Marraskuussa 2017 brittiläinen Internet -julkaisu The Independent julkaisi artikkelin Yhdysvaltain puolustusministeriön kehittyneiden tutkimusprojektiviraston (DARPA) uudesta synteettisen biologian ohjelmasta, Advanced Plant Technologies (APT). Sotilasosasto aikoo luoda geneettisesti muunnettuja leviä, jotka voivat toimia itseään ylläpitävinä antureina kerätäkseen tietoja olosuhteissa, joissa perinteisten tekniikoiden käyttö on mahdotonta. Kuinka realistinen tämä on ja miten se uhkaa ihmiskuntaa?
Oletetaan, että kasvien luonnollisia kykyjä voidaan käyttää asiaankuuluvien kemikaalien, haitallisten mikro -organismien, säteilyn ja sähkömagneettisten signaalien havaitsemiseen. Samaan aikaan genomin muuttaminen antaa armeijalle mahdollisuuden hallita ympäristön tilaa eikä vain. Tämä puolestaan mahdollistaa laitosten reaktion etäseurannan olemassa olevilla teknisillä keinoilla.
Kuuliaiset virukset
APT -ohjelmapäällikön Blake Bextinen mukaan DARPAn tässä tapauksessa tavoitteena on kehittää tehokas uudelleenkäytettävä järjestelmä erilaisten biologisten alustojen suunnitteluun, luomiseen ja testaamiseen, joilla on erittäin mukautettavat ominaisuudet, joita voidaan soveltaa monenlaisiin skenaarioihin.
Kunnioitetaan amerikkalaisia tiedemiehiä ja Yhdysvaltain armeijan osastoa, joka edistää aktiivisesti synteettisen biologian kehittämistä. Samalla panemme merkille, että viime vuosien merkittävä edistys, jonka odotettujen tulosten pitäisi olla suunnattu ihmiskunnan hyödyksi, on luonut täysin uuden ongelman, jonka seuraukset ovat arvaamattomia ja arvaamattomia. On käynyt ilmi, että Yhdysvalloilla on nyt tekninen kyky suunnitella keinotekoisia (synteettisiä) mikro -organismeja, joita ei ole luonnossa. Tämä tarkoittaa, että puhumme uuden sukupolven biologisista aseista (BW).
Jos muistatte, viime vuosisadalla Yhdysvalloissa tehtiin intensiivistä tutkimusta BW: n kehityksestä sekä saadakseen vaarallisten tartuntatautien aiheuttajien kantoja ihmisillä, joilla on muuttuneet ominaisuudet (voittaa erityisimmuniteetti, polyantibioottiresistenssi, lisääntynyt patogeenisyys), että kehittämään tunnistamis- ja suojatoimenpiteet. Tämän seurauksena geneettisesti muunnettujen mikro -organismien osoitus- ja tunnistamismenetelmiä on parannettu. On kehitetty järjestelmiä luonnollisten ja muunnettujen bakteerien aiheuttamien infektioiden ehkäisemiseksi ja hoitamiseksi.
Ensimmäiset yhdistelmä -DNA -tekniikoiden ja -tekniikoiden käyttöä koskevat kokeet tehtiin jo 70 -luvulla, ja ne oli omistettu luonnonkantojen geneettisen koodin muokkaamiselle sisällyttämällä niiden genomiin yksittäisiä geenejä, jotka voivat muuttaa bakteerien ominaisuuksia. Tämä avasi tutkijoille mahdollisuuksia ratkaista tärkeitä ongelmia, kuten biopolttoaineiden, bakteerisähkön, lääkkeiden, diagnostisten lääkkeiden ja monidiagnostiikka-alustojen, synteettisten rokotteiden jne. Tuotanto. Esimerkki tällaisten tavoitteiden onnistuneesta toteuttamisesta on bakteerin luominen joka sisältää yhdistelmä -DNA: ta ja tuottaa synteettistä insuliinia …
Mutta on myös toinen puoli. Vuonna 2002 elinkelpoisia polioviruksia syntetisoitiin keinotekoisesti, mukaan lukien ne, jotka olivat samankaltaisia kuin Espanjan flunssan taudinaiheuttaja, joka vaati kymmeniä miljoonia ihmishenkiä vuonna 1918. Vaikka tällaisiin keinotekoisiin kantoihin perustuvia tehokkaita rokotteita yritetään luoda.
Vuonna 2007 J. Craig Venterin tutkimuslaitoksen (JCVI, USA) tutkijat pystyivät ensimmäistä kertaa kuljettamaan yhden bakteerilajin (Mycoplasma mycoides) koko genomin toiseen (Mycoplasma capricolum) ja osoittivat uuden mikro -organismin elinkelpoisuuden. Tällaisten bakteerien synteettisen alkuperän määrittämiseksi niiden genomiin viedään yleensä markkereita, niin sanottuja vesileimoja.
Synteettinen biologia on voimakkaasti kehittyvä alue, joka edustaa laadullisesti uutta askelta geenitekniikan kehityksessä. Useiden geenien siirtämisestä organismien välillä ainutlaatuisten biologisten järjestelmien suunnitteluun ja rakentamiseen, joita ei ole luonnossa ja joilla on "ohjelmoituja" toimintoja ja ominaisuuksia. Lisäksi genominen sekvensointi ja eri mikro -organismien täydellisten genomien tietokantojen luominen mahdollistavat nykyaikaisten strategioiden kehittämisen minkä tahansa mikrobin DNA -synteesille laboratoriossa.
Kuten tiedätte, DNA koostuu neljästä emäksestä, joiden järjestys ja koostumus määräävät elävien organismien biologiset ominaisuudet. Nykyaikainen tiede sallii synteettiseen genomiin "luonnotonta" emästä, jonka toimintaa solussa on erittäin vaikea ohjelmoida etukäteen. Ja tällaisia kokeita "lisäämisestä" tuntemattomien DNA -sekvenssien keinotekoiseen genomiin, joilla on tuntemattomia toimintoja, tehdään jo ulkomailla. Yhdysvaltoihin, Iso -Britanniaan ja Japaniin on perustettu monialaisia synteettistä biologiaa käsitteleviä keskuksia, joissa työskentelee eri erikoisuuksien tutkijoita.
Samalla on selvää, että nykyaikaisten metodologisten tekniikoiden käyttö lisää todennäköisyyttä "vahingossa" tai tahallisesti tuottaa ihmiskunnalle tuntemattomien biologisten aseiden kimeerisiä aineita täysin uudenlaisilla patogeenisuustekijöillä. Tältä osin nousee esiin tärkeä näkökohta - tällaisten tutkimusten biologisen turvallisuuden varmistaminen. Useiden asiantuntijoiden mukaan synteettinen biologia kuuluu toiminta -alaan, jolla on suuria riskejä uusien elinkelpoisten mikro -organismien rakentamisessa. Ei voida sulkea pois mahdollisuutta, että laboratoriossa syntyneet elämänmuodot voivat paeta koeputkesta, muuttua biologisiksi aseiksi, ja tämä uhkaa olemassa olevaa luonnon monimuotoisuutta.
Erityistä huomiota olisi kiinnitettävä siihen, että synteettistä biologiaa koskevissa julkaisuissa ei valitettavasti ole ilmennyt toista tärkeää ongelmaa, nimittäin keinotekoisesti luodun bakteer genomin vakauden säilyttämistä. Mikrobiologit ovat hyvin tietoisia spontaanien mutaatioiden ilmiöstä, joka johtuu geenin muutoksesta tai häviämisestä (poistamisesta) bakteerien ja virusten genomissa, mikä johtaa muutokseen solun ominaisuuksissa. Luonnollisissa olosuhteissa tällaisten mutaatioiden esiintymistiheys on kuitenkin pieni ja mikro -organismien genomille on ominaista suhteellinen vakaus.
Evoluutioprosessi on muokannut mikrobien monimuotoisuutta vuosituhansien ajan. Nykyään koko perheiden, sukujen ja bakteerien ja virusten luokittelu perustuu geneettisten sekvenssien vakauteen, mikä mahdollistaa niiden tunnistamisen ja määrittää tietyt biologiset ominaisuudet. Ne olivat lähtökohtana sellaisten nykyaikaisten diagnostisten menetelmien luomiselle, kuten mikro-organismien proteiini- tai rasvahappoprofiilien määrittäminen käyttäen MALDI-ToF-massaspektrometriaa tai kromimassaspektrometriaa, kullekin mikrobille ominaisten DNA-sekvenssien tunnistaminen PCR-analyysillä jne. Samaan aikaan "kimeeristen" mikrobien synteettisen genomin stabiilisuus on tällä hetkellä tuntematon, ja on mahdotonta ennustaa, kuinka paljon pystyimme "pettämään" luonnon ja evoluution. Siksi on hyvin vaikeaa ennustaa seurauksia, jotka aiheutuvat tällaisten keinotekoisten mikro -organismien vahingossa tai tahallisesta tunkeutumisesta laboratorion ulkopuolelle. Jopa luotun mikrobin "vaarattomuudella" sen vapautuminen "valoon" olosuhteissa, jotka ovat täysin erilaiset kuin laboratorio, voi johtaa lisääntyneeseen muuttuvuuteen ja uusien varianttien muodostumiseen, joilla on tuntemattomia, mahdollisesti aggressiivisia ominaisuuksia. Elävä esimerkki tästä asemasta on keinotekoisen cynthia -bakteerin luominen.
Kuolema pullossa
Cynthia (Mycoplasma laboratorium) on laboratoriossa johdettu synteettinen mykoplasman kanta. Se kykenee itsenäiseen lisääntymiseen, ja sen tarkoituksena oli ulkomaisten tiedotusvälineiden mukaan poistaa öljyonnettomuuden seuraukset Meksikonlahden vesillä absorboimalla saastuminen.
Vuonna 2011 bakteerit laukaistiin valtameriin tuhoamaan öljyvuodot, jotka uhkaavat maapallon ekologiaa. Tämä ihottuma ja huonosti laskettu päätös muuttui pian vakaviksi seurauksiksi - mikro -organismit pääsivät hallitsematta. On raportoitu kauheasta sairaudesta, jota toimittajat kutsuvat siniseksi ruttoksi ja joka aiheuttaa eläimistön sukupuuttoa Meksikonlahdella. Samaan aikaan kaikki julkaisut, jotka aiheuttivat paniikkia väestössä, kuuluvat aikakauslehtiin, kun taas tieteelliset julkaisut haluavat olla hiljaa. Tällä hetkellä ei ole suoraa tieteellistä näyttöä (tai ne on tahallisesti piilotettu) siitä, että tuntematon kuolemaan johtava sairaus olisi aiheuttanut Cynthia. Savua ilman tulta ei kuitenkaan ole, joten Meksikonlahden ekologisen katastrofin todetut versiot vaativat tarkkaa huomiota ja tutkimusta.
Oletetaan, että öljytuotteiden imeytymisprosessissa synthia on muuttunut ja laajentanut ravitsemuksellisia vaatimuksia sisällyttämällä eläinproteiinit "ruokavalioon". Jouduttuaan mikroskooppisiin haavoihin kalojen ja muiden merieläinten kehossa, se leviää verenkierron kautta kaikkiin elimiin ja järjestelmiin, syövyttäen kirjaimellisesti kaiken tiellään lyhyessä ajassa. Vain muutaman päivän kuluttua tiivisteiden iho peittyy haavaumilla, vuotaa jatkuvasti ja sitten täysin mätä. Valitettavasti on raportoitu kuolemaan johtaneista sairaustapauksista (joilla on sama oireyhtymä) ja ihmisistä, jotka uivat Meksikonlahdella.
Olennainen seikka on se, että synthian tapauksessa tautia ei voida hoitaa tunnetuilla antibiooteilla, koska "vesileimojen" lisäksi antibakteerisia lääkkeitä vastustavia geenejä lisättiin bakteerien genomiin. Jälkimmäinen herättää kysymyksiä ja yllätyksiä. Miksi alkuperäinen saprofyyttinen mikrobi, joka ei kykene aiheuttamaan sairauksia ihmisille ja eläimille, tarvitsee antibioottiresistenssigeenejä?
Tältä osin tämän tartunnan virkamiesten ja kirjoittajien hiljaisuus näyttää ainakin oudolta. Joidenkin asiantuntijoiden mukaan tragedian todellinen laajuus hallitustasolla on salassa. On myös ehdotettu, että syntetian käytön tapauksessa puhumme laajan kirjon bakteriologisten aseiden käytöstä, mikä uhkaa mannertenvälisen epidemian syntymisen. Samaan aikaan paniikin ja huhujen hälventämiseksi Yhdysvalloilla on koko arsenaali nykyaikaisia menetelmiä mikro -organismien tunnistamiseksi, eikä tämän tuntemattoman infektion etiologisen tekijän määrittäminen ole vaikeaa. Ei tietenkään voida sulkea pois mahdollisuutta, että tämä johtuu öljyn suorasta vaikutuksesta elävään organismiin, vaikka taudin oireet osoittavat enemmän sen tarttuvaa luonnetta. Toistamme kuitenkin kysymyksen, joka vaatii selvyyttä.
Luonnollinen huoli monien venäläisten ja ulkomaisten tutkijoiden hallitsemattomasta tutkimuksesta. Riskin vähentämiseksi ehdotetaan useita suuntauksia - henkilökohtaisen vastuun ottamista kehityksestä, jolla ei ole ohjelmoitavia tuloksia, tieteellisen lukutaidon lisäämistä ammatillisen koulutuksen tasolla ja laajaa tietoisuutta synteettisen biologian saavutuksista tiedotusvälineiden kautta. Mutta onko yhteisö valmis noudattamaan näitä sääntöjä? Esimerkiksi pernarutto -itiöiden ottaminen pois yhdysvaltalaisesta laboratoriosta ja lähettäminen kirjekuoressa epäilee valvonnan tehokkuutta. Lisäksi nykyaikaiset mahdollisuudet huomioon ottaen helpotetaan bakteerien geneettisten sekvenssien tietokantojen saatavuutta, mukaan lukien erityisen vaarallisten infektioiden aiheuttajat, DNA -synteesitekniikat ja keinotekoisten mikrobien luomisen menetelmät. On mahdotonta sulkea pois sitä, että hakkerit saavat luvattoman pääsyn näihin tietoihin myymällä ne myöhemmin asianomaisille osapuolille.
Kuten kokemus Cynthian "käynnistämisestä" luonnonoloissa osoittaa, kaikki ehdotetut toimenpiteet ovat tehottomia eivätkä takaa ympäristön biologista turvallisuutta. Lisäksi ei voida sulkea pois mahdollisuutta, että keinotekoisen mikro-organismin tuonnilla luontoon voi olla pitkäaikaisia ekologisia seurauksia.
Ehdotetut valvontatoimenpiteet - laaja tiedotusvälineiden tietoisuus ja tutkijoiden lisääntynyt eettinen vastuu keinotekoisten mikro -organismien luomisessa - eivät ole vielä rohkaisevia. Tehokkain on synteettisten elämänmuotojen biologisen turvallisuuden ja niiden seurantajärjestelmän kansainvälinen ja kansallinen tasoinen lainsäädännöllinen sääntely uuden riskinarviointijärjestelmän mukaisesti, johon pitäisi sisältyä kattava, kokeelliseen näyttöön perustuva tutkimus synteettisen biologian ala. Mahdollinen ratkaisu voisi olla myös kansainvälisen asiantuntijaneuvoston perustaminen sen tuotteiden käytön riskien arvioimiseksi.
Analyysi osoittaa, että tiede on saavuttanut aivan uudet rajat ja aiheuttanut odottamattomia ongelmia. Tähän asti vaarallisten aineiden osoittamis- ja tunnistamisjärjestelmillä on pyritty niiden havaitsemiseen tiettyjen antigeenisten tai geneettisten merkkiaineiden tunnistamisen perusteella. Mutta kun luodaan kimeerisiä mikro -organismeja, joilla on erilaisia patogeenisyystekijöitä, nämä lähestymistavat ovat tehottomia.
Lisäksi tällä hetkellä kehitetyt suunnitelmat erityisten ja hätätilanteiden ennaltaehkäisyyn, vaarallisten infektioiden etiotrooppiseen hoitoon voivat myös osoittautua hyödyttömiksi, koska ne lasketaan tunnetulle taudinaiheuttajalle, vaikka käytettäisiin muunnettuja vaihtoehtoja.
Ihmiskunta on tietämättään astunut biologisen sodankäynnin tielle tuntemattomilla seurauksilla. Tässä sodassa ei ehkä ole voittajia.
