Staš Zgonik

22. 6. 2010  |  Mladina 21  |  Družba

Umetno življenje? No ja ...

Kaj je prinesla prva oživitev umetno ustvarjenega genoma

J. Craig Venter (levo) in sodelavec Hamilton Smith, ponosna starša

J. Craig Venter (levo) in sodelavec Hamilton Smith, ponosna starša
© icvi

»Ustvarjeno umetno življenje. Smo postali bogovi?« Takole nekako bi bil videti generični naslov za medijska poročila preteklih nekaj dni, ki so obravnavala stvaritev prvega organizma z umetno dedno zasnovo, s sinteznim (in ne sintetičnim, kot bi lahko sklepali iz angleškega izraza »synthetic«) genomom, ustvarjenim iz kemikalij v laboratoriju. »Oče« tega prvega umetnega organizma, bakterije, je znameniti genetik dr. Craig Venter oziroma njegov inštitut JCVI. A ta dosežek vsekakor ni razlog za pričakovanje novega vesoljnega potopa ali prihoda antikrista. In ni začetek scenarija za film o koncu sveta, kot ga poznamo. Je le logičen, pričakovan in nujen korak na poti do razumevanja in obvladovanja osnov življenja. Cilj pa je še precej daleč.
Kaj točno je uspelo Venterju in sodelavcem? Določili so celotno gensko zaporedje bakterije Mycoplasma mycoides, sicer znane po tem, da povzroča vnetje mlečnih žlez pri kozah, nato pa so ga, z nekaterimi dodatki, poustvarili v laboratoriju in ga vstavili v sorodno bakterijo Mycoplasma capricolum, ki so ji pred tem odstranili njen lastni genom. Bakterija pa je prevzela obnašanje in lastnosti, zapisane v umetno ustvarjenem genomu, enako tudi njeni »potomci«. Postala je Mycoplasma mycoides. V celoti umetno ustvarjen genom je na novo zagnal celične procese v bakteriji. Ta je dobila nov operacijski sistem. Ki ga je izdelal (prepisal) in vanjo vnesel človek.
Ustvarjanje genov v laboratorijih ni nova tehnologija. Znanstveniki danes kar prek spleta naročajo genska zaporedja, ki si jih želijo, specializirana podjetja pa jim jih pošiljajo po pošti. A na novo izdelati in sestaviti celoten genski zapis je kljub vsemu dolgotrajna in draga naloga. Venter s sodelavci je menda potreboval 10 let in 40 milijonov dolarjev. Brez nepredvidenih zapletov bi bili sicer obe številki precej manjši.
Postopki, uporabljeni pri tem dejanju, prav tako niso novi, nova je le združitev teh postopkov. Venter je z ekipo že pred nekaj leti uspešno prenesel genom ene bakterije v drugo. A to pomeni samo prekladanje iz ene škatle v drugo. Prav tako jim je že uspelo ustvariti v celoti umetno izdelan, sintezni genom. A sam genom nima nobene vrednosti, če se ni sposoben izraziti in prenesti na naslednje generacije. Zdaj so oba postopka združili. In dobili smo »Synthio«, kot so poimenovali bakterijo s sinteznim genomom. Pa je to res to, čemur lahko rečemo umetno življenje?
Niti ne. Bakterija s sinteznim genomom je v svojem bistvu povsem enaka svoji naravni sorodnici. »Če samo prepišeš genom, s tem ne zveš česa bistveno novega. Lahko ga tudi kloniraš,« pravi dr. Roman Jerala s Kemijskega inštituta. Namesto da bi genski zapis fotokopirali, so ga torej prepisali na roko. Za umetno življenje bi po njegovem veljala šele sinteza genoma, ki bi ga brez prepisovanja sestavili popolnoma od začetka in bi bil čisto drugačen od organizmov, kakršne poznamo danes.
Še en razlog za dvom o umetnem življenju je to, da so sintezni genom vstavili v celico, ki je že obstajala, lupino. Življenje torej ni nastalo samo od sebe, ampak ob pomoči naravnega gostitelja. To priznava tudi Venter. »Ustvarili smo novo celico. Živa je. Nismo pa ustvarili življenja iz nič,« je dejal v intervjuju za CNN. Iz nič ustvariti življenje je pač, vsaj z današnjim znanjem, nemogoče. Vsaj pri takem življenju, kot ga poznamo danes, meni dr. Jerala. »Prvi ''organizmi'' so bili najbrž neki skupki kemijskih reakcij, ki so se dogajale v nekem zaprtem sistemu. Določiti mejo med življenjem in neživim sistemom je zelo težko.«
Po mnenju dr. Jerale pri dosežku ne gre za velik znanstveni preskok, temveč bolj za tehnični napredek, ki pa je bil glede na dosežke in napovedi minulih let tako rekoč le še vprašanje časa. So pa opravili gigantsko delo, priznava. »To je predvsem zahteven projekt, ki vključuje avtomatizacijo in masovnost, kakršni sta značilni za Venterja. Da pa bi z njim bistveno prispeval k razumevanju delovanja genoma, se mi ne zdi.« Z njim se načelno strinja tudi dr. Marko Dolinar z ljubljanske Fakultete za kemijo in kemijsko tehnologijo. »Rezultat je pričakovan, ne pomeni pa, da ni prelomen. Morda sicer bolj psihološko kot glede znanstvene vrednosti, saj večinoma ponavlja rezultate, ki so že bili objavljeni.« Po njegovih besedah nihče ni dvomil, da je mogoče sestaviti sintezni genom, ki bi bil dolg milijon nukleotidnih parov, je pa res, da so se spraševali, ali DNK morda za uspešno delovanje v celici ne potrebuje še česa drugega. »Številni so menili, da je problematičen metilacijski vzorec na DNK, ki pomeni dodatno informacijo k tisti, ki jo daje samo zaporedje nukleotidov (in vpliva na izražanje genov op. a.). No, teh dvomov zdaj vsaj v bakterijskem svetu verjetno ne bo več.«
Kako pa je s praktično uporabnostjo sestavljanja sinteznih genomov? Venter napoveduje nove možnosti za razvijanje naprednejših mikroorganizmov za proizvodnjo cepiv, goriv, novih materialov, za spopadanje z onesnaženostjo okolja. Vendar Jerala meni, da bomo vsaj še kakšno desetletje povsem dobro shajali s sedanjo tehnologijo genskega spreminjanja naravnih genskih zapisov in da ne bo nobene potrebe po grajenju v celoti sinteznih genomov. Če gre namreč za spremembe, ki ne vključujejo ravno predelave polovice genoma, potem je veliko laže spreminjati genom, ki že obstaja, kot pa ga sintetizirati na novo. »V sintezni biologiji imate dva postopka. Prvi je, da vzamete avto, ki je že narejen, in ga sfrizirate, drugi pa, da ga začnete sestavljati od začetka. To je zelo težko in takšni modeli se ne morejo primerjati z modeli, ki so se razvijali milijarde let. Trajalo bo desetletja, preden ga boste izpopolnili. Že narejenega pa lahko hitro izboljšate,« pravi Jerala. Za zdaj bomo tako najverjetneje ostali osredotočeni na spreminjanje organizmov, ki že obstajajo. »Če pa bo sinteza genomov postala rutinska tehnologija, če bo avtomatizirana, potem bi se lahko kaj spremenilo. Če bi imeli možnost gensko zaporedje vtipkati v računalnik, roboti pa bi vam ''sestavili'' organizem z želenimi lastnostmi, bi bilo to nekaj drugega. Sedaj nas pri tem poleg tehnologije omejuje tudi naše razumevanje.« Če ne vemo, kakšna je funkcija vsakega sestavnega dela, lahko traja večno, preden odpravimo vse napake in preverimo astronomsko število možnih kombinacij, opozarja. Oziroma, kot njegovo avtomobilsko prispodobo dopolnjuje Dolinar: »Zdaj v praksi vemo, kaj vse sestavlja avto, da se premika, ne vemo pa, katere sestavne dele je treba skombinirati, da bo deloval hitro, poceni in varno.« Ali, če uporabimo še eno prispodobo, tokrat genetika dr. Georgea Churcha s Harvarda: »Natisniti starodavno besedilo še ne pomeni obvladati jezika, v katerem je napisano.«
Glede na to, da »Synthia« ni tako zelo revolucionaren dosežek, se tudi etična vprašanja ne zdijo prehuda. Sploh na ravni enoceličnih organizmov ni po mnenju dr. Jerale nobenih resnih etičnih in regulatornih težav. »Spremembe v genomu bakterije, ki jih je naredil Venter, bi bilo mogoče veliko hitreje narediti s tehnologijo genskega spreminjanja, ki je že široko uveljavljena.« Do etičnih vprašanj po njegovem pridemo predvsem pri razmišljanju o spreminjanju genoma človeka in sproščanju spremenjenih organizmov v okolje. »Daleč od tega, da se igramo boga.«
Nelagodje, kot pri vsaki novi tehnologiji, povzročajo tudi varnostna vprašanja. Kako preprečiti, da bi nastali patogeni mikroorganizmi, ki bi bili hujši od danes znanih? Grožnja ni nič hujša kot pri znanih organizmih, je prepričan dr. Jerala. »V naravi je toliko izjemno patogenih mikroorganizmov, da menim, da bi se umetno narejeni težko primerjali z njimi. ''Synthia'' je zelo betežna in je treba več tednov lepo skrbeti zanjo, da zrastejo mikroskopske kolonije. Vsekakor bi bilo tudi pri ustvarjanju patogenih organizmov lažje graditi na že znanem organizmu kot pa poskusiti zgraditi popolnoma novega.« Če oziroma ko bo neki organizem s sintetičnim genomom postal komercialno uporaben, bo po mnenju dr. Martina Fusseneggerja z inštituta ETH v Zürichu tako ali tako najverjetneje zaprt v posebnih proizvodnih okoljih. »Če bi se tak organizem kdaj znašel v naravnem ekosistemu, bi naenkrat dobil naravne tekmece, na konkurenco pa ne bi bil pripravljen,« je dejal za revijo Nature. Venter ima na pomisleke o varnosti zelo prepričljiv odgovor. »Večina ljudi se strinja, da nova tehnologija prinaša majhno povečanje možnosti za škodljive učinke. Hkrati pa pomeni eksponentno povečanje možnosti za morebitne nove pridobitve v korist človeštva.«

 

Zakup člankov

Celoten članek je na voljo le naročnikom. Če želite zakupiti članek, je cena 3,7 EUR. S tem nakupom si zagotovite tudi enotedenski dostop do vseh ostalih zaklenjenih vsebin. Kako do tedenskega zakupa?

Pošljite SMS s vsebino MLADINA2 na številko 7890 in prejeto kodo prepišite v okvirček ter pritisnite na gumb pošlji

 
Nakup prek telefona je mogoč pri operaterjih Telekomu Slovenije in A1.

Članke lahko zakupite tudi s plačilnimi karticami ali prek storitve PayPal

  • Tedenski zakup ogleda člankov
    3,7 €

Za daljše časovne zakupe se splača postati naročnik Mladine.

  • Mesečna naročnina, ki jo je mogoče kadarkoli prekiniti, znaša že od 14 EUR dalje:

Pisma bralcev pošljite na naslov pisma@mladina.si. Minimalni pogoj za objavo je podpis z imenom in priimkom ter naslov. Slednji ne bo javno objavljen.