter de opwarming van de aarde aanpakken. Hij hoopt op een dag organismen te kunnen maken die op een effici챘nte manier koolstofdioxide uit de lucht halen of brandstoffen als butaan en propaan aanmaken uit suiker.

Professor Cassiman: ‘De bacterie maken die je wilt’

De vooraanstaande geneticus professor Jean-Jacques Cassiman (Centrum voor Menselijke Erfelijkheid KUL) kan het nieuws niet bevestigen –

Ik heb er nog geen wetenschappelijke publicatie over gezien” – maar acht het niet onwaarschijnlijk dat Craig Venter in zijn opzet geslaagd is.

“Hij is er al een hele tijd mee bezig“, zegt hij.

Hij vertrekt van bestaand DNA en knipt er stukken uit om na te gaan wat het minimum is dat nodig is voor de cel om te overleven en te delen.(a) Dat is in ieder geval een wetenschappelijk interessante vraag. Het kan zijn dat hij er nu een antwoord op heeft kunnen formuleren.”
Als dat daadwerkelijk zo is, zal dat volgens de professor nieuwe mogelijkheden bieden.

“Zodra dat minimum bekend is, kun je er in theorie van alles bij stoppen en de bacterie maken die je wilt. Men denkt vooral aan bacteriën die de pollutie bestrijden, die bijvoorbeeld olie of plastic verteren.”

Voorlopig gaat Venter alleen aan de slag met de eenvoudigste bacterieën. Zullen zijn bevindingen ook ooit op complexere vormen van leven toegepast worden?

“Als je de levensnoodzakelijke genetische basis van een cel van een bacterie eenmaal kent, kun je proberen die te extrapoleren naar complexere organismen”, zegt professor Cassiman.

“Maar laten we eerst en vooral afwachten of de toepassingen die Venter in gedachten heeft lukken.”
Zoals zo dikwijls zal ook dit nieuwe wetenschappelijke inzicht zowel ten goede als ten kwade aangewend kunnen worden.

Volgens The Guardian zal het experiment van Venter heel wat controverse uitlokken. Venter liet alvast een ethisch onderzoek uitvoeren vooraleer hij aan zijn experiment begon.

Wetenschap is nooit controversieel, wel de toepassingen ervan“, reageert professor Cassiman.

“De grote vraag is wat je ermee aanvangt. Als je bacteri챘n kunt maken die plastic verteren, kun je ook bacteri챘n maken die ingezet kunnen worden in biologische oorlogsvoering.”(d) (SVB)

Craig Venter: gen-genie met zakeninstinct

De zestigjarige Vietnamveteraan heeft medicijnen en biochemie gestudeerd.

Hij deed voor het eerst van zich spreken toen hij in 1998 aankondigde dat hij met zijn bedrijf het menselijk genoom in kaart zou brengen, sneller en goedkoper dan het overheidslabs van het Human Genome Project aan het doen waren.

De race mondde uit in een gezamenlijke presentatie van de menselijke genetische blauwdruk in 2000. Niet lang daarna begon Venter hardop te dromen over synthetisch leven en hoe dat ingezet zou worden in de strijd tegen vervuiling. Eerder dit jaar haalde hij weer de wereldpers met een primeur: hij was het eerste individu dat zijn persoonlijke genoom kende. Venter heeft evenveel vijanden als vrienden in wetenschappelijke kringen.

Hij staat bekend als een gehaaid zakenman zonder veel scrupules en opereert buiten de geijkte academische paden.


Nota :

ik heb de artikeltjes lichtjes gewijzigd … er zijn namelijk een paar “sensatie zoekende “en voorbarige woordjes en zinnetjes in geslopen

a) Het is zwaar overdreven te spreken van artificieel leven (totaly from scratch ) …wat wel gebeurt is gebeurt de creatie van een nieuwe soort bacterie door geknutsel met artificieel DNA en uitgaande van minstens een soort bestaande bacteriecel ( P. genitalum ) …

b) in het oorspornkelijke artikel spreekt men over “ onze ” genetische code … Maar het gaat hier toch niet over het herschrijven van “ons menselijk genoom” maar over het schrijven en implementeren van artificieele toevoegingen en vervangingen van een bacterieel “minimaal” genoom ( een bacterieel “chromosoom “)

het zogenaamde plamodium genitalum
(c)….Er is geen nieuw leven of een soort “gecreerd ” ( = from scratch )
wél werd een nieuw soort organisme in elkaar geknutseld met gebruikmaking van “levende ” onderdelen EN artificieel geschreven DNA sequenties …
(d) Het is nog de vraag of deze ” SUPER ” bacterieen( die dus buiten het lab moeten kunnen overleven en zich vermenigvuldigen om ” nuttig ” te zijn ? ) , niet eerder super -gevaarlijk zullen blijken …..
(e) dat is het bekende “ klonen ” waarbij ( in dit geval ) het chromosoom van een bacterie( soort of stam ) wordt vervangen door dat van een andere bacterie( soort of stam ) …

Compleet dna van bacterie nagebouwd in lab

Ben van Raaij 25 januari 2008

– Amerikaanse onderzoekers hebben in het lab de volledige genetische blauwdruk van een bacterie nagebouwd. Al het dna werd in stukjes gekopieerd, weer in elkaar gezet en gekloond. Het is voor het eerst dat het is gelukt om een synthetisch genoom te maken.

Het gaat om de bacterie Mycoplasma genitalium. Die heeft het kleinste genoom van alle micro-organismen die in het lab kunnen worden gekweekt, 583 duizend basenparen en 485 genen groot. Het onderzoek, van het J. Craig Venter Institute in Rockville, Maryland, staat beschreven in het tijdschrift Science van deze week.

De onderzoekers bouwden het genoom van de bacterie op uit bouwsteentjes dna. Die werden gekloond in E. coli-bacteri챘n en tot grotere stukken gerecombineerd.

Die werden vervolgens in een gistcel in de juiste volgorde aan elkaar geplakt tot een kunstmatige versie van het genoom van M. genitalium –

M. genitalium JCVI-1.0 geheten, naar het J. Craig Venter Institute.

Volgens de onderzoekers, onder wie Venter zelf (een van de pioniers van het Human Genome Project), is dit eerste kunstmatig genoom een belangrijke stap op weg naar het ontwerpen en maken van ‘synthetisch leven’.

Het maken van kunstmatige organismen is nog een stap verder. Een genoom is de software, niet de machine.

Om te kunnen functioneren, moet een kunstmatig genoom worden ingebouwd in een bestaand micro-organisme, dat dan kan groeien en zich voortplanten. Zover is het nog niet

Zimmer
Rob Carlson-
Creationist Peebee heeft natuurlijk  ook  wat te zeveren over dit onderwerp    ?
bionieuws 16, 20-10-2007
Kunstmatig levenDoor Arno van ’t Hoog
bionieuws
Het zal niet lang meer duren voordat Craig J. Venter komt met de publicatie over de eerste bacterie met een volledig synthetisch genoom. De technologie is er
namelijk (zie Bionieuws 15).Venter heeft een paar maanden terug laten zien dat het mogelijk is een circulair genoom uit de ene bacteriesoort in een andere, verwante soort te zetten (Science 317: 632). In 2006 wist hij al via mutagenese de omvang van een minimaal bacteriegenoom vast te stellen op zo’n 430 genen (PNAS 103 (2): 425). Venter voorspelt dat hij dit genoom ook chemisch kan samenstellen, en de naam van de bacterie die aldus ontstaat heeft hij alvast verzonnen: Mycoplasma laboratorium.Het genoom van dit organisme zal zo’n 500.000 basenparen omvatten. Dat is een grootte die ook in vitro is samen te stellen uit losse DNA-blokken. Het wordt namelijk steeds gemakkelijker om in het lab grote stukken DNA op de letter nauwkeurig te synthetiseren. In 2003 toonde Venter in een vingeroefening dat hij een compleet bacteriofaaggenoom van 5400 basen kon bouwen.Combineer kortom deze drie onderzoekslijnen –
studies naar het minimale bacteriegenoom, genoomtransplantatie en DNA-synthese – en de synthetische biologie is geboren.

Her en der valt tegenwoordig de term ‘synthetisch leven’ te horen. Ook Venter, niet gespeend van enige publicitaire geilheid, rept over een ‘synthetische cel’. Dat is tot de verbeelding sprekende, maar gevaarlijke kletspraat.

Het suggereert namelijk het creëren van nieuw leven uit zelfgemaakte, dode stof – de biotechnoloog als microbiologische dr. Frankenstein. Dat krachtige beeld is goed voor hyperventilerende filosofen, verontruste Kamerleden, media-aandacht en oneindig veel misverstanden.

Want hoe komt Venters ‘synthetische cel’ eigenlijk tot stand? Hij laat het synthetisch genoom opnemen in een complete, functionerende bacterie, bijvoorbeeld Mycoplasma mycoides. Het synthetisch genoom heeft een antibioticumresistentie, waardoor bij groei op een medium met antibiotica het oorspronkelijke bacteriegenoom verloren gaat.

De ‘nieuwe’ cel ontstaat dus door geleidelijke transformatie in vivo, omdat het synthetisch genoom wordt opgenomen in bestaand organisme.

Venters synthetisch DNA kan niets zonder levende cel, met functionerende membranen, transcriptie, translatie en energiehuishouding. Het proces is vergelijkbaar met het upgraden van een bestaand besturingssysteem – ook dat levert geen nieuwe computer.

Wie gelooft in synthetisch leven, denkt blijkbaar dat DNA synoniem is voor de hele biologie. Op de akker van het maatschappelijk onbegrip over biotechnologie groeit al veel lelijk onkruid, maar het begrip ‘synthetisch leven’ is veruit het meest afzichtelijke. Het is hoog tijd om hard te gaan schoffelen

bionieuws 15, 06-10-2007

Ingenieursbiologie ter discussie

Synthetische biologie wijkt dermate af van gewone genetische modificatie, dat de overheid zijn biotechnologiebeleid moet herijken.

Door Marianne Heselmans
bionieuws

‘In plaats van het DNA van bestaande organismen aan te passen’, schrijft het Rathenau Instituut in zijn advies, ‘willen de synthetisch biologen nieuw leven van de grond af opbouwen.’

De synthetisch biologen, die momenteel vooral in Amerika aan de weg timmeren, hopen straks met hun zelf ontworpen cellen producten te maken zoals medicijnen en grondstoffen voor bioplastics. Volgens het advies ‘Synthetische biologie: nieuw leven in het biodebat’ is de ‘paradigmaverschuiving’ in de biotechnologie grotendeels te danken aan het samenkomen van drie technologieën: de moleculaire biologie, de informatietechnologie en de nanotechnologie.

Volgens de informatietechnologie wordt leven gezien als een informatieverwerkend systeem,

en dankzij de nanotechnologie kan DNA nu op het niveau van de basenparen worden geanalyseerd en gesynthetiseerd.

‘De ingenieursbenadering en de maakbaarheidgedachte staan centraal’, zegt Rini van Est, auteur van het advies. Het instituut adviseert de overheid nu al kennis op te bouwen over de risico’s, zodat die beschikbaar is wanneer de eerste bioreactoren gaan draaien.

Ethische discussie
Daarnaast zou er volgens het advies beleid moeten komen dat de kans op misbruik en bioterrorisme verkleint. Op zichzelf onverdachte stukjes DNA zijn immers per e-mail bij verschillende bedrijven te bestellen, en vervolgens zo aan elkaar te zetten dat de cel een biowapen wordt.

Een ander discussiepunt vormt het octrooieren. Volgens Van Est vrezen veel deskundigen dat de huidige octrooiering van basale stukken DNA-volgordes innovatie in dit vakgebied gaat belemmeren. De overheid zou daarom moeten onderzoeken of bij publiek gefinancierd gentechnologisch onderzoek een open source benadering kan worden ingevoerd, bijvoorbeeld met vrij te gebruiken basiselementen DNA. Modules – dus combinaties van losse elementen – zouden dan wel gepatenteerd kunnen worden.

Het Rathenau wil tenslotte dat de overheid een ethische discussie faciliteert. Een van de vragen zal bijvoorbeeld zijn in hoeverre cellen met een synthetisch genoom nog leven zijn. ‘Met genetische modificatie veranderen biotechnologen bestaand leven. De synthetisch biologen zien de natuur alleen als voorbeeld, en maken cellen na. Welke kant dit ethisch debat opgaat is nog onzeker.’

Naar aanleiding van het advies hebben drie kamerleden van de PvdA (Gill’ard, Waalkens en Besselink) kamervragen gesteld. Ze willen van diverse ministers weten wat de overheid op dit moment voor beleid voert ten opzichte van synthetische biologie, bijvoorbeeld op het gebied van octrooien en bioterrorisme.

Literatuur:
Het advies en achtergrondstudies zijn te downloaden via http://www.rathenau.nl.

Knutselen met DNA

http://www.sciencenews.org/articles/20051210/fob3.asp

DNA is méér dan alleen de blauwdruk van het leven. Je kunt het ook gebruiken als bouwmateriaal.

Sluit dit venster

Goodman et al., Science. /LIKE A BRICK. Rigid, pyramidal constructs of DNA, such as the one depicted here, show promise as nano–building blocks. Yellow designates the backbone of the DNA strand outlining the structure’s front face. That molecule is paired with the pink-, purple-, and red-coded DNA strands of the three adjoining faces.


Onderzoekers van de Universiteit van Oxford zijn erin geslaagd om piramide-achtige blokjes te maken van aan elkaar geplakte DNA-strengen. De strengen vormen een driedimensionaal raamwerk, bestaande uit vier driehoeken – een tetra챘der dus. DNA is bijzonder aantrekkelijk knutselmateriaal voor nanotechnologen, omdat de complementaire baseparen waaruit het is opgebouwd, A, C, T en G, elkaar herkennen en verbindingen aan kunnen gaan. Op die manier zijn structuren te bedenken die zichzelf in elkaar zetten. Andrew Turberfield en Russel Goodman dede dat door de door het erfelijk materiaal eerst te verhitten in een zoutoplossing, en daarna snel af te koelen. Na een paar seconden verschenen dan de piramide-achtige structuren.

De erfelijke code blijkt in blok-vorm verrassend sterk, zagen Nederlandse biofysici van de Vrije Universiteit, die de stevigheid hebben getest. Ze keken hoeveel kracht de tetraëders konden weerstaan als je ze probeert in te drukken met de tip van een atomic force microscoop.De blokjes kunnen relatief veel druk opvangen, tot zo’n 100 picoNewton, zonder dat de structuur het begeeft. En dat is belangrijk, want ze willen met de minuscule blokjes complexe nanostructuren in elkaar knutselen. DNA als blokkendoos dus. Om de erfelijke eigenschappen van het materiaal is het de wetenschappers deze keer niet te doen

DNA-origami

http://www.newscientist.com/article/dn8853-dna-origami-creates-map-of-the-americas.html

Sluit dit venster

Een nano-smiley, geheel en al van DNA. Foto Paul Rothemund.

Sluit dit venster

En een mini-Amerika. Van oost naar west is het maar een paar honderd nanometer. Een gemiddelde bacterie heeft een grotere doorsnee.

Foto Paul Rothemund.

Met DNA zijn de mooiste vormen te maken, en de meest minuscule. Wetenschapper Paul Rothemund maakte verschillende DNA-kunstwerken met wat hij noemt: DNA-origami.

Het mooie van DNA is dat het plakt.

Het erfelijke materiaal bestaat uit twee aan elkaar geplakte spiralen, ofwel dubbele helices. Dit vermogen tot kleven maakt DNA een perfect materiaal om mee te knutselen. Gooi wat enkele strengen bij elkaar en ze zullen spontaan hun ‘maatje’ opzoeken en de meest mooie vormen vormen.

Amerikaan Paul Rothemund van het Californische Instituut voor Technologie publiceert deze week verschillende DNA-kunstwerken in Nature. Hij knipte het DNA in stukken, maakte DNA-nietjes en liet de strengen vouwen tot een ster, een smiley, een wereldkaart en zelfs een dubbele helix met erboven geschreven – jawel – de afkorting DNA. Dat alles in nano-formaat natuurlijk. De wereldkaart van Rothemund heeft een schaal van één op tweehonderd biljoen.

‘DNA-origami’ is volgens de Amerikaan meer dan een leuke hobby. Aan de strengen kan van alles bevestigd worden en ze kunnen volgens hem goed worden gebruikt voor het maken van minuscule, bijvoorbeeld elektronische, circuits. Het is simpelweg een kwestie van uitrekenen welke stukken DNA je nodig hebt voor het creëren van de gewenste vorm en vervolgens doen de plakkerige strengen het werk.

Meer knutselen met DNA

Sluit dit venster

Elektronenmicroscopie-beeld van een DNA-voetbal. Links een echte opname, rechts een duidelijkere opname, gemaakt door veel individuele opnamen te middelen (Nature, Yu He et. al.)

DNA is dan wel vooral bekend als erfelijk materiaal, maar je kunt het ook als nano-lego gebruiken, om tetraeders of voetballen te bouwen.

Sliertjes DNA-code passen heel specifiek op hun spiegelbeeld, dat de tegenovergestelde code heeft. Door de codes precies uit te kienen, kun je exact bepalen wat waar aan vastplakt.

Eerder werd DNA al op die manier oneigenlijk gebruikt om een smiley en een minikaartje van Amerika op nanometerformaat te bouwen, ingenieus gecodeerd in de volgorde van vele DNA-strengen.

Onderzoekers van Purdue University in Indiana in de VS komen nu met een veel simpeler systeem, waarmee slechts drie verschillende typen DNA-strengen samenklonteren tot tetraeders (vierhoeken), dodecaeders en geknotte icosaeders (een vorm die ook bekend staat als ‘voetbal’).

De drie DNA-strengetjes vormen eerst simpele, stervormige elementen met drie uiteinden, die vervolgens in elkaar grijpen om de driedimensionale veelhoeken te vormen. Welke structuur je precies krijgt, hangt af van de concentratie van het DNA, en de stijfheid van een van de DNA-basiselementen.

De onderzoekers denken dat de techniek, vooral door zijn eenvoud geschikt is om op grote schaal moleculaire omhulsels te bouwen. Zo’n ‘nanocontainer’ zou je bijvoorbeeld kunnen gebruiken om een medicijn naar een specifieke plaats in het lichaam af te leveren. En ze zien er heel geinig uit.

Bruno van Wayenburg

Yu He, Tao Ye, Min SU, Chuan Zhang, Alexander Ribbe, Wen Jiang, Chengde Mao, ‘Hierarchical self-assembly of DNA into symmetric supramolecular polyhedra’, Nature, 13 maart 2008

http://noorderlicht.vpro.nl/noorderlog/bericht/25335042/

http://noorderlicht.vpro.nl/noorderlog/bericht/27600893/

http://noorderlicht.vpro.nl/noorderlog/bericht/39364933/

Synthetische biologie in vraag

http://noorderlicht.vpro.nl/noorderlog/bericht/39396168/

Sluit dit venster

Synthetische biologie is een relatief nieuw en veelbelovend vakgebied. Onderzoekers uit verschillende disciplines knutselen met stukjes DNA, artificiele bacteri챘n en andere biobouwsteentjes om zo kunstmatige nieuwe levensvormen te cree챘ren.

Er zijn inmiddels verschillende projecten die naar verwachting op korte termijn tot praktische toepassingen zullen leiden.

Zo worden er op dit moment gistcellen omgebouwd tot kleine biochemische fabriekjes die antimalariamedicijnen moeten gaan produceren.

Ook wordt er gewerkt aan kunstmatige bacteri챘n die zullen worden ingezet om schonere energie te leveren.

Maar knutselen met de bouwstenen van het leven kan ook leiden tot nieuwe, gevaarlijke virussen of biologische wapens.

En wat te denken van synthetisch biologen die de ambitie hebben de evolutie te verbeteren en de natuur zonodig te corrigeren? (1)

Debat ;

http://www.vpro.nl/programma/buitenhof/afleveringen/38978217/

http://noorderlicht.vpro.nl/themasites/mediaplayer/index.jsp?media=39400717&refernr=39396168&portalnr=3626936&hostname=noorderlicht&mediatype=video&portalid=noorderlicht

(1)

http://www.depers.nl/wetenschap/94072/Levensvormen-op-bestelling.html

Levensvormen op bestelling

Marcel van Hulspas
maandag 20 augustus 2007

Aanhangers van synthetische biologie willen de wereld verbeteren en beginnen bij het leven zelf. Ze maken levensvormen toegesneden op bepaalde taken. Waarom wachten op de evolutie?

‘We staan voor geweldige problemen op het gebied van klimaatverandering, energie, gezondheid en watervoorziening. Synthetische biologie biedt oplossingen voor deze problemen.’

Aldus zeventien toponderzoekers in de slotverklaring van het Kavli Futures Symposium, een bijeenkomst die vorige maand plaatsvond in Ilulissat, Groenland.

Synthetische biologie, het doelbewust maken van nieuwe biologische componenten en systemen en het veranderen van bestaande levensvormen, kan wellicht bacteriën leveren die uiterst efficiënt waterstofgas produceren, of broeikasgassen absorberen, of licht omzetten in elektrische stroom. De mogelijkheden zijn ‘werkelijk heel bijzonder’ schrijven de onderzoekers. Maar dan moeten we er nu wel fors op inzetten. ‘Het was de concrete uitkomst van vele discussies’, vertelt Cees Dekker, de Delftse hoogleraar moleculaire biofysica die de bijeenkomst organiseerde, samen met Paul McEuen van de Cornell Universiteit. ‘Ruim twee dagen brainstormen over de toekomst van het onderzoeksveld waar nanotechnologie en biologie elkaar tegenkomen. Dan kom je vanzelf bij de synthetische biologie.’

Synthetische biologie is een verzamelnaam voor een breed spectrum aan stuk voor stuk revolutionaire en veelbelovende onderzoekslijnen. Eén daarvan is de ontwikkeling van synthetisch DNA: het in het laboratorium maken van genetisch materiaal dat vervolgens in bacteriën wordt aangebracht om daar ‘op bestelling’ bepaalde eiwitten te fabriceren. Deze aanpak wordt in de biotechnologie al op grote schaal gebruikt. Een stap verder is het idee van Tom Knight en Drew Endy, beiden van het Massachusetts Institute of Technology: Bio Bricks. Dat zijn stukken DNA met een bepaalde functie die als legosteentjes aan elkaar geklikt kunnen worden en als functionele pakketjes kunnen worden ingebouwd in een levende cel. Dekker: ‘Bio Bricks is een nieuwe kijk op biologie, veel meer een ingenieursbenadering. Ik verwacht daar grote doorbraken van.’

En dan is er bijvoorbeeld Craig Venter, de man achter het Human Genome Project. In zijn Venter Institute werkt men momenteel aan het maken van een minimal genome: het simpelste pakket genetisch materiaal waarmee een bacterie kan overleven. Dekker noemt dat onderzoek ‘zeer interessant’. Ook voor het onderzoek naar het ontstaan van leven. Maar je kunt het minimal genome wellicht ook gebruiken als een ‘chassis’ waar je Bio Bricks bij doet om de cel een bepaalde functie te geven.’

U bent hoogleraar bij het Kavli Instituut voor Nanowetenschap in Delft. Wie is die Kavli?

‘De Kavli Foundation is een organisatie opgericht door de Noorse natuurkundige en zakenman Fred Kavli, die zijn vermogen wil inzetten om fundamentele wetenschap te steunen in drie gebieden: kosmologie, hersenwetenschap, en nanowetenschap. Hij heeft enkele instituten in de wereld geselecteerd om te steunen. Daarnaast is er vanaf 2008 een Kavli-prijs die tweejaarlijks wordt uitgereikt.’

In de Ilulissat-Verklaring worden mondiale problemen genoemd waarbij de synthetische biologie een oplossing zou kunnen bieden.

‘Inderdaad. Neem de productie van schone energie. We zouden cellen kunnen maken die waterstofgas produceren, of butaan, of welke brandstof dan ook. We zouden cellen kunnen maken die zonne-energie direct omzetten in een spanningsverschil over het celmembraan. Dat gebeurt al bij cellen die fotosynthese toepassen, dus zonne-energie gebruiken voor de productie van suikers. Die processen kun je aanpassen om biologische zonnecellen te maken. Een ander voorbeeld is de productie van medicijnen. Een mooi voorbeeld is het werk van Jay Keasling van de Universiteit van Californië, Berkeley. Het malariamedicijn artemisinine wordt nu geproduceerd uit een wortel van een plant. Dat is erg duur. Keasling zet genen uit diverse organismen op een rij en hoopt grote hoeveelheden van dat medicijn te kunnen maken voor een schijntje. Of neem het broeikasffect. We kunnen cellen ontwikkelen die CO2 opslaan in een product dat we kunnen verwerken.’

Klinkt allemaal erg futuristisch.

‘We hebben geprobeerd realistische mogelijkheden te bespreken. In Ilulissat zaten geen twintig futuristen maar twintig wetenschappers die ver vooruit keken in het vakgebied.’

Is Craig Venters voorstel, het maken van een ‘minimale’ levensvorm een veelbelovende onderzoeksrichting of alleen maar een pr-stunt?

‘Werkelijk van onderaf te werk gaan, dus nieuwe DNA-achtige componenten verzinnen en maken, en daaruit een nieuwe vorm van leven creëren is een vrijwel onmogelijke opgave. Wat waarschijnlijk wel zal kunnen, is de minimale set van normale biologische componenten maken en deze samenvoegen tot iets dat weer functioneert als een levende cel. Dat zie ik wel als een zinvolle en veelbelovende onderzoeksrichting.’

Wat gebeurt er in Delft op dit terrein?

‘In het Kluyverlab voor biotechnologie gebeurt al veel engineering van cellen, waarbij deze worden ingezet voor bijvoorbeeld afvalwaterzuivering. In het Kavli Instituut werken we aan zogenoemde biomotors. Dat is een combinatie van nanotechnologie en biologie. In elke levende cel zitten microscopisch kleine buisjes, en daarlangs verplaatsen zich zogenoemde transporteiwitten. Die kunnen andere moleculen als het ware op hun rug meenemen en door de cel transporteren.

Wij gebruiken die eiwitten precies andersom. We etsen nanogroefjes in een plaatje en leggen de transporteiwitten daarin vast, op hun rug. Ze kunnen niet meer lopen, maar door middel van hun moleculaire voetjes kunnen ze wel moleculen aan elkaar doorgeven en zo transporteren. Die moleculen kun je sturen, bijvoorbeeld door middel van elektrische velden. We gebruiken de biomotors nu om materiaal op een chip te sorteren.

En we zijn bezig chips te maken met daarop microkamertjes, waarin bacteriën kunnen worden ondergebracht. Door de omstandigheden waarin ze leven te manipuleren, kunnen we selecteren op een bepaalde eigenschap en ze in een bepaalde richting laten evolueren. Dat laatste onderzoek is gebaseerd op het prachtige werk van Juan Keymer en Robert Austin in Princeton. Zij hebben E. coli-bacteriën opgesloten in 85 microscopisch kleine kamertjes, en spelen met de levensomstandigheden in die kamertjes. Daardoor kunnen ze evolutionaire processen in het heel klein nabootsen. Wij gaan dat doen op een chip, waardoor de mogelijkheden om evolutie te bestuderen, en te sturen, vele malen groter worden.’

‘Dit zijn zo maar wat voorbeelden. Ik wil in de toekomst rond biologie/nanotechnologie/synthetische biologie een grote, nieuwe activiteit starten in Delft. Wat dat gaat worden, zeg ik nog niet.’

Nieuwe levensvormen met ongekende mogelijkheden. Zijn er geen ongekende risico’s aan verborgen?

In de Ilulissat-verklaring waarschuwen we voor mogelijke risico’s. Zoals met elke krachtige technologie, komen ook nu de beloften tegelijk met risico’s. Die risico’s zijn reëel en we moeten maatregelen treffen tegen misbruik. Maar de potentiële opbrengsten zijn ook werkelijk veelbelovend. Ik denk dat de risico’s vergelijkbaar zijn met die van biotechnologie. En dat is een technologie waar we al tientallen jaar ervaring mee hebben, zonder dat er grote problemen zijn geweest.’

http://www.rug.nl/Corporate/nieuws/archief/archief2008/persberichten/034-08?lang=nl

anti-science <

Kunstmatige levensvorm stap dichterbij
9 maart 2009

– Amerikaanse wetenschappers hebben voor het eerst het onderdeel van een biologische cel nagebouwd, dat eiwitten produceert.
Het experiment wordt beschouwd als een belangrijke, wetenschappelijke doorbraak.

De wetenschappers van de universiteit van Harvard gebruikten bestaande moleculen om een zogenaamd ribosoom te bouwen, een moleculaire machine die zorgt voor de aanmaak van eiwitten in een biologische cel.
Dat meldt de Amerikaanse krant The Boston Globe. Eiwitten vervullen in alle levende organismen belangrijke functies, zoals het transport van stoffen en het ontketenen van chemische reacties.

http://media.nu.nl/m/m1cz1q9au5e9.jpg

Message Ribosome

Sleutelonderdeel …Met de kunstmatige creatie van een ribosoom komt de ontwikkeling van een artificiële levensvorm een stap dichterbij.
“Als je synthetisch leven wilt maken dat enigszins lijkt op levensvormen zoals we die kennen, dan heb je deze biologische machine nodig”,
aldus onderzoeksleider George Church.
“Het ribosoom is het sleutelonderdeel van alle levende systemen.”

Church is zelf voorlopig niet van plan om een kunstmatige levensvorm te creëren.
De wetenschapper wil kunstmatige ribosomen vooral gebruiken om artificiële eiwitten te ontwikkelen, die kunnen worden ingezet bij de behandeling van ziektes.

Kunstmatige bacterie….Andere wetenschappers hebben zich wel tot doel gesteld om kunstmatige organismen te creëren.
De Amerikaanse bioloog Craig Venter liet in een reactie op de onderzoeksresultaten weten dat hij werkt aan kunstmatige bacteriën, die schadelijke stoffen zoals kooldioxide kunnen afbreken.
“Ik denk dat we bij de creatie van kunstmatig leven alleen nog worden gelimiteerd door onze eigen verbeelding”, aldus Venter.

© NU.nl/ Dennis Rijnvis

http://www.c2w.nl/ribosoom-uit-een-reageerbuis.64490.lynkx

Ribosoom uit een reageerbuis

Essentiële component van synthetische levensvorm doet het
door: Arjen Dijkgraaf
woensdag 11 maart 2009

Harvard-onderzoekers hebben werkende, grotendeels synthetische kopieën geproduceerd van een ribosoom uit E.coli. Het is een belangrijke stap in de richting van een volledig synthetisch, minimalistisch productiebeestje ten behoeve van de chemische industrie, zo vertelde geneticus George Church afgelopen weekend tijdens een symposium.

Ribosomen zijn de ‘eiwitfabriekjes’ van cellen. Church en collegae haalden zulke ribosomen uit een echte bacterie en sloopten die uit elkaar. Daarna maakten ze kopieën van het ribosomale RNA uit losse moleculen. Tot slot gebruikten ze enzymen om uit synthetisch RNA en de eiwitcomponenten weer een compleet ribosoom te laten ontstaan in een reageerbuisje.

Min of meer tot hun eigen verbazing hadden ze binnen een jaar ribosomen met synthetisch DNA in handen die daadwerkelijk in staat waren om luciferase-eiwitten aan te maken op basis van vuurvliegjes-DNA.

Kunstmatige ribosomen zijn niet echt nieuw; in de jaren 60 is al geprobeerd ze te maken. Maar die eerdere pogingen werden gedaan onder omstandigheden die niets met die in een levende cel te maken hadden. Echt goed werken deed het resultaat ook niet.

Church denkt zijn kunstribosomen op termijn te kunnen inzetten voor industriële productie van eiwitten die moeilijk uit natuurlijke levensvormen zijn te winnen, of die in de natuur helemaal niet bestaan. Hij denkt bijvoorbeeld aan de spiegelbeelden van natuurlijke proteïnen. De kans is groot dat die niet zo gemakkelijk worden afgebroken door natuurlijke enzymen, zodat ze langer meegaan.

En een volgende stap is om een synthetisch ribosoom te maken dat zichzelf kan repliceren, net als een complete bacterie. Het idee is dat je daarvoor maar een paar extra onderdelen van die bacterie hoeft toe te voegen, waaronder de genen die coderen voor ribosomale eiwitten en assemblage-enzymen, en een simpel celmembraan.

Zoals de zaken er nu voor staan denkt Church daarvoor aan een set van 151 genen genoeg te hebben.

bron: Harvard, MIT Technology Review

http://www.sciencedaily.com/releases/2009/03/090309104434.htm

Harvard researchers have managed to extract natural ribosomes from E. coli bacteria, break them down into their constituent parts, remove the key ribosomal RNA and then synthesize the ribosomal RNA anew from molecules. (Credit: Kris Snibbe/Harvard News Office

Het ribosoom: van een RNA- naar een eiwitwereld.

02-03-2009

De evolutietheorie beschrijft en verklaart de evolutie van de levende organismen door natuurlijke selectie, maar geeft geen verklaring voor het ontstaan van dit leven op Aarde. Er zijn vele experimenten die aangetoond hebben dat uit een oersoep van inorganische elementen, organische moleculen kunnen ontstaan onder bepaalde omstandigheden die de atmosfeer of de oceanen van de vroege Aarde nabootsen. Het is op deze manier mogelijk aminozuren, nucleotiden en koolhydraten te creeëren die op hun beurt korte ketens van resp. polypepeptiden (eiwitten), polynucleotiden (RNA en DNA), en ribosen (suikers) kunnen vormen. Het is nog niet experimenteel aangetoond dat deze moleculen ook inderdaad de ingewikkelde eiwitten, DNA- of RNA-moleculen vormden die we in levende organismen tegenkomen, maar het is niet moeilijk te veronderstellen dat na een lange incubatietijd en met behulp van hoge temperaturen en/of catalyserende substraten er reacties plaats konden vinden, die inderdaad deze macromoleculen voortbrachten. Zie voor een uitgebreide beschrijving van abiogenese het blog van Qabouter.

ribosoom

Plaatje van subuniteit van ribosoom geleend van
Wikipedia. Oranje: enkelstrengs RNA. Blauw: eiwit

Een volgende stap in deze ontwikkeling is de vorming van zelfreplicerende en/of catalyserende moleculen. Het belangrijkste catalyserende molecuul dat zich in alle levende organismen bevindt is het ribosoom. Een ribosoom is gevormd door twee subuniteiten en bevat zowel RNA als eiwitten. Het is verantwoordelijk voor de ‘vertaling’ van het mRNA in eiwitten. Het mRNA is een molecuul dat (meestal) een exacte kopie is van een gen op het DNA. Het DNA dat zich in de celkern bevindt wordt gekopieerd in mRNA dat de celkern verlaat. In het cytoplasma wordt het mRNA door de ribosomen gelezen en vertaald in eiwitten zoals enzymen, antilichamen en structurele proteinen. Het is lang een discussiepunt geweest of de eerste macromoleculen eiwitten waren of RNA.

Eiwitten zijn vaak enzymen (1) die reacties kunnen catalyseren, iets wat nodig is voor de synthese van RNA bijvoorbeeld. Het feit dat de catalyserende kern van het ribosoom uit RNA bestaat, waardoor het molecuul ook wel ribozyme genoemd wordt, heeft vele wetenschappers ervan overtuigd dat de oersoep op een bepaald moment een RNA-wereld was, waarin RNA zowel een coderend als en catalyserend molecuul was.

Van deze oermoleculen is natuurlijk allang geen spoor meer te vinden; er zijn geen moleculaire fossielen. Het kan dus nooit direct aangetoond worden dat er bijv. een RNA-wereld was.

Het ribosoom, dat zo’n 4 miljard jaar geleden onstaan moet zijn, is hetzelfde in alle procaryoten (bacteriën) en verschilt van dat van eukaryoten (dieren en planten), die op hun beurt allemaal hetzelfde cytoplasmatische ribosoom hebben.

Een studie in Nature met als titel Hypothesis beschrijft hoe de tegenwoordige ribosomen ontstaan zouden kunnen zijn uit de aggregatie van kleinere domeinen. Deze studie laat zien hoe de subuniteit van het ribosoom 23S (van prokaryoten) achtereenvolgens ontdaan kon worden van 59 onderdelen, zonder dat de stabiliteit van de driedimensionele structuur van het overgebleven deel werd aangetast.

Werden deze onderdelen weer langzaamaan toegevoegd, dan hervond het proto-ribosoom een steeds grotere synthesecapaciteit.
Elke component voegde zich pas aan het voorgaande geheel toe als dit een verhoogde stabiliteit of efficiëntie betekende. (2)

De hypothese is dat gedurende de eerste stadia van evolutie het ribosoom uitsluitend uit RNA bestond (ribozyme) en pas nadat het efficiënt genoeg was om ook eiwitten te produceren werden deze laatsten ook belangrijk op aarde en in de structuur van het ribosoom.

Dit zou de eerste stap geweest kunnen zijn van een RNA-wereld naar een eiwitwereld, maar het blijft slechts een hypothese…

(1) ….. Alle enzymen bestaan uit eiwitten; zoals bijvoorbeeld de polymerasen die DNA en RNA copieren en synthetiseren. Het feit dat het catalytische gedeelte van een ribosoom uit RNA bestaat is bijzonder.

Veel enzymen breken veel stoffen( waaronder andere eiwitten ) af maar er zijn er minstens zoveel die stoffen aanmaken, ofwel chemische verbindingen vormen.

(2) ….

Daar zit echter geen plan achter, maar gewone biochemie. *

De stabielste moleculen blijven het langst bestaan.

De minder stabielen vallen eerder uiteen.

Het RNA uit de kern van het ribosoom heeft een bepaalde stabiliteit en kan zelfs een zekere catalyserende werking hebben.

Als de bijbehorende componenten, die uiteindelijk het complete ribosoom vormen, aan dit RNA worden toegevoegd dan organiseren ze zich zo dat elke component deze stabiliteit en/of efficientie verhoogt.

Dit suggereert dat er lang geleden selectie geweest is waarbij de stabielste/meest efficiente moleculen ‘overleefden’. **

Dat zijn de 59 componenten van de hedendaagse ribosomen.

Ook op moleculair niveau is er sprake van ( een vorm van ) natuurijke selectie.

**…als het beter past is het stabieler, per definitie. Hun conformatie is in stabiele toestand zodanig dat het ‘beter past’. Je kunt dus onafhankelijke moleculen hebben die elk hun eigen stabielste conformatie hebben maar zodra ze zich aan elkaar hechten kunnen ze hun conformatie veranderen en is dat op dat moment het ‘beste’ en dus stabielste wat ze kunnen doen. Je kijkt in het lab niet naar een enkel molecuul maar naar een duizendtal moleculen waarvan de grote meerderheid de stabielste vorm aanneemt….

*…gedurende miljarden jaren, worden deze moleculen met zo min mogelijk verspilling van energie net ingewikkeld genoeg dat ze hun werk (in dit geval de vertaling van RNA in eiwit) kunnen doen. Ze kunnen zodoende kopieen van zichzelf maken en hoe efficienter en/of stabieler ze zijn hoe meer moleculen ze van zichzelf maken (lijkt iets op het ‘fitness’ idee van Darwin; hoe fitter hoe meer nakomelingen).

Tussen deze RNA’s vormt zich ook het ribosyme, een vorm van RNA dat mRNA in eiwit kan vertalen. Maar ja, waar heb je eiwitten voor nodig.

Nu deed het eerste ribosomale RNA daar waarschijnlijk heel lang over, maar toen de eerste eiwitten gevormd waren konden deze zich associeren met het RNA (of risozyme) en er een verhoogde efficientie aan verlenen waardoor de eiwitten sneller vertaald werden.

Zo bevoordeelden de eiwitten ook de aanmaak van hun eigen ‘soort’. De stabielere vormen ‘leven’ langer en elk proto-ribosoom kan dan meer eiwitten maken gedurende zijn ‘leven’.

Dus zowel stabiliteit als efficientie zijn een voordeel voor ditzelfde ribosoom. Na verloop van tijd ontwikkelt zich een ribosoom waaraan zich heel veel eiwitten geassocieerd hebben die stuk voor stuk het ribosoom efficienter maakten.

Er zit geen plan achter. Het is als een storm die door het bos woedt: de zwakste bomen worden geveld en de stevigste blijven over, die vormen zaden en planten zich voort. Zo krijg je bomen die niet te hoog worden en net soepel genoeg blijven om de storm te weestaan ….

 

Het wonderlijke ribosoom

woensdag 8 september 2010 PIERRA

Vanmorgen was er een lezing van Ada Yonath aan de Universiteit van Padua. Zij ontving in 2009 de Nobelprijs voor Scheikunde voor haar onderzoek op het ribosoom. Haar groep bestudeerde met kristallografie de structuur van het ribosoom en ontdekte veel nieuws over de symmetrie ervan en over de gevoeligheid voor antibiotica.

transcriptie
Van internet: in de celkern vindt transcriptie plaatsmet vorming van mRNA. Dit migreert naar hetcytoplasma waar het mRNA vertaald wordt door deribosomen (lichtblauwe bollen langs het mRNA).

De tRNA met hun anti-codon en aminozuur plaatsen

zich in het ribosoom waar het aminozuur verbonden

wordt met de groeiende peptide.

 

 

 

Het DNA bevat de genetische informatie die tijdens de transcriptie omgezet wordt in RNA (mRNA ofwel messenger RNA). Het RNA wordt door de ribosomen vertaald in eiwitten. De eiwitten vouwen zich en worden dan functioneel; ze voeren alle chemische reacties uit die de cel nodig heeft (enzymen) of vormen structurele elementen, hormonen of receptoren.

Het ribosoom zelf bestaat ook uit RNA en een aantal eiwitten.

RNA is het belangrijkste onderdeel van het ribosoom. De eiwitten die er ook deel van uitmaken hebben vaak een stabiliserende functie. Sommige eiwitten zijn sterk geconserveerd wat aangeeft dat hun functie erg belangrijk is voor de activiteit van het ribosoom. Maar het ribosomale RNA heeft op zichzelf een catalyserende functie en kan zonder hulp van deze eiwitten functioneren. Dit wordt het ribozyme genoemd. Eiwitten kunnen alleen door RNA gemaakt worden; niet door andere eiwitten.

De studies van Yonath en haar medewerkers laten precies zien wat de fijne structuur van het ribosoom is. Ze konden aantonen dat het ribosoom een symmetrische kern heeft. Deze kern van RNA is sterk geconserveerd en komt voor 98% overeen in alle levensvormen. Dit betekent dat deze kern een bijzonder essentiële functie heeft. Ze veronderstellen dat deze actieve site van het ribosoom door genfusie van twee gescheiden maar vergelijkbare domeinen tot stand is gekomen, waarbij elk voor de helft van de catalytische activiteit zorgde. Deze sterke conservatie geldt niet de sequentie van het RNA in deze vitale symmetrische kern, maar de driedimensionale structuur. Dit wijst erop hoe belangrijk de positie van de substraten is in de stereochemie bij de vorming van peptidebindingen.

Ook Yonath veronderstelt dat er ooit een RNA-wereld bestond waarin het ribozyme het eerste ‘enzyme’ was. Zij stelt wel de vraag waarom het RNA ooit begonnen is met het produceren van eiwitten.

De eiwitten die zich later bij het ribozyme voegden verhoogden er de efficiëntie en de nauwkeurigheid van. Huidige ribosomen maken 1 fout op een miljoen.

Hun studie heeft ook veel aan het licht gebracht over rotatie en antibiotica.

De rotatie van het tRNA (het transfer RNA dat aminozuren aanvoert die één voor één gekoppeld worden aan de peptide) binnen het ribosoom is belangrijk voor de stereochemische vorming van de peptidebinding.

Antibiotica binden aan de ribosomen van bacteriën. De ribosomen van hogere organismen hebben een andere structuur en zijn ongevoelig voor antibiotica. Door de binding van het ribosoom met antibiotica wordt de vertaling van het mRNA ofwel de eiwit-synthese stopgezet en de bacteriën sterven. Ze konden waarnemen waar de verschillende antibiotica zich precies vasthechtten en hoe ze de synthese verstoorden.

Ada Yonath liet ons ook het volgende filmpje zien dat gelukkig op youtube terug te vinden was

Er is een lang molecuul van mRNA te zien dat door de twee subuniteiten van het ribosoom vertaald wordt. Er wordt ingezoomd op de tRNA die met hun aminozuren het ribosoom binnenkomen, hun aminozuur afleveren en zonder aminozuur uitgestoten worden.

Meer informatie en prachtige afbeeldingen zijn te vinden op de website van Ada Yonath.

Een ‘tweede genesis’: nieuwe vormen van leven

Steeds meer laboratoria in de wereld proberen in een reageerbuis leven te creëren dat andere biochemische kenmerken heeft dan het leven zoals we dat op aarde kennen.
Er wordt ook in de natuur gezocht naar dit nieuwe leven, dat ook wel een schaduwbiosfeer genoemd wordt omdat het onzichtbaar is.
We weten zeker dat leven ooit op onze Aarde ontstond; zou het daarom niet een tweede keer hebben kunnen ontstaan?
Veel wetenschappers houden dit voor mogelijk en denken dan ook dat de afstammelingen van dit leven (1) zich nog steeds onder ons kunnen bevinden.
ALIEN 

Zo een ‘alien’ organisme zou dus gevonden kunnen worden in een laboratorium of in de natuur. Deze alternatieve levensvormen zouden nieuwe moleculen kunnen produceren zoals farmaceutische middelen of ze zouden nieuwe functies kunnen bezitten die chemische afvalproducten kunnen afbreken.

Nieuw leven in het lab.

Er zijn experimenten die proberen het genoom van een bestaande bacterie te vervangen door syntetisch DNA, (3) wat natuurlijk nog ver af staat van de creatie van leven.

Er is een experiment dat iets heel anders heeft geprobeerd. De macromoleculen van de cel, waaronder het DNA, zijn normaal ingesloten in een lipidelaag (vetlaag). In dit experiment werd het DNA, dat hier de aanmaak van vetzuren regelde, op het oppervlak van een vetdruppel geplaatst, zoals kruidnagels op een sinaasappel. Dit DNA voorzag in de productie van vetzuren die de vetdruppel lieten groeien. Ze proberen nu aan te tonen dat dit DNA kan repliceren en dat deze vetdruppels kunnen groeien en zich synchroon met het DNA kunnen delen.
Andere experimenten maakten twee RNA-moleculen die elkaar konden kopieren door twee halve aan elkaar te plakken. Deze halve RNA-moleculen werden door de onderzoekers toegevoegd. Dit systeem werkte heel goed en het is waarschijnlijk dat de eerste levensvormen ook te werk gingen met kleine stukken RNA. Dus dit komt al aardig in de buurt van de oorsprong van leven.
Weer anderen gebruiken de hele moleculaire kit van levende cellen, voegen daar inorganisch materiaal aan toe in de hoop zelfreplicerende cellen te krijgen. Van deze kit bleken er 151 moleculen essentieel te zijn: de proteinen en RNA’s om DNA te kopieren, RNA te transcriberen en in proteinen te vertalen. Ze voegden daar ook ATP aan toe (de energie-molecuul) en het systeem werkte uitstekend in een reageerbuis. Ook in de commercie zijn dit soort kits verkrijgbaar, maar die zijn al na enkele dagen uitgewerkt. Deze wetenschappers proberen nu een DNA te maken waarmee een dergelijke kit zichzelf in stand houdt en misschien zelfs evolueert.
Er is ook een koppel wetenschappers dat een ribosoom (zie ook voorgaand blog) gemaakt heeft met een synthetisch RNA.
Het meest elegante ontwikkelde systeem bestaat uit een klein RNA-genoom dat alle instructies bevat voor de synthese van een eiwit (proteine) dat op zijn beurt weer hetzelfde RNA-genoom maakt. Er is tien jaar aan gewerkt om dit zelfreplicerende systeem te ontwikkelen.Nieuw leven op Aarde.Er wordt binnen en buiten ons zonnestelsel gezocht naar leven.
Daarbij wordt er gekeken naar planeten die vergelijkbaar zijn met de Aarde.
Veel astrobiologen denken dat het daarom ook best mogelijk is dat het leven meerdere malen ontstaan is op Aarde, maar omdat onze levensvorm zo dominant is zien we het niet.
Het is ook moeilijk om dit schaduwleven aan te tonen, want de gebruikelijke technieken (DNA-kleuring, DNA-sequencing, bacteriekweken) gaan uit van vormen van het ons bekende leven. (1b)
Een mogelijke vorm van schaduwleven zouden organismen zijn die rechtsdraaiende aminozuren gebruiken bijvoorbeeld.
Tot nu toe zijn die nog nooit gevonden.

De informatie komt grotendeels uit de NewScientist.

Comments en noten
(1)
Mr Opinie
*….het zou heel moeilijk kunnen geweest zijn voor een tweede soort leven om te ontstaan nadat de eerste planten zuurstof in de atmosfeer brachten.
Zuurstof is namelijk een heel agressief stofje. Nieuw leven zou dan ook gezocht moeten worden in zuurstofarme omgevingen zoals diep in de aardkost. Maar daar is het lastig zoeken.

Sommige wetenschappers gaan ervan uit dat de zogenaamde ‘tweede genesis’ zich misschien wel voordeed gelijktijdig met de ‘eerste genesis’. In dat geval zou er weinig tot geen zuurstof aanwezig geweest zijn.

(1b) Mr Opinie

* ….het is een goed punt dat we vooral zoeken naar iets dat we al kennen (DNA en op koolstof gebaseerd leven) terwijl het misschien wel mogelijk is om een zelfreplicerend en evoluerend systeem (=leven) te bouwen op basis van silicium____een element wat ook tot de koolstofgroep behoort …
Silicium heeft praktisch dezelfde eigenschappen als koolstof.
Het bezit ook de essentiële eigenschap zich met zichzelf of met koolstof te verbinden om kettingen te vormen. De hele organische chemie is gebaseerd op koolstofverbindingen.

Op dezelfde manier bestaan er siliciumkettingen.

Silicium leent zich tot katalyse omwille van zijn elektronische omgeving: dit wil zeggen dat het biochemische reacties mogelijk maakt.

Deze reacties zouden niet mogelijk zijn zonder katalysator.

Het schijnt na zuurstof het meest voorkomende element in de aardkorst te zijn. Het is ook betrokken bij de fosforilering van proteinen (activering van enzymen?)

Het schijnt ook niet ongezond te zijn.
Je krijgt het trouwens vanzelf binnen met graan en fruit.
(Zie verder over silicium –> hierklikken)
(3)
Hier en daar maken deze wetenschappers gebruik van gesynthetiseerd, door henzelf samengesteld RNA of DNA.
Dat zijn dan nieuwe sequenties van nucleotiden die tot dan toe nog nooit in levende organismen voorkwamen en misschien voor geheel nieuwe functies coderen.

En laat er leven zijn

24 Mei 2010, Kris verburgh

Voor het eerst in de geschiedenis heeft de mens een organisme gemaakt dat volledig artificeel DNA bevat.

Het gaat om een bacterie waarvan onderzoekers het DNA in het labo hebben gemaakt. De volgorde van meer dan een miljoen DNA baseparen bevond zich eerst in een computer, en deze sequentie werd dan bouwsteen voor bouwsteen aan elkaar gelast tot een volwaardig artificieel genoom, dat dan werd ingeplant in een ‘lege’ bacteriele cel. De synthetische organismen leefden en konden zich voortplanten, net zoals gewone bacteriën.

In het artificiele DNA van de bacterie hebben de onderzoekers ook enkele ‘handtekeningen’ achtergelaten. Zo bevinden zich gecodeerd in het DNA van de bacterie de namen van alle 46 onderzoekers, enkele quotes van James Joyce, de fysicus Richard Feynman en J. Robert Oppenheimer, en een URL waar iedereen die de code kan ontcijferen naar kan mailen.

Lang zal die code niet in deze bacteriën aanwezig blijven, gezien bacteriën erom gekend zijn om alle onnodige DNA balast overboord te gooien. Bacteriën moeten zich immers bliksemsnel vermenigvuldigen om te overleven, en het kopiëren van nutteloze DNA informatie (hoe mooi een quote van Feynman ook mag zijn) kost onnodige tijd en energie. Bron: Newsweek

Craig Venter strikes again

door renefransenop mei.20, 2010,

gibson2

Hij had het al een tijdje aangekondigd en de vingeroefeningen waren al gepubliceerd. Craig Venter heeft een kunstmatig genoom gemaakt en dat in een bacterie gestopt.

De hamvraag: is dit nu synthetisch leven?

Gelovige koehandel  ?  

Daarover heb ik (= rene Fransen ) voor vrijdag een stuk geschreven dat te vinden is op de site van het Nederlands Dagblad.

(NOTA  = eigenlijk is het een  vingeroefening  geworden over het failliet van het ) Theistisch evolutionisme , hier  verder gebracht als illustratief  intermezzo ….)

René Franssen  =

“……Het begrip ‘knutselen aan de schepping’ heeft een nieuwe dimensie gekregen. De roemruchte Amerikaanse geneticus Craig Venter meldt in het wetenschappelijk blad ­ Science dat hij een ‘synthetische cel’ heeft gemaakt.

Hij maakte in het laboratorium het genoom (zo noemen biologen het geheel aan erfelijke informatie in een organisme) na van een bacterie, zette dat in een andere bacterie zonder genen en zag dat het geheel ging leven en groeien. Synthetisch leven dus.

Uiteraard werkt dat. Het idee is al uit recombinant DNA onderzoek bekend, en nu wordt het met synthetisch DNA gedaan. Alleen is er wel een bestaande (natuurlijke) Mycoplasma capricolum cel voor nodig. Die cel verschaft de noodzakelijke machinerie voor het functioneren van het synthetische DNA. Als een Mycoplasma capricolum cel leeft, dan leeft de cel van Venter net zo goed. .Discussiëren over wat ‘leven’ is, is lastig maar niet altijd zinloos. Al denk ik dat het in de discussie over synthetische cellen niet echt een centraal punt is.

-Een synthetische Mycoplasma capricolum cel fabriceren lijkt mij  echter  nog niet zo eenvoudig.

….Wat Venter deed, kun je vergelijken met iemand die zelf een motor nabouwt op basis van de instructies van de fabrikant en deze in een bestaande auto zet waar de motor uit is verwijderd. Dat is een sterk staaltje, maar zo iemand heeft geen auto gemaakt.

Het synthetische genoom was gemaakt op basis van de kennis die Venter had van een natuurlijk bacteriegenoom. Vervolgens stopte hij dat genoom in een bacterie die alles had om te kunnen leven – behalve een genoom. Alle eiwitten, bouwstoffen en de hele machinerie die een bacterie nodig heeft, was dus al aanwezig. Wat Venter deed, was technisch gezien ontzettend knap, maar leven maken is misschien iets te veel eer…..

(alhoewel ) Niet bagatelliseren  is de boodschap   //Toch is het niet juist om zijn claim van synthetisch leven te bagatelliseren. Ik herinner mij nog een uitspraak van een leraar op de basisschool, dik dertig jaar geleden, die vertelde hoe wetenschappers wel konden meten welke stofjes er allemaal in een zaadje zaten, maar dat zij niet in staat waren door al die stofjes bij elkaar te voegen een levenskrachtig zaad te maken. Want het leven was iets dat God gaf.

Die redenering is de laatste jaren toch wel flink aan het wankelen gebracht. We zijn steeds meer gaan begrijpen van de moleculaire, chemische basis van het leven. DNA, het erfelijk materiaal, speelt een sleutelrol als aanjager van alle processen in een cel. Die processen worden uitgevoerd door moleculaire machientjes gevormd uit eiwitten. Cellen bevatten, voor zover we dat nu zien, geen ‘vitale stof’ die ze het leven geeft.

….God gaan projecteren op plaatsen waar de wetenschap nog niet is geweest. Bijvoorbeeld door te zeggen dat Venter zijn synthetische bacterie niet echt heeft gemaakt, omdat de hele cel nog natuurlijk was.

In dat geval scheppen we een ‘God van de gaten’. En naar mate de wetenschap vordert, zullen die gaten kleiner worden. Dat is een heilloze weg, zo blijkt ook uit het verleden.

 ?   Dwangbuis : Niet-gelovige wetenschappers hebben soms de neiging te vervallen tot ‘niet-meer-dannerigheid’: het leven is ‘niet meer dan’ chemische processen, bewustzijn is ‘niet meer dan’ de activiteit van zenuwcellen in het brein.

En vanuit een bepaald perspectief hebben ze nog gelijk ook. Chemische processen zorgen voor leven. Hersencellen zorgen voor bewustzijn.

Maar deze niet-meer-dannerigheid is niet het hele verhaal.

Om dat te zien moet je uit de dwangbuis van rationaliteit durven stappen die veel mensen sinds de verlichting hebben aangedaan.

Je kunt zeggen: muziek is niet meer dan trillingen in de lucht om ons heen. Toch is dat niet de juiste omschrijving van een muziekstuk van Bach. Het verklaart ook niet de emotie die de geluidstrillingen oproepen bij de toehoorder. En ja, die emoties volgen op het trillen van bepaalde cellen in de gehoorgang en het doorgeven van die trillingen aan het brein. Maar Bach is méér dan een trilling van lucht die tot onze hersenen doordringt.

*  Is dat niet een beetje te simplistisch?De emotie is uiteraard het gevolg van de reactie van de hersenen op de akoustische input. Een akoustisch signaal is inderdaad een trilling in de lucht, maar “muziek” is de interpretatie daarvan door onze hersenen. Er zijn hier dus twee componenten: geluidsgolf en toehoorder.

Relatie met de Schepper // Rationaliteit op zich is prima, maar het is niet de enige manier om naar de wereld te kijken. Wie een relatie met de Schepper heeft, ziet meer dan een veelheid van chemische reacties in een cel, hoort meer dan trillingen in de lucht.

De analogie tussen de muziek van Bach en met een biochemisch beeld van een cel begrijp ik dus niet. Als de biochemie analoog is aan de geluidsgolf, wie of wat is dan de toehoorder? Wij kunnen dat niet zelf zijn, want wij bestaan zelf uit cellen.

….een begrip als ‘leven’ is meer  dan een zeer strikte biologische definitie (nog los van het feit dat er voor zover ik weet geen sluitende biologische definities zijn – ten minste, niet toen ik biologie ging studeren, want dat kregen we in de eerste studieweek al te horen).

Venter kan zeggen: ik heb leven gemaakt. Maar de betekenis van die zin is niet geheel duidelijk. Had hij bijvoorbeeld leven kunnen maken zonder voorbeeld? Een vraag die niet te beantwoorden is (Venter maakt deel uit van de verzameling levende organismen op aarde).

Mijn punt is, dat ik geloof dat God de schepper van het leven is. Het feit dat levende cellen biochemische machientjes zijn, doet daar niets aan af.

Dat ‘meer zien dan’ in de laatste alinea is overigens geen natuurwetenschappelijk zien (zoals een van de ND-reageerders doet( zie hieronder (1)), het is de interpretatie van wat we zien.

Net zoals een Bach-kenner de geluidstrillingen van een Bach-stuk anders interpreteert dan een niet-kenner. En zoals een christelijke Bach-kenner diens muziek anders zal waarderen dan een niet-christelijke.

Het moest allemaal in 6000 tekens, inclusief spaties. Rodney Holder heeft er een heel boek over geschreven: http://www.amazon.co.uk/Nothing-Atoms-Molecules-Rodney-Holder/dp/1854242369

Wat ik zeg is, dat wie God als Schepper erkent, daarmee ánders naar de werkelijkheid kijkt.

Uiteraard –> Het is het gelovige perspektief natuurlijk… alleen is het niet toetsbaar .. en waarom denk je dat een atheist misschien minder kan genieten van Bach  ?  …die notabene wel aantoonbaar bestond samen met zijn “hoorbare ” muziek …

Net zoals een Bach-kenner anders naar de zoveelste symfonie luistert (namelijk met al zijn kennis van wie Bach is) dan een niet-kenner.

in het geval van muziek is er nogal veel bewijs voor het bestaan van een laag boven die van de luchttrillingen, maar in het geval van leven ontbreekt die volledig. Het is niet uitgesloten dat er een godheid als laag boven die van biologisch leven kan bestaan, maar bewijs is er niet voor. Bij muziek is er wel duidelijk bewijs dat er meer is dan luchttrillingen: daarom heet het ook ‘muziek’ en niet alleen maar ‘geluid’.

Ik bedoel echter HIER , god als interpretatiekader niet als een entiteit Ik geloof overigens wel dat God bestaat als een ‘entiteit op zich’ (dus meer is dan een interpretatiekader), maar dan wel onafhankelijk van dit universum – hij is ten slotte de Schepper. De schilder vind je ook niet fysiek terug in zijn schilderij. Wel zijn penseelstreken.

1.-Interpretatiekader ? Waarom je van tevoren vastleggen op een bepaald religieus idee als daar geen enkel bewijs voor bestaat ? Dan kun je wel honderden verschillende kaders bedenken … het lijkt me dat je juist uit wat voor kader dan ook probeert te blijven.

Daar zijn we weer terug bij Paley en Bayes. We weten dat schilderijen door een schilder worden gemaakt (althans, chimps maken ook schilderijen), dus als we een schilderij zien dan vermoeden we een schilder. En als we een horloge zien dan vermoeden we een horloge maker, omdat we weten dat horloges door horloge makers gemaakt worden.

En als we b.v. een HIV virus zien dan vermoeden we een Schepper? Zo’n HIV virus is namelijk technisch zonder meer een hoogstandje. Weten we dat de Schepper virussen maakt?

Er is dus voldoende bewijs dat een schilderij door een schilder gemaakt is. We kunnen het zelf experimenteel nabootsen. Dat is lastig bij leven, maar de stapjes die kant op (experimenteel leven maken) blijven gezet worden. Er zijn wel genoeg aanwijzingen hoe het ongeveer zal zijn gegaan. Dat kan ik voor de verschillende godheden niet zeggen. Maar je kunt het wel als model poneren, natuurlijk, en dus als extra laag boven de biochemische.

De gelovige is vol lof over de schepping van God, of de scheppingen die Bach maakte tot eer van God. Leven kan bestaan uit chemische reacties, maar kan toch ook een gave van God zijn. Christenen mogen zich die waarheid niet uit handen laten slaan

(Bart Klink ) Misschien zijn aardbevingen wel meer dan platen die tegen elkaar schuiven. Waarom zou Poseidon er niet achter kunnen zitten? Dat kun je niet uitsluiten, maar kun je het ook redelijkerwijs onderbouwen?

Daar zit volgens mij het probleem. Als je meent dat leven naast biochemie” een gave Gods “is, zul je deze ‘extra laag’ moeten verantwoorden.

Dit is ook het punt waarop je Bach-analogie hopeloos misloopt: we hebben goede redenen om te veronderstellen dat de noten en geluidstrillingen respectievelijk (minstens gedeeltelijk opgeschreven ) bewust zijn gecomponeerd en geproduceerd. ( maar daarom nog niet uitgevoerd door de juiste interpreet )

Bij het ” leven ” hebben we geen goede redenen om een vergelijkbare veronderstelling te maken. (Toevallig luister ik net op de radio naar “Jesu meine Freude” van de grootmeester. )

“Om dat te zien moet je uit de dwangbuis van rationaliteit durven stappen die veel mensen sinds de verlichting hebben aangedaan.”

Ik zie rationaliteit juist helemaal niet als dwangbuis: dogma’s zijn dwangbuizen. Verder lijkt het me dat als je niet meer rationeel wilt zijn, je eigenlijk voor irrationaliteit pleit. Is dat echt wat je wilt ?

Je analogie over muziek volgt hier direct op: die kan ik nu helemaal niet meer plaatsen. Is muziek irrationeel ? Lijkt mij niet: het is complex, en doet complexe dingen met ons (emoties etc.), maar die zijn nog steeds rationeel.

Aan het einde van je stukje krijg ik het idee dat je de waarheid irrationeel vindt … maar waarom ? Alleen maar omdat we alles nog niet begrijpen (kunnen beredeneren), vanwege onze beperkte verstandelijke vermogens ?

(bronnen : Eelco , Bart Klink , Fransen http://www.sterrenstof.info/?p=1055&cpage=1#comments________________________________________________________________________

(Rene Fransen besluit )

” ….Even kort wat Venter gedaan heeft: hij haalde uit een database de genoom-beschrijving van Mycoplasma mycoides. Dat zijn dik een miljoen A’s, T’s, G’s en C’s. Die maakte hij vervolgens met behulp van een DNA-assemblage machine.

Zo’n apparaat kan alleen stukjes van een paar duizend basen synthetiseren, dus er waren een paar tussenstappen in gist nodig om de korte fragmenten aan elkaar te knutselen. Technisch gezien is dit absoluut een hoogstandje!

Vervolgens haalde Venter het DNA uit een Mycoplasma capricolum cel, en plaatste er zijn eigen synthetische bacterie-chromosoom in. En lo and behold, het ding kwam tot leven en gedroeg zich als een M. mycoides.
Dit hele proces is vooral een ‘proof of principle’. Venter kan een synthetisch genoom maken (had hij eerder gedaan) en kan een genoom transplanteren (ook eerder gedaan). De combi doet het nu ook. Dat opent de weg naar het maken van totaal zelf ontworpen genomen (dus geen kopie van een bestaand genoom), waarmee hij dan bacterën met nuttige eigenschappen kan maken.

Heeft dit implicaties voor het begrip ‘leven’? Ja en nee, maar daar gaat mijn bijdrage in het Nederlands Dagblad over. Een podcast met een van de teamleden van Venter is hier te vinden.

New Scientist schrijft over Immaculate creation’ – leuke vondst.

Panda’s Thumblegt een link met Frankenstein, . PT doet het met een dikke knipoog, maar het is misschien een ietwat gevaarlijk beeld om in deze context te gebruiken.

De BBC heeft een uitgebreid nieuwsbericht en een achtergrondstuk met als titel ‘The meaning of life’. Ook een inkoppertje, natuurlijk!

Nature heeft acht deskundigen om een commentaar gevraagd.

Dat van ethicus Arthur Caplan vond ik een misser. Zijn laatste alinea luidt:

“All of these deeply entrenched metaphysical views are cast into doubt by the demonstration that life can be created from non-living parts,albeit those harvested from a cell. Venter’s achievement would seem to extinguish the argument that life requires a special force or,power to exist. In my view, this makes it one of the most important scientific achievements in the history of mankind.”

Punt is, dat dit experiment niet ontworpen is om het vitalisme te ontkrachten. Immers, Venter gebruikte een van DNA ontdane cel. Je kunt die cel ’hersendood’ noemen, maar echt doorslaggevend is dat niet.

Dat er geen ‘elan vital’ in cellen zit, is de conclusie van jaren van wetenschappelijk onderzoek, daar voegt dit experiment niet veel aan bij, lijkt mij.

Inmiddels ook een eerste reactie van Answers in Genesis, geheel langs voorspelbare lijnen: er is helemaal geen nieuw leven gemaakt.

Op zich hebben ze een punt, maar hun stellingname is naar mijn idee een doodlopende weg.

Ook het Discovery Institute heeft een korte reactie, die benadrukt dat dit synthetische genoom wijst op ontwerp.

(Nota Tsjok) …..

Het Vaticaan : Dit is synthetische biologie met dien verstande dat God schept , de mens produceert ” …… jaja en ook ons moeder schept ….de soep dan …

(1)

Wat zie en hoor ik niet en mensen die een relatie met de schepper hebben wel?
Zien en horen suggereert dat het gaat om iets fysieks.
Of zijn het toch slechts chemische reacties in het zenuwstelsel die het verschil maken tussen gelovigen en ongelovigen?

Over tsjok45
Gepensioneerd . Improviserend jazzmuzikant . Instant composer. Jamsession fanaat Gentenaar in hart en nieren

One Response to synthetische biologie

  1. Pingback: broeikasgassen / Notes B « Tsjok's blog

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

%d bloggers op de volgende wijze: