Биологи сократили генетический алфавит: ИИ помог вычеркнуть аминокислоту

Генетический код Земли считался незыблемым миллиарды лет, но исследователи из США решили доказать обратное. Они лишили кишечную палочку одной из двадцати жизненно важных аминокислот, заставив сложнейший механизм клетки — рибосому — работать на «усеченном» топливе вопреки законам эволюции.

Универсальность ДНК — аксиома биологии. Все организмы используют 20 аминокислот для сборки белков. Ученые из Колумбийского и Гарвардского университетов решили проверить, насколько эта система избыточна. Они выбрали изолейцин — вещество, которое часто встречается в белках, но структурно напоминает валин. План был радикальным: переписать геном так, чтобы клетка обходилась без него.

Задача оказалась за гранью возможностей «ручного» редактирования. В кишечной палочке тысячи генов, и любая ошибка ведет к смерти. Исследователи сосредоточились на рибосоме — молекулярной фабрике, крайне чувствительной к изменениям. Когда классические методы замены аминокислот провалились, в дело вступили нейросети, включая AlphaFold 2. Алгоритмы просчитывали альтернативные структуры белков, компенсируя отсутствие изолейцина сложными пространственными перестройками.

Жизнь на пониженных оборотах

Эксперимент увенчался успехом, когда ученым удалось переписать целый блок из 21 рибосомного белка. Критическим моментом стал белок rplW — без ручной доработки и сотен итераций ИИ клетка погибала. Итоговый штамм бактерии оказался жизнеспособным, хотя его рост замедлился на 30–40%. Самое важное произошло позже: даже спустя 400 поколений эволюция не смогла вернуть изолейцин в структуру. Бактерии адаптировались к новому, искусственно обедненному коду.

Работа показала, что современные ИИ-модели могут находить лазейки в фундаментальной химии жизни, которые не видит человек. Однако исследователи признают: алгоритмы часто предлагают решения, логику которых биология пока не в силах объяснить. Это лишь первый шаг к созданию организмов с полностью альтернативной биохимией, способных существовать в условиях, где стандартный набор аминокислот недоступен.