Silicis yra vienas iš gausiausių Žemės plutos elementų, bet gamtoje su anglimi jis nesijungia. Tad, kai reikia medžiagų, kuriose šie du elementai susijungę, – organosilikatų, naudojamų klijų, silicio dangų gamyboje, etc, – tenka griebtis dirbtinių metodų.
Tokių ryšių gavimas biologiniais metodais būtų tvaresnis ir gal net pigesnis, sako Frances Arnold iš Kalifornijos technologijų instituto Pasadenoje. Bet iki šiol mokslininkams nebuvo pavykę rasti tokių reakcijų gamtoje ar patiems jų sukurti.
Dabar ji su kolegomis pristatė baltymą, kuris šią užduotį atlieka. Mokslininkai sukūrė jį, naudodami dirbtinės atrankos procesą, vadinamąją režisuojamą evoliuciją, ir jo našumas lenkia visus egzistuojančius šių dviejų elementų sujungimo metodus.
„Tai nuostabus gamtos adaptavimosi prie naujų sąlygų spartos demonstravimas, – sako F.Arnold. – Visa ši gamtos įvairovė prisitaiko prie visiškai naujų sąlygų, vos tik, taip sakant, suteikiamos naujos nišos.“
Gyvybė, bet ne tokia
F.Arnold su kolegomis pradėjo nuo baltymo, koduojamo Islandijos karštosiose versmėse gyvenančios bakterijos Rhodothermus marinus genome. Vadinamasis citochromo c fermentas įprastai ląstelėje transportuoja elektronus. Bet pirmieji laboratoriniai testai parodė, kad šiek tiek paveikus, jis galėtų kurti tokius ryšius, kokių tyrėjai ir ieškojo.
Jie atsitiktiniu būdu paveikdavo DNR kodą ir baltymą sintetinančios E.coli bakterijos jį pagamindavo. Jie kaskart atrinkdavo perspektyviausius kandidatus ir vėl juose vykdydavo mutacijas. Po trijų mutacijų raundų, baltymas silicį su anglimi sujungdavo 15 kartų efektyviau, nei bet koks sintetinis katalizatorius. Be to, jis daug patikimesnis ir sukuriama mažiau pašalinių produktų, o kadangi jis prisitaikęs prie rūsčios aplinkos, jis yra atsparus. „Šį baltymą galima virti ir jis tebeveikia,” – sako F.Arnold.
„Apie tai žmonės kalba, svajoja, domisi“, sako Annaliese Franz iš Kalifornijos universiteto Davise. Ji mano, kad šis procesas galėtų būti itin naudingas, ieškant naujų vaistų, nes organosilikatai naudojami kai kuriuose vaistuose. „Bet kuris farmacijos chemikas galėtų perskaityti apie tai ketvirtadienį ir penktadienį nuspręsti, kad nori panaudoti jį kaip potencialų statybinį bloką.“
Šis tyrimas taip pat galėtų padėti atsakyti į klausimus apie tai, kaip atrodo silicio pagrindo gyvybės formos – šioje, arba kitoje planetoje, svarsto F.Arnold. „Galima pradėti svajoti, kas nutinka, gyvybėje atsiradus silicio.”
Tyrimo rezultatai publikuoti prestižiniame mokslo žurnale „Science“.
