Kodėl sintetinė biologija pakeis pasaulį? (Video)

Egzistuoja daugybė sintetinės biologijos taikymo sričių, tačiau daugiausia dėmesio pritraukia medicinos ir medžiagų mokslai, energetika ir informacinės technologijos.  Sintetinė biologija per pastarąjį dešimtmetį nuėjo ilgą kelią. Ji daugiau nelaikoma tik dar viena Žmogaus genomo projekto atšaka ir yra pripažįstama kaip sparčiai kintanti biotechnologijų sritis, kuri ateityje pakeis mums įprastus energijos generavimo, vaistų, medžiagų ir kompiuterių gamybos principus. Ši sritis sulaukia vis didesnio mokslininkų ir politikų dėmesio, vis didesnių investicijų iš įvairiausių kompanijų, į kurių tarpą patenka tokie gigantai kaip NASA ir Pentagonas.

MIT biotechnologijų inžinieriaus Endy Drew nuomone, sintetinės biologijos tikslas yra transformuoti biologiją iš mokslo į inžinerinę platformą. Idealiu atveju tokia platforma turėtų turėti standartizuotą instrukciją, standartizuotą "detalių" rinkinį ir konkrečias naudojimosi procedūras, kad ateityje įmonės galėtų šį įrankį naudoti, kurdamos ir testuodamos naujus produktus. Kai kuriais atvejais tokios platformos bus pagrįstos žiniomis, surinktomis kuriant ir analizuojant sintetinius organizmus. Žinoma, šie organizmai vargu ar įgaus trigalvių gatvėmis bėgiojančių beždžionių formą. Daugumoje atvejų tai bus tik vos kelias valandas išgyventi galintys vienaląsčiai organizmai, kuriems papildomai greičiausiai dar teks sudaryti  tinkamas gyventi sąlygas.

Tačiau egzistuoja visai pagrįstų rūpesčių dėl sintetinės biologijos saugumo ir etikos. Genetinės inžinerijos atveju, kai, pavyzdžiui, sukuriami pesticidams ir herbicidams atsparūs augalai arba ožkos "priverčiamos" savo piene gaminti žmogui reikalingus baltymus, problemų apstu. Tuo tarpu sintetinė biologija suteikia potencialias galimybes sukonstruoti daug galingesnius ir tuo pačiu daug problematiškesnius organizmus "nuo nulio". Dar 2002 metų liepą Niujorko valstijos universiteto mokslininkai paskelbė, jog jiems pavyko susintetinti mirtiną ir užkrečiamą poliomielito virusą. Šis įvykis buvo gausiai kritikuojamas tiek mokslininkų, tiek etikos žinovų. Tuo pačiu jis žymėjo pirmą atvejį, kada organizmas buvo sukurtas naudojant tik "statybines" medžiagas ir "gamybos" procedūras. Kompanijos SUNY mokslininkai tada teigė, jog jie tokiu darbu norėjo parodyti, kaip yra paprasta "sukonstruoti gyvybę" - ir kad lygiai taip pat paprastai teroristai galėtų sukonstruoti naujos kartos bioginklus. 

Sintetinė biologija taip pat užtikrina galimybę sukurti dirbtines gyvybės formas, kurių modelis nėra paremtas kokiais nors gamtiniais analogais. Tokių organizmų praktinė nauda ir keliamas pavojus būtų visiškai nežinomi ir nustatomi nebent eksperimentiškai, o ne teoriškai. Bioetika šiuo metu negali pateikti vienareikšmių rekomendacijų, kaip sudaryti organizmus iš pavienių genų, užtikrinant saugumą mums patiems.

“Mes kalbame apie inžinerinį biologinių sistemų ir organizmų kūrimą. Egzistuoja rizika, jog kažkas gali rasti būdų, kaip pritaikyti tokią technologiją kenkėjiškais tikslais, ir natūraliai kils klausimų, ar tai yra etiška ir tikrai naudinga visuomenei, o ne tik mokslinė garbė ir pelnas įmonėms. Aš nemanau, kad taip yra, tačiau kaip mes galime visuomenės nepasitikėjimą ir baimes pakeisti pasitikėjimu ir pritarimu? Rizikos visgi yra", sako E. Drew. Mokslininkas kartu su kolegomis šiuo metu kuria galimų keisti genų biblioteką, padeda kitiems suvokti etines jų atliekamo darbo pasekmes ir analizuoja dilemas, kurias neišvengiamai sukuria nauja mokslo sritis. Prieš šešerius metus jis padėjo suorganizuoti pirmąją sintetinei biologijai skirtą konferenciją, kuri vyko Masačūsetso technologijų institute (MIT).

Gaunami nauji tyrimų duomenys ir geri ketinimai - puiku. Tačiau, norint užtikrinti tikrą sintetitės biologijos sėkmę, reikia kažko daugiau. E. Drew nuomone, reikalingas tvirtas pagrindas, kurį sudarytų organizaciniai principai, skaidrumas, visuomenės švietimas, teisiniai, komerciniai ir informacijos sklaidos aspektai, kurių neišvengiamai prireiks, šiai sričiai įgaunant pagreitį. "Daugelis žmonių šiuo klausimu arba užkasa savo galvas į smėlį, arba skraidžioja padebesiais. Nežinau, ar mums reikalinga dar viena Asilomar konferencija", sako Endy, minėdamas 1975 metais įvykusią konferenciją, kurios metu buvo aptarinėjami ir nustatomi darbo su rekombinuojančiomis DNR principai ir etika, apibrėžę modernios biotechnologijų pramonės raidą. "Tačiau esu įsitikinęs, jog niekada ne per anksti pradėti kalbėti apie šiuos dalykus".

"Plytų" biblioteka

Sintetinė biologija faktiškai gyvuoja jau kelis dešimtmečius. Asilomar konferencijos metu diskutuota transgeninė inžinerija, tam tikra prasme, yra rudimentinė sintetinės biologijos forma. Tačiau didžiausia "kaitra" prasidėjo 2003 metais, kai vienas iš žmogaus genomo sudarymo pradininkų Kreigas Venteris (J. Craig Venter) paskelbė, jog vos per dvi savaites sukūrė sintetinį save replikuoti sugebantį virusą. Venteris tada bandė (ir tikriausiai tebebando) sukurti paprastą mikroorganizmą, kuris galėtų suvartoti nepaprastai didelį anglies dioksido kiekį. Tikslas - autonominė atsinaujinanti CO₂ filtravimo sistema, kuriai niekada nereikia keisti sudedamųjų dalių ar papildyti kuro šaltinio. Taip pat 2003 metais NASA Astrobiologijos instituto mokslininkai oficialiai palaikė idėją, jog sintetinė biologija galėtų padėti ieškoti gyvybės požymių Marse ir kitose planetose.

Tais pačiais metais mokslininkai sukonstravo pirmąją genetinę sistemą, naudodami "6 raidžių genetinę abėcėlę". Natūrali genetinė "abėcėlė" susideda tik iš 4 "raidžių" -  nukleobazių adenino (A), guanino (G), citozino (C) ir timino (T). (timiną RNR pakeičia uracilas (U).  Tuo tarpu analogo gamtoje neturinti biostruktūra galėjo vykdyti normalią polimerazės grandininę reakciją (PGR), t.y. galėjo kurti savo DNR kopijas. Šis mokslo proveržis padėjo pagrindus dirbtinių genų sričiai - genų, kurie imituoja natūralius, arba atlieka visiškai naujas funkcijas.

Savo ruožtu E. Drew kartu su kolegomis maždaug tuo pat metu pradėjo kurti vadinamųjų "bioplytų" biblioteką. Ši duomenų bazė yra atvira visiems - mokslininkai ir studentai gali laisvai ja naudotis, preliminariai susidarydami nuomonę apie tai, kokius organizmus būtų galima sukurti (tikslingai arba atsitiktinai) naudojant vienokius arba kitokius "statybinius" komponentus. Toks modulinis požiūris specialistų teigimu sintetinę biologiją daro panašią į inžinerijos sritį, kadangi sudaroma galimybė dirbti su standartizuotų komponentų ir sistemų visuma.

Tačiau Endy užsispyrimas grumtis su etiniais ir socialiniais sintetinės biologijos galvosūkiais jam teikia ne ką mažesnį pripažinimą nei jo techninis darbas. Išties labai nedaug mokslininkų ryžtasi šiuos klausimus aptarinėti su visuomene ir visuomenės informavimo priemonėmis. "Mokslininkai dažnai į tokius žmones žvelgia paniekinamai, manydami, jog tai - eilinis viešųjų ryšių triukas", pažymi Štutgarto universiteto mokslininkas Ortvinas Renas (Ortwin Renn). 

"Kai kurie manęs klausia, ar nekeliame problemų lygioje vietoje", sako Endy. "Žmonėms reikia suprasti, jog kol kas mes neturime atsakymų į kai kuriuos vienus svarbiausių klausimų, pavyzdžiui: kokios naudingiausios ir pelningiausios taikymo sritys? Kas kontroliuos intelektinę nuosavybę? Kas užtikrins, jog technologija nebūtų naudojama piktais tikslais? Nuo ko tada mums pradėti šviesti visuomenę apie sintetinės biologijos riziką ir naudą? Nežiūrint į tai, aš išties noriu pamatyti, kiek ši sritis gali nužengti į priekį", priduria tyrinėtojas.