ΤΟ ΑΡΘΡΟ ΑΥΤΟ ΕΙΝΑΙ ΠΑΝΩ ΑΠΟ 14 ΧΡΟΝΙΑ
Ο παρουσιαστής του Horizon, Άνταμ Ράδερφορντ, εξετάζει τις εξελίξεις στη συνθετική βιολογία και τη γενετική μηχανική που έχουν οδηγήσει, μεταξύ άλλων, σε μορφές ζωής φτιαγμένες από υπολογιστή και σε καρκινικά κύτταρα-δολοφόνους.
Η Ρεκλς μοιάζει με ένα απόλυτα φυσιολογικό παιδί. Έχει λαμπερά μάτια, ένα υγιές λευκό δέρμα και χοροπηδάει ευτυχισμένα με την Πούντινγκ, τη Σουίτι και τα άλλα πέντε αδέρφια της, ακριβώς όπως μπορείτε να φανταστείτε ότι κάνουν τα νεαρά κατσίκια. Μέχρι να την αποκρούσω, είναι πολύ πρόθυμη να μου μασάει το παντελόνι. Για τον απλό παρατηρητή και για τους γιδοβοσκούς, δεν δείχνει κανένα σημάδι ότι δεν είναι μια απόλυτα φυσιολογική κατσίκα αγροκτήματος.
Αλλά η Φρεκλς απέχει πολύ από το συνηθισμένο. Είναι ένα εξαιρετικό δημιούργημα, ένα ζώο που δεν θα μπορούσε να υπάρξει σε καμία στιγμή της ιστορίας πριν από τον 21ο αιώνα. Είναι ολόκληρη κατσίκα, αλλά έχει κάτι επιπλέον σε κάθε κύτταρό της: η Φρεκλς είναι επίσης εν μέρει αράχνη.
Αυτό μπορούμε να κάνουμε τώρα με τη γενετική: ακραία διασταύρωση. Αν η βιολογία του 20ού αιώνα αφορούσε την αποσυναρμολόγηση των ζωντανών οργανισμών για να μάθουμε πώς λειτουργούν, η σημερινή εποχή ορίζεται από την επανασύνδεσή τους, αλλά όχι απαραίτητα όπως ορίζει η εξέλιξη, και σίγουρα χωρίς τους αδέξι περιορισμούς του ζευγαρώματος. Οι φακίδες είναι το αποτέλεσμα της γενετικής μηχανικής. Αλλά η κυριαρχία μας στον χειρισμό του DNA έχει εξελιχθεί σε μια ακόμη πιο ακραία μορφή τροποποίησης, που ονομάζεται ευρέως «συνθετική βιολογία». Παρακολουθώ αυτόν τον αναδυόμενο τομέα από τότε που ολοκλήρωσα το διδακτορικό μου στη γενετική πριν από 10 χρόνια, αλλά έντονα τον τελευταίο χρόνο ως παρουσιαστής για την κορυφαία επιστημονική εκπομπή του BBC, Horizon .
Το Freckles είναι δημιούργημα του Randy Lewis, καθηγητή γενετικής στο Πανεπιστήμιο της Γιούτα. Το αγρόκτημα είναι ένα πανεπιστημιακό φυλάκιο όπου ερευνούν σύγχρονες τεχνικές γεωργίας, διδάσκουν κτηνοτροφία και εκτρέφουν αυτά που αναπόφευκτα αναφέρονται ως «αράχνες-κατσίκες». Ο Randy, όπως και πολλοί άλλοι επιστήμονες εδώ στο Λόγκαν της Γιούτα, έχει τη γεωργία στο αίμα του. Έτσι, αν και ένα πλάσμα που είναι εν μέρει κατσίκα, εν μέρει αράχνη μπορεί να φαίνεται σαν μια ιδέα που γεννήθηκε από την επιστημονική φαντασία, για τον Randy πρόκειται απλώς για προηγμένη γεωργία: εκτροφή ζώων για την παραγωγή πραγμάτων που θέλουμε.
«Ενδιαφερόμαστε για το μετάξι από σύρσιμο νήμα – το μετάξι με το οποίο πιάνονται οι αράχνες όταν πέφτουν», μου λέει στο μεσοδυτικό του ύφος. «Είναι πιο ανθεκτικό από το Κέβλαρ. Έχει πραγματικά μερικές εκπληκτικές ιδιότητες για κάθε είδους ίνα».
Κατά μία έννοια, οι αράχνες-κατσίκες αποτελούν επέκταση της γεωργίας που κάνουμε εδώ και 10.000 χρόνια. Όλα τα ζώα και οι καλλιεργήσιμες εκτάσεις έχουν εκτραφεί προσεκτικά, με κάθε διασταύρωση να αποτελεί ένα γενετικό πείραμα από μόνο του. «Το πρόβλημα είναι ότι δεν μπορείς να εκτρέφεις αράχνες», λέει ο Ράντι με ένα σχεδόν κωμικό, ανέκφραστο πρόσωπο. «Είναι πολύ κανιβαλιστικές». Αυτός και η ομάδα του πήραν το γονίδιο που κωδικοποιεί το μετάξι από μια αράχνη που υφαίνει σφαίρα και το τοποθέτησαν ανάμεσα στο DNA που προκαλεί την παραγωγή γάλακτος στους μαστούς. Αυτό το γενετικό κύκλωμα εισήχθη στη συνέχεια σε ένα ωάριο και εμφυτεύτηκε σε μια μητέρα κατσίκα. Τώρα, όταν η Freckles γαλακτώνει, το γάλα της είναι γεμάτο με πρωτεΐνη μεταξιού αράχνης.
Αρμέγουμε τις φακίδες μαζί και τις επεξεργαζόμαστε στο εργαστήριο για να μείνουν μόνο οι πρωτεΐνες μεταξιού. Με μια γυάλινη ράβδο, αφαιρούμε απαλά μια ίνα από αυτό που είναι προφανώς μετάξι αράχνης και την τυλίγουμε σε μια μπομπίνα. Έχει εκπληκτικές και επιθυμητές ιδιότητες, γι' αυτό και η φαινομενικά παράξενη έρευνα του Randy χρηματοδοτείται τόσο σθεναρά. «Στον ιατρικό τομέα, γνωρίζουμε ήδη ότι μπορούμε να παράγουμε μετάξι αράχνης που είναι αρκετά καλό για να χρησιμοποιηθεί στην επιδιόρθωση συνδέσμων», μου λέει. «Ξέρουμε ήδη ότι μπορούμε να το κάνουμε αρκετά ισχυρό ως ελαστικό. Έχουμε κάνει μερικές μελέτες που δείχνουν ότι μπορείς να το βάλεις στο σώμα και δεν θα πάθεις φλεγμονή και δεν θα αρρωστήσεις. Ελπίζουμε σε μερικά χρόνια ότι θα κάνουμε δοκιμές για να δούμε ακριβώς τα καλύτερα σχέδια και τα καλύτερα υλικά που μπορούμε να κατασκευάσουμε από αυτό».
Οι οδηγίες για όλα τα πλάσματα που έχουν ζήσει ποτέ (από όσο γνωρίζουμε) είναι γραμμένες στον κώδικα DNA που είναι κρυμμένος στην καρδιά των ζωντανών κυττάρων. Δεδομένης της εκπληκτικής ποικιλομορφίας της ζωής στη Γη, αυτό το σύστημα είναι απίστευτα συντηρητικό. Όλη η ζωή βασίζεται σε ένα αλφάβητο μόλις τεσσάρων γραμμάτων, τα οποία, όταν είναι διατεταγμένα στη σωστή σειρά, σχηματίζουν πρωτεΐνες. Και όλη η ζωή αποτελείται από ή από πρωτεΐνες. Αυτό σημαίνει λοιπόν ότι ο κώδικας για την κατασκευή μεταξιού σε μια αράχνη είναι γραμμένος ακριβώς στην ίδια γλώσσα με τον κώδικα για την παραγωγή κατσικίσιου γάλακτος.
Από την έλευση της γενετικής μηχανικής, έχουμε καταφέρει να εκμεταλλευτούμε την καθολικότητα αυτού του κώδικα και να αντιγράφουμε και να επικολλάμε κομμάτια DNA από οποιοδήποτε είδος σε οποιοδήποτε άλλο. Ο εντοπισμός της γενετικής βάσης όλων των καρκίνων και των κληρονομικών ασθενειών προήλθε από αυτήν την τεχνολογία: ανθρώπινα ή ποντικίσια γονίδια έχουν συναρμολογηθεί σε βακτήρια, ώστε να μπορούμε να μελετήσουμε και να πειραματιστούμε σε αυτά τα κατεστραμμένα κομμάτια κώδικα. Τώρα, αυτή η τεχνολογία επεξεργασίας έχει προχωρήσει σε βαθμό που όλα τα κομμάτια του κώδικα DNA είναι ουσιαστικά εναλλάξιμα μεταξύ όλων των ειδών. Στην πραγματικότητα, οι φακίδες και οι άλλες αράχνες-κατσίκες δεν βρίσκονται καν στην αιχμή του δόρατος. Ο χαλαρά καθορισμένος τομέας της συνθετικής βιολογίας έχει ενσωματώσει ακόμη πιο ακραίες μορφές γενετικής τροποποίησης.
Τα πιο εντυπωσιακά πρωτοσέλιδα μέχρι στιγμής ήρθαν όταν ο Αμερικανός βιολόγος Craig Venter ανακοίνωσε το 2010 ότι είχε δημιουργήσει την πρώτη συνθετική μορφή ζωής στον κόσμο . Το Synthia, γνωστό και ως Mycoplasma mycoides JCVI-syn 1.0, ήταν ένα κύτταρο του οποίου ο γενετικός κώδικας, αντιγραμμένος και τροποποιημένος από ένα υπάρχον βακτήριο, είχε συναρμολογηθεί όχι από τον γονέα του, αλλά από έναν υπολογιστή. Αυτός ο κώδικας, συμπεριλαμβανομένων λογοτεχνικών αποσπασμάτων και διευθύνσεων ιστοσελίδων, στη συνέχεια ενσωματώθηκε στο εκσπλαχνισμένο πλαίσιο ενός άλλου παρόμοιου κυττάρου και ολόκληρο το κύτταρο εκκινήθηκε. Πράγματι έζησε και δεν είχε ζήσει πριν.
Αλλά το να πούμε ότι είχε «δημιουργήσει ζωή» είναι μια υπερβολή που ο Βέντερ - ένας μάστερ των δημοσίων σχέσεων καθώς και ένας καταξιωμένος επιστήμονας - επέτρεψε να υποδαυλιστεί και ο Τύπος την χαιρέτισε. Είναι πιο ακριβές να πούμε ότι επανεκκίνησε τη ζωή, με στόχο να δημιουργήσει ένα ζωντανό πρότυπο πάνω στο οποίο θα μπορούσαν να χτιστούν νέες γενετικές λειτουργίες. Παρ 'όλα αυτά, παραμένει ένα εκπληκτικό τεχνικό επίτευγμα, που δείχνει την κυριαρχία μας στο DNA. Όχι μόνο μπορούμε να τροποποιήσουμε ένα ή δύο γονίδια, αλλά μπορούμε να παράγουμε αρκετά για να τροφοδοτήσουμε ένα ζωντανό ον.
Οι επιστήμονες που εργάζονται στη συνθετική βιολογία συχνά υιοθετούν μια τυπική, αναγωγική άποψη για το τι κάνουν. Ο καθηγητής Ρον Βάις του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης είναι ένας από τους ιδρυτές αυτού του τομέα, ένας πουριτανός που άρχισε να ασχολείται με τον κώδικα της ζωής ενώ κωδικοποιούσε υπολογιστές. «Αποφάσισα να πάρω αυτά που καταλαβαίνουμε στην πληροφορική και να τα εφαρμόσω στον προγραμματισμό της βιολογίας. Για μένα, αυτή είναι πραγματικά η ουσία της συνθετικής βιολογίας».
Αυτό μπορεί να ακούγεται επιπόλαιο. Οι μορφές ζωής είναι πολύπλοκες σε κάθε επίπεδο. Αν υπάρχει ένα συγκεκριμένο πράγμα που έχουμε μάθει από τα δισεκατομμύρια που δαπανώνται για την ανάγνωση του γενετικού μας κώδικα, είναι ότι η βιολογία είναι ακατάστατη. Οι επιστήμονες συχνά μπερδεύονται από τον αινιγματικό «θόρυβο» στα μόρια που αποτελούν τους ζωντανούς οργανισμούς, μια απρόβλεπτη διακύμανση που βρίσκεται ανάμεσα σε μια ακατανόητη πολυπλοκότητα. Ο Weiss και οι σύντροφοί του στο Ίδρυμα BioBricks θέλουν να εξαλείψουν όλο τον θόρυβο στη βιολογία και να την μετατρέψουν σε καθαρή μηχανική, όπου οι οργανισμοί μπορούν να αντιμετωπίζονται σαν μηχανές και οι εσωτερικές τους λειτουργίες να είναι συστατικά μέρη.
Τα γονίδια έχουν εξελιχθεί κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών για να προσδώσουν επιβίωση στους ξενιστές τους, έχοντας πολύ συγκεκριμένες λειτουργίες. Τυποποιώντας αυτά τα γενετικά στοιχεία σε ένα ηλεκτρονικό μητρώο, ο καθένας μπορεί να τα συνδυάσει με οποιαδήποτε σειρά για να δημιουργήσει βιολογικά κυκλώματα με πλήρως σχεδιασμένο σκοπό. Ακόμα και η γλώσσα που χρησιμοποιείται είναι περισσότερο θέμα ηλεκτρολογίας παρά παραδοσιακής βιολογίας.
«Φανταστείτε ένα πρόγραμμα, ένα κομμάτι DNA που μπαίνει σε ένα κύτταρο και λέει: "Αν είναι καρκίνος, τότε φτιάξτε μια πρωτεΐνη που σκοτώνει το καρκινικό κύτταρο· αν όχι, απλώς φύγετε". Αυτό είναι ένα είδος προγράμματος που είμαστε σε θέση να γράψουμε, να εφαρμόσουμε και να δοκιμάσουμε σε ζωντανά κύτταρα αυτή τη στιγμή». Αυτό που περιγράφει ο Ron Weiss είναι μια μελέτη που δημοσίευσε η ομάδα του το περασμένο φθινόπωρο, η οποία δείχνει ότι, χρησιμοποιώντας τη λογική των κυκλωμάτων υπολογιστών σε συνδυασμό με τα εξαρτήματα BioBricks, είχαν κατασκευάσει ένα κύτταρο δολοφόνο καρκίνου. Η λογική του γενετικού κυκλώματος αρχικά διακρίνει ένα καρκινικό κύτταρο από ένα υγιές κύτταρο χρησιμοποιώντας ένα σύνολο πέντε κριτηρίων. Στη συνέχεια, καταστρέφει το καρκινικό κύτταρο εάν πληρούσε αυτές τις προϋποθέσεις. Αυτή η στόχευση ελεύθερου σκοπευτή είναι το αντίθετο της ασυνάρτητης προσέγγισης της χημειοθεραπείας, η οποία μπορεί να καταστρέψει τόσο τα καρκινικά όσο και τα υγιή κύτταρα με απερίσκεπτη αμέλεια.
Τα τελευταία χρόνια, τα BioBricks έχουν εξελιχθεί σε ένα παγκόσμιο φαινόμενο. Το Μητρώο Τυπικών Βιολογικών Μέρων περιέχει σήμερα χιλιάδες κομμάτια DNA, όλα ελεύθερα διαθέσιμα, και αυτός ο εκδημοκρατισμός της επιστήμης είναι ενσωματωμένος στο ήθος των BioBricks. Κάθε χρόνο, προπτυχιακοί φοιτητές διαγωνίζονται σε έναν διεθνή διαγωνισμό για να σκεφτούν ένα πρόβλημα και να σχεδιάσουν και να κατασκευάσουν τη λύση του, χρησιμοποιώντας μόνο τα μέρη που είναι διαθέσιμα στο μητρώο. Οι Ευρωπαίοι πρωταθλητές του 2011, από το Imperial College London, σχεδίασαν ένα σύστημα για την πρόληψη της διάβρωσης του εδάφους και της μετατροπής της γης σε έρημο. Υπάρχει μια κουλτούρα remix μέσα σε αυτές τις ομάδες. Είναι σοβαρό παιχνίδι (το μεγάλο βραβείο είναι ένα ασημένιο τουβλάκι Lego) και προέρχονται από διαφορετικά υπόβαθρα - μαθηματικά, μηχανική, ακόμη και αστροφυσική - χωρίς περιορισμούς από τους στενά καθορισμένους επιστημονικούς κλάδους στους οποίους έκανα την έρευνά μου στο DNA.
Η ευκολία πρόσβασης σε αυτήν την πρωτοποριακή τεχνολογία είναι εκπληκτική. Το περασμένο καλοκαίρι, στα προάστια του Σάνιβεϊλ της Καλιφόρνια, παρευρέθηκα σε μια συγκέντρωση χομπίστων της συνθετικής βιολογίας το Σαββατοκύριακο, οι οποίοι αυτοαποκαλούνταν «βιο-χάκερ» με το εξαιρετικό όνομα BioCurious . Εκεί, μαθητές λυκείου μάθαιναν για τη βιολογία εισάγοντας φθορίζουσες πρωτεΐνες από μέδουσες βαθέων υδάτων σε βακτήρια για να τα κάνουν να λάμπουν στο σκοτάδι. Το 2009, τρεις επιστήμονες κέρδισαν βραβεία Νόμπελ για αυτήν την εργασία. Ήδη, είναι κυριολεκτικά παιχνιδάκι.
Όπως συμβαίνει με κάθε μεγάλη επανάσταση, υπάρχουν εκείνοι που θα βγάλουν λεφτά αφού ανοίξουν οι πόρτες. Στο άλλο άκρο της κλίμακας από την ουτοπία ανοιχτού κώδικα και ανοιχτής πρόσβασης του BioBricks, αναδύονται εμπορικές επιχειρήσεις συνθετικής βιολογίας. Η τεχνολογία μπορεί να είναι καινούργια, αλλά τα πεδία δεν είναι. Με τη συνθετική βιολογία να μετράει μόνο λίγα χρόνια, οι πιο έντονες περιοχές εμπορευματοποιημένης συνθετικής βιολογίας είναι η παραγωγή καυσίμων και φαρμάκων. Εταιρείες βιοτεχνολογίας της Καλιφόρνια, όπως η LS9 και η Amyris, έχουν επενδύσει εκατομμύρια δολάρια στην ανάπτυξη συνθετικών οργανισμών που θα παράγουν ντίζελ. Στα φουτουριστικά εργαστήριά της στο Emeryville, η Amyris έχει τροποποιήσει τη μαγιά μπύρας έτσι ώστε αντί να ζυμώνει ζάχαρη για την παραγωγή αλκοόλ, το ντίζελ να διαρρέει από κάθε κύτταρο. Αυτό το συνθετικό βιοντίζελ χρησιμοποιείται ήδη για την τροφοδοσία φορτηγών στη Βραζιλία. Η φιλοδοξία της Amyris είναι να επεκταθεί από πιλοτικές μονάδες σε παραγωγή βιομηχανικής κλίμακας. Όταν ρωτάω τον επικεφαλής επιστημονικό διευθυντή Jack Newman αν οραματίζονται το βιοκαύσιμο τους να αντικαταστήσει το φυσικό πετρέλαιο, είναι καχύποπτα διστακτικός: «Θα είμαι ενθουσιασμένος με ένα δισεκατομμύριο λίτρα».
Ένας σημαντικός φόβος έχει λιγότερο να κάνει με την επιστήμη και περισσότερο με την μεταβαλλόμενη ισορροπία οικονομικής δύναμης. Οι τεχνολογικοί φύλακες και ομάδες όπως οι Φίλοι της Γης και ο Όμιλος ETC αρχικά ζήτησαν, χωρίς να είναι ρεαλιστικό, την πλήρη απαγόρευση της συνθετικής βιολογίας, παρόλο που δεν υπήρχε ένας λειτουργικός ορισμός. Η ETC τροποποίησε τη στάση της για να επικεντρωθεί στη βιομηχανοποίηση αυτών των διαδικασιών και, συγκεκριμένα, στο γεγονός ότι οι συνθετικοί οργανισμοί βιοντίζελ χρειάζονται τροφή.
Ο Τζιμ Τόμας, ο οποίος εργάζεται για την ETC, πιστεύει με πάθος ότι ο έλεγχος της παραγωγής καυσίμων απλώς μετατοπίζεται από τη μία ομάδα εταιρικών γιγάντων στην άλλη. «Οι μεγάλες εταιρείες αγοράζουν μικρά κομμάτια γης ώστε να μπορούν να καλλιεργούν ζαχαροκάλαμο και στη συνέχεια τα τροφοδοτούν σε δεξαμενές με συνθετικά μικρόβια για να παράγουν καύσιμα», μου λέει. «Οι συνθετικοί οργανισμοί σε αυτό το σημείο δεν θα έπρεπε να υπάρχουν στο περιβάλλον. Δεν θα έπρεπε να υπάρχουν στη βιομηχανία. Αυτό είναι ανεύθυνο και ακατάλληλο».
Η κουλτούρα της βιολογίας αλλάζει ραγδαία και οι επιστήμονες και το κοινό πρέπει να συμβαδίζουν. Η συνθετική βιολογία έχει τη δυνατότητα να δημιουργήσει μια νέα βιομηχανική επανάσταση. Είναι ίσως η καθοριστική τεχνολογία για τον 21ο αιώνα και συμβαίνει τώρα. Χωρίς έναν ενημερωμένο δημόσιο διάλογο, ο φόβος αυτής της άνευ προηγουμένου και μερικές φορές ανησυχητικής τεχνολογίας μπορεί να εμποδίσει την υπόσχεση που κρύβει για την αλλαγή του κόσμου.
«Η πρόβλεψη είναι πολύ δύσκολη, ειδικά για το μέλλον», όπως είπε κάποτε ο μεγάλος φυσικός Νιλς Μπορ. Αλλά η επιστημονική φαντασία δεν πλησίασε ποτέ την προοπτική που ήρθε με την έλευση της συνθετικής βιολογίας. Τώρα είναι εύκολο να φανταστεί κανείς έναν κόσμο στον οποίο οι σχισμένοι σύνδεσμοί σας αντικαθίστανται με άλλους φτιαγμένους από μετάξι αράχνης που παράγεται από κατσίκες· όπου η ιατρική παρέχεται από ζωντανές προγραμματιζόμενες μηχανές που αναζητούν και καταστρέφουν μόνο τα κύτταρα που προκαλούν την ασθένεια· και όπου θα οδηγείτε ένα αυτοκίνητο που κινείται με ντίζελ που παράγεται από μαγιά μπύρας. Καλώς ήρθατε στο μέλλον.
Ο Άνταμ Ράδερφορντ είναι επιστημονικός συγγραφέας και παρουσιαστής.
·
Αυτό είναι το αρχείο του The Observer έως τις 21/04/2025. Το The Observer ανήκει πλέον στην Tortoise Media και λειτουργεί από αυτήν.
https://www.theguardian.com/science/2012/jan/14/synthetic-biology-spider-goat-genetics
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου