科学は愛ですコミュの世界初のヴァーチャル・バクテリア誕生！

http://wired.jp/2012/08/16/virtual-bacteria/ 　　
スタンフォード大学とクレイグ・ヴェンター研究所の科学者のチームが、初めて細胞のふるまいをコンピューター上でシミュレートした。遺伝工学とコンピューター生物学の新しい第一歩となるか。

2010年、クレイグ・ヴェンターは、人工生命の最初の形態をつくり出したと報告したことで、科学コミュニティを驚かせた。コンピューター上で集積されたいくつかの情報から組み立てられた完全な合成染色体をもつバクテリアだ。

しかし、まさにコンピューターの内部で生きているとしたら、細胞はどのように見えるだろうか？　というより、細胞分裂のプロセス、DNA、RNA、タンパク質、酵素の活動、細胞を特徴づけるその他すべてのものを、アルゴリズムの集合に変換して、コンピューター上で生物に対応するものを再現することは可能だろうか？

スタンフォード大学と、当のクレイグ・ヴェンター研究所の研究者たちによれば、「Cell」で説明しているように、可能だ。

実際、スタンフォード大学のマーカス・コヴァートが率いる科学者たちは、コンピューターでバクテリアの生命サイクルを初めてシミュレートした。つまり、彼らはある種のヴァーチャル微生物をつくり出したのだ。

実験の主役はマイコプラズマ・ゲニタリウムだ。わずか525の遺伝子しかもたないバクテリアである。選ばれたのは偶然ではない。というのも、遺伝子が少なければ、それだけある細胞のふるまいをコンピューター上でモデリングするのが困難でなくなるからだ。このマイコプラズマ・ゲニタリウムは、自立生活を営むことのできる最小の生物で、いくつかの泌尿器疾患の原因となる。

「New Scientist」が語っているように、最初の一歩は、約900の研究文献を詳細に分析することだった。このようにして、このバクテリアに関連するあらゆる分子的プロセスの知見を得た。次に科学者たちは、生物学的ふるまいをコンピューター言語に翻訳した。

彼らは、このように単純なバクテリアをヴァーチャル形式に変換するのに、128のコンピューターと28のアルゴリズム（これらは互いに連携して、それぞれがひとつの生物学的プロセスを再現することができる）が必要であることを発見した。このようにして、細胞の内部で起きているすべての分子的メカニズムを記述できる。

例えば、1回の細胞分裂をシミュレートするのに約10時間かかり、その間に0.5ギガバイトのデータが生成される。コヴァートは『ニューヨーク・タイムズ』に次のように説明している。「これは実に魅力的なことだと思います。というのも、ひとつの生物がどれだけのデータを実際に生み出すかを誰も考えてみたことがなかったからです。わたしたちはしばしばDNAをデータの貯蔵庫のように考えます。しかし、それ以上のことがあることは明らかです」。 しかし最も魅力的なことは、すべての細胞のプロセスの内部に隠されているデータの量ではなく、この技術のもつ可能性にある。

実際、ひとつの細胞全部の完璧なモデルを自由に利用できることで、科学者たちは、よりよいかたちでより早く、例えばあるバクテリアのゲノムに起きる偶発的な変化と、そこから派生する影響を研究することができる。そして、健康にとって危険な形質が生み出されるのを避けられるかもしれない。

というのも、コンピューターでのシミュレーションは、遺伝子、酵素、その他もろもろが一緒になった総体として細胞を扱うからだ。生物工学におけるいわゆるCAD（computer-aided design：コンピューター支援設計）によって、ほしい特徴をもつ生物を設計することに向けて一歩前進することになる。

とはいえ、実験室で広く利用されている大腸菌のような、相対的により複雑な生物を再現しようとすれば、複雑さの度合いを大幅に増やすことになる。この場合、遺伝子は4,000以上もあるのだから。


TEXT BY ANNA LISA BONFRANCESCHI
TRANSLATION BY TAKESHI OTOSHI



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