Weer een theorie over hoe leven ontstaan is (?)

DNA-wenteltrap

Een stukje DNA (afb: LUM)

Al lange tijd vragen wetenschappers zich af hoe leven zich op aarde heeft ontwikkeld. Als je kijkt naar de complexiteit in een cel (de bouwstenen van organismen) dan lijkt het welhaast onmogelijk dat dat hele ingewikkelde systeem ‘per ongeluk’ is ontstaan. Daarvoor zou de 4,5 miljard jaar die de aarde bestaat nog veel te kort voor zijn. Onderzoekers stellen nu dat er een relatief eenvoudig pad bestaat naar die ingewikkelde machinerie die we leven noemen. DNA zou zelfs al mogelijk zijn geweest op een vroege aarde en tegelijkertijd zijn ontstaan als RNA, speculeren ze onder aanvoering van Oliver Trapp van de Ludwig-Maximilianuniversiteit in München. Lees verder

Ontwikkeling leven op aarde blijkt anders dan gedacht

Choanocyt

De doorsnee van een choanocyt (afb: univ. van Queensland)

Hoe leven is ontstaan is nog steeds onderhevig aan driftige speculatie. Eigenlijk komt het er op neer dat men (= de betrokken wetenschappers) het niet weet. Ook de ideeën hoe meercellige organismen zoals planten en dieren ontstonden lijken voor herziening vatbaar. Onderzoekers van de universiteit van Queensland (Aus) denken dat de cellen van de eerste meercelligen een stuk ingewikkelder waren dan tot nu toe is aangenomen. Lees verder

Een E. coli met een geheel synthetisch genoom

Bacterie met synthetisch DNA

Bacterie, model E. coli, met synthetisch DNA (afb: univ. van Cambridge)

Het is natuurlijk al eerder gebeurd dat bacteriële genomen in het lab zijn ‘opgebouwd’ en niet in/door het beestje zelf, maar de New York Times (of althans scribent Carl Zimmer) denkt dat wat onderzoekers van de universiteit van Cambridge hebben klaargespeeld een (nieuwe) mijlpaal is in de ontwikkeling van de synthetische biologie (na mijlpalen als de herprogrammering van rijpe cellen tot stamcellen en de CRISPR-methode). Het synthetisch opgebouwde genoom van de Escherichia coli-bacterie is vier keer langer en veel complexer dan van een natuurlijke E. coli..
De bacteriën met het synthetische genoom leven, maar hebben een vreemde vorm en reproduceren erg langzaam (dat zal wel daar dat ongewoon lange genoom komen, denk ik dan; as). Dit onderzoek zou kunnen leiden tot, bijvoorbeeld, medicijnproducerende bacteriën, maar zou ook licht kunnen werpen op de ontwikkeling van de genetische code in de loop van de geschiedenis van het leven. Volgens synthetisch bioloog Tom Ellis van het Imperial College in Londen, die niks met het onderzoek te maken had, is dit inderdaad een mijlpaal. “Niemand heeft dit eerder gedaan als je praat over grootte en aantal veranderingen.”
Negen jaar geleden bouwden onderzoekers een synthetisch genoom dat eenmiljoen baseparen (DNA-letters) lang was. Het nieuwe genoom is vier keer zo lang en opgebouwd met behulp van nieuwe technieken onder leiding van Jason Chin.
Drie opeenvolgende DNA-letters (A, C, G, of T) coderen voor een van de twintig verschillende aminozuren waaruit eiwitten zijn opgebouwd. Je kunt met die vier letters 64 tripletten (of codons) maken. Dat betekent dat er verschillende codons zijn voor een bepaald aminozuur.

Een van de vragen die Chin zich stelt is: Vanwaar die overdaad? Dat deed hem besluiten zelf een ‘versimpeld’ genoom te bouwen.
In de natuur coderen zes codons voor het aminozuur serine. In Chins genoom gebruikte hij er maar vier. Er zijn drie zogeheten stopcodons. In het synhtetische genoom worden er maar twee gebruikt. In feite hebben de onderzoekers het E. coli-genoom doorgevlooid met een zoek&vervang-opdracht. We praten dan over 18 000 locaties op het bacterie-DNA.

Binnensmokkelen

Een genoom bouwen is een ding, maar hoe smokkel je dat een bacteriecel binnen? Het genoom was veel te lang om het in een keer in de cel te proppen, dus werd het genoom bij stukjes en beetjes naar binnen geloodst en het oude verwijderd.
De bacterie overleed daar niet aan tot grote opluchting van de onderzoekers. Het beestje bleef leven en werd langer dan de gewone bacterie. Chin wil nog meer codons verwijderen en kijken hoe ver hij kan gaan voor het leven er de brui aan geeft….

Bron: New York Times

Wordt de mens een product zoals een auto?

Tot hersencellen omgeprogrammeerde huidcellen

Uit huidcellen ontwikkelde hersencellen (afb: UCL)

Ik ben ooit dit blog begonnen om de wereld, althans de lage landen, kond te doen van wat er zich afspeelt op het gebied van synthetische biologie, de door de mens bedachte en verwezenlijkte uitbreiding van het fenomeen dat leven is genoemd. Dan hebben we het over de aanpassing van het genoom van micro-organismen om dingen te doen of te produceren die ze in de natuur nooit doen of produceren, maar ook (en steeds vaker) op zaken gericht op de mens.
We praten dan over de pogingen erfelijke ziektes te voorkomen, over orgaansynthese en ook ontwerpbaby’s. Als we eenmaal weten hoe we dingen kunnen veranderen dan begint de natuur (het leven) steeds meer op gewone techniek te lijken. Als in een auto een onderdeel kapot of versleten is, kun je dat vervangen. Wordt de natuur, met inbegrip van de mens, een product en maakbaar? Philip Ball schreef er een boek over: How to Grow a Human (William Collins). Lees verder

Eerste ‘robot’ met een stofwisseling gemaakt

DNA-'robotjes' met 'stofwisseling'

De ‘stofwisseling’ (afbreken en opbouwen) die wordt gecreëerd in een microvloeistofsysteem met obstakels (C) (afb: Cornell-univ.)

Het is wat je robots noemt. Uitgaande van DNA hebben onderzoekers van het Amerikaanse Cornell-universiteit nano-botjes met een ‘stofwisseling’ gemaakt, die die zich kunnen verplaatsen en wellicht ook kunnen evolueren via genetische mutaties. Het lijkt heel in de verte op iets wat in werkelijkheid al bestaat: leven.
Lees verder

Geen 1-aprilgrap: bacteriegenoom uit de computer

Caulobacter crescentus

Caulobacter crescentus

Ik ga er maar even van uit dat een serieus Duits blad als bdw geen grappen maakt (ik heb er tenminste nooit een in gelezen de afgelopen 20, 25 jaar). Dit nieuws zat er natuurlijk aan te komen. Al eerder is een bacteriegenoom, met wat ‘versierselen’, in zijn geheel gesynthetiseerd, maar toen ging het om een (lichte afwijking van een) bestaand bacteriegenoom. Nu hebben onderzoekers een bacteriegenoom drastisch ingekort en aangepast. Het grootste deel van de genen werkt. Wat nu, Pietje Cru? Lees verder

Hoe weten cellen wat ze moeten worden?

Fruitvliegjes

Fruitvliegjes

In 1891 sneed de Duitse bioloog Hans Driesch een tweecellige embryo van een zee-egel in tweeën. Elke halve embryo ontwikkelde zich weer tot een volledig larve, zij het wat kleiner dan normaal. Kennelijk weten de cellen wat ze moeten doen om tot een volledig exemplaar uit te groeien, maar hoe flikken ze ‘m dat? In die fase was de blauwdruk kennelijk nog niet gemaakt. Driesch is er niet uit gekomen en heeft de wetenschap in zijn frustratie gelaten voor wat die was, maar onderzoekers proberen er nu toch een vinger achter te krijgen. Het is nog steeds veel gissen en nog meer missen. Lees verder

Niet-coderend DNA kan zich snel omvormen tot gen

Niet-coderend DNA

Niet-coderend DNA is niet bepaald nutteloos

Het zit goed in elkaar en het zit vrij ingewikkeld in elkaar dat ‘per-ongelukke’ systeem dat leven heet (ik kan het niet vaak genoeg zeggen). Het lijkt er op dat de ideeën over de manier waarop levende organismen nieuwe eiwitten gaan aanmaken enigszins herzien moeten worden. Uit bestudering van het erfelijk materiaal van rijstplanten bleek dat niet-coderend DNA zich (relatief) snel kan omvormen tot coderend DNA (en dus tot genen). Lees verder

Suiker in DNA-bouwstenen zou spontaan in ruimte ontstaan

De gaswolk Arendnevel

De Arendnevel ligt zo’n 6500 lichtjaar van ons vandaan en zou een ‘geboorteplaats’ kunnen zijn van 2-desoxyribose. (afb: ESA)

2-desoxyribose is een suiker en onderdeel van de bouwstenen van DNA en verantwoordelijk voor de D in DNA. Onderzoekers ontdekten dat onder omstandigheden die heersen bij het ontstaan van nieuwe sterren spontaan 2-desoxyribose ontstaat. Lees verder

RNA kan uit eenvoudige verbindingen zijn ontstaan

Vroege aardeLeven is een eigenaardig fenomeen. We doen of het normaal is, maar dat is het natuurlijk allesbehalve. Nog nooit heeft iemand een afdoende definitie voor leven kunnen verzinnen en hoe dat voor ons zo ‘normale’ ontstaan is, is nog steeds een volstrekt raadsel. Er zijn theorieën te over, waarbij de RNA-wereld (alles is begonnen met het ontstaan van RNA) op het ogenblik de populairste, maar ja, RNA is geen simpel stofje. Nu schijnen onderzoekers Thomas Carell een manier gevonden te hebben waarbij de vier bouwstenen van RNA kunnen worden gevormd uit eenvoudige uitgangsstoffen. Lees verder