Świt sztucznego życia?

Świt sztucznego życia?

Gwałtowne postępy biologii syntetycznej doprowadzą do rewolucji w przemyśle i medycynie

Kontrowersyjny czarodziej inżynierii genetycznej znowu wywołał sensację. Dr Craig Venter wraz z zespołem z J. Craig Venter Institute (JCVI) stworzył pierwszą syntetyczną bakterię – żywą, zdolną do podziałów komórkę, kontrolowaną przez sztuczny genom. Bakteria zaprojektowana w komputerze powstała w laboratorium. Nazwano ją Synthia (od słowa synthetic).
Watykan zareagował bez zwłoki. Oficjalny dziennik Stolicy Apostolskiej „L’Osservatore Romano” stwierdził, że Venter nie stworzył sztucznego życia, zmienił tylko jeden z jego motorów. Amerykański naukowiec również podkreśla, że nie zamierza

bawić się w Pana Boga.

Nie tworzy absolutnie nowego życia z pierwotnej zupy, w której przed miliardami lat narodziło się na Ziemi (możliwe jednak, że przybyło z kosmosu). „Wykorzystuję tylko to, co daje mi natura, materiał życia, cegiełki DNA, które układam na nowo”, opowiada Venter. Synthia rzeczywiście nie jest sztucznym życiem, stworzonym z martwej materii. Ale sukces na polu inżynierii genetycznej jest znaczący, może nawet przełomowy.
Badacz, pracujący w Rockville w amerykańskim stanie Maryland, ma już na koncie poważne osiągnięcia w poznawaniu księgi życia, jaką są informacje zapisane w DNA. Przed 15 laty jako pierwszy rozszyfrował materiał genetyczny bakterii. Dziesięć lat później – ludzki genom. Wcześniej odłączył się od państwowego przedsięwzięcia odczytywania ludzkiego genomu i założył prywatną firmę. Koledzy naukowcy oskarżali go, że zamierza przede wszystkim zrobić interes na inżynierii genetycznej. Venter, który faktycznie zgromadził fortunę, nie przejmuje się krytykami. Postanowił stworzyć sztuczne życie. Lub przynajmniej coś w tym rodzaju. Genetycy i biochemicy z instytutu Ventera w Rockville najpierw zbudowali w kilku etapach materiał genetyczny bakterii Mycoplasma mycoides. Nie było to łatwe. Do tej pory za pomocą odpowiedniej aparatury udawało się tworzyć tylko

krótkie fragmenty DNA.

Badacze postanowili więc wykorzystać drożdże, których enzymy powodują łączenie się kwasu dezoksyrybonukleinowego.
Drożdże spełniły swe zadanie. Potem dłuższe już łańcuchy DNA umieszczono w występujących w przewodzie pokarmowym bakteriach E. coli, a następnie znowu w drożdżach. Procedurę tę powtarzano kilkakrotnie. W końcu powstały wystarczająco długie taśmy DNA, kompletny materiał genetyczny mający ponad milion cząstek. Ten sztuczny genom, określony symbolem Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0, został umieszczony w bakterii Mycoplasma capricolum. Syntetyczne DNA spełniło swoje zadanie – przejęło czy też „porwało” tę drugą bakterię. Mycoplasma capricolum zaczęła produkować białka charakterystyczne dla Mycoplasma mycoides. Venter wykorzystał zatem błonę komórkową i cytoplazmę żywej bakterii, w której umieścił tylko syntetyczny genom. Zapewnia jednak, że Synthia to niemalże sztuczne życie. Dzieliła się ponad miliard razy, przy czym wszystkie nowe bakterie miały cechy wynikające z syntetycznego DNA.
„Uważamy, że to bardzo ważny krok, zarówno z naukowego, jak i filozoficznego punktu widzenia. Zmienił on moje poglądy na temat definicji życia i tego, jak ono funkcjonuje”, powiedział czarodziej inżynierii genetycznej z Rockville.
Craig Venter zamierza opatentować swą bakterię, co wywołało niepokój innych naukowców, z pewnością zazdrosnych o sukces. John Sulston, brytyjski noblista i znakomity badacz, biorący wcześniej udział w odczytaniu ludzkiego genomu, wyraził nadzieję, że Venter patentu nie dostanie. W przeciwnym razie może zdobyć monopol na znaczną część inżynierii genetycznej, co powstrzyma niektóre projekty badawcze.
Dr Helen Wallace z brytyjskiej organizacji Genewatch monitorującej postępy technologii genetycznej uważa, że syntetyczne bakterie oznaczają potencjalne niebezpieczeństwo. „Jeśli nowy organizm zostanie umieszczony w środowisku naturalnym, może wyrządzić więcej szkód niż korzyści. Drobnoustrój, który zostanie wykorzystany do usuwania zanieczyszczeń, być może sam stanie się zanieczyszczeniem. Craig Venter nie jest Bogiem, lecz zachowuje się w sposób jak najbardziej ludzki – próbuje zdobyć pieniądze inwestorów dla swej technologii i uniknąć regulacji prawnych ograniczających jej zastosowanie”, potępia dr Wallace.
Z pewnością droga do stworzenia prawdziwego sztucznego życia jest jeszcze daleka, o ile w ogóle jest to możliwe. Trzeba jednak przyznać, że biologia syntetyczna ma olbrzymi potencjał. Dr Venter uważa, że doprowadzi ona do drugiej rewolucji przemysłowej, ponieważ ludzie będą mogli stworzyć mikroorganizmy o wszelkich pożądanych właściwościach. Badacze zamierzają biosyntetyzować bakterie, glony i grzyby, aby otrzymać z nich potrzebne chemikalia, lekarstwa, szczepionki, paliwa.
Koncern naftowy Exxon Mobil zainwestował w przedsiębiorstwo Ventera pod nazwą Synthetic Genomics

kilkaset milionów dolarów.

Genetyk z Rockville finansuje w ten sposób pracę nad pewnymi glonami. Niewykluczone, że odpowiednio zmanipulowane algi będą w przyszłości produkować paliwa ze światła słonecznego i dwutlenku węgla. W ten sposób gaz cieplarniany, masowo emitowany w wyniku przemysłowej i rolniczej aktywności ludzi, może się stać nowym źródłem paliwa. Teoretycznie nośnikiem energii przyszłości są biopaliwa. Pozornie są ekologiczne, ponieważ podczas ich spalania uwalnia się tylko tyle dwutlenku węgla, ile wcześniej wchłonęły rośliny podczas fotosyntezy. Ale rozwój gospodarki biopaliwowej powoduje wzrost cen żywności. Biopaliwa produkowane są bowiem kosztem upraw roślin spożywczych. Do tego wytworzony z roślin alkohol ma zaledwie nieco ponad połowę energii zawartej w benzynie. Bardziej wydajny jest alkohol butylowy, jednak w procesie fermentacji drożdże wytwarzają go w niewielkich ilościach. Ponadto pożądane jest, chociażby ze względu na koszty, wytwarzanie biopaliw z odpadów roślinnych, a nie ze skrobi i cukru. To niełatwe, ponieważ zawarte w roślinach molekuły celulozy muszą zostać najpierw rozłożone na cukier. Należy więc stworzyć takie drożdże, które żywią się celulozą, a nie cukrem, wytwarzają znaczne ilości alkoholu, są na niego odporne i mogą zostać użyte

w wielkich bioreaktorach.

Nad stworzeniem tak idealnych drożdży przy użyciu biologii syntetycznej pracują już firmy Amyris i LS9. Jay Keasling z University of California zapewnia, że superdrożdże będą gotowe za dwa lata, a najpóźniej za pięć.
Być może zmienione genetycznie mikroorganizmy spowodują rewolucję w medycynie, zostaną bowiem użyte do produkcji lekarstw i szczepionek. Do prawdziwych plag ludzkości należy malaria. Co roku na tę chorobę zapada 250 mln ludzi, z których 880 tys. umiera. Jedynym lekarstwem jest artemisinin, produkowany z bylicy rocznej (Artemisia annua), rośliny spokrewnionej z piołunem. Koszt jednej porcji lekarstwa wynosi 2,5 dol. To zbyt drogo dla większości pacjentów. Malaria szaleje przecież w ubogich krajach tropikalnych. Dr Jay Keasling we współpracy z firmą Amyris pracuje nad stworzeniem znacznie tańszej, bakteryjnej wersji tego specyfiku, w cenie 25 centów za porcję. Keasling wykorzystał do tego bakterię E. coli, w której umieścił geny piołunu, a także drożdży. Wysiłki zostały uwieńczone powodzeniem. Dr Keasling zapewnia, że firma farmaceutyczna Sanofi-Aventis zacznie produkować biosyntetyczny artemisinin już w bieżącym roku.
Teoretycznie możliwości biologii syntetycznej są nieograniczone. Odpowiednio zmodyfikowane mikroorganizmy mogą zostać zastosowane do usuwania ogromnych plam ropy naftowej, takich jak ta, która obecnie po katastrofie platformy wiertniczej rozprzestrzenia się w Zatoce Meksykańskiej. Patrzący w bardzo daleką przyszłość badacze wskazują, że kiedyś ludzie będą musieli przeprowadzić się z Ziemi, która stanie się dla nich za bardzo zanieczyszczona, zbyt gorąca lub za ciasna. Najlepszym obiektem do zasiedlenia jest Mars, należy jednak go zmienić, poddać procesowi terraformingu. Atmosfera Marsa jest za rzadka, aby zatrzymać ciepło, dlatego panuje na nim arktyczna temperatura. Naukowcy uważają, że w atmosferze planety należy umieścić biosyntetyczne mikroby, które wytrzymają tak surowe warunki i będą wytwarzać gaz cieplarniany – dwutlenek węgla. Kiedy powłoka atmosferyczna stanie się dostatecznie gęsta i temperatura wzrośnie, możliwe będzie wysłanie

na Marsa

mikroorganizmów fotosyntetyzujących, czyli wytwarzających niezbędny dla ludzi tlen.
To oczywiście futurystyczne wizje. Nie ulega wątpliwości, że postępy biologii syntetycznej zmienią ludzkie życie już w najbliższych dziesięcioleciach. Istnieją oczywiście obawy, że sztuczne bakterie lub grzyby przedostaną się do środowiska i spowodują szkody i zagrożenia, których obecnie nie potrafimy przewidzieć. Zwolennicy biologii syntetycznej odpowiadają, że jest na to rada. Należy wyhodować drobnoustroje, których pożywienie nie występuje w naturze. Mogą nim być np. aminokwasy. Syntetyczne mikroby powinny też zostać zaprojektowane w ten sposób, żeby nie były kompatybilne ze swymi żyjącymi na wolności krewniakami i nie wymieniały z nimi materiału genetycznego. Niektórzy ostrzegają, że biosyntetyki mogą wpaść w ręce terrorystów i staną się najbardziej niszczycielską bronią biologiczną, jaką można sobie wyobrazić. Konieczne są więc surowe międzynarodowe przepisy dotyczące bezpieczeństwa w laboratoriach i ośrodkach produkcji.

Wydanie: 22/2010

Kategorie: Kraj

Komentarze

  1. Walduniomalunio WKordula
    Walduniomalunio WKordula 14 maja, 2020, 13:33

    Jaka jest pewność że oprócz cech zamierzonych bakteria syntetyczna nie zacznie niszczyć i zabijać ?
    Już był mądrala od krzyżowania pszczół i mamy pszczołę morderce której nie możemy się pozbyć.

    Odpowiedz na ten komentarz

Napisz komentarz

Odpowiedz na treść artykułu lub innych komentarzy