Pentagono karinių mokslinių tyrimų padalinys DARPA sintetinės biologijos technologijas nori kilstelėti iki „šiurpiosios“ mokslinės fantastikos lygmens – norima sukurti organizmus, kuriuos būtų galima „užprogramuoti“ gyventi neribotą laiko tarpą. Juose būtų numatyta savaiminio susinaikinimo funkcija. Tiesiog atsargai. O kas, jei šis saugiklis nesuveiks?
Šiems 2011 metams DARPA skyrė 6 milijonus dolerių naujai inicijuotai programai pavadinimu „BioDesign“. Jos metu bus siekiama, kaip teigia agentūros atstovai, eliminuoti „atsitiktinį natūraliosios evoliucijos pobūdį“. Ir ne tik tai – kitas esminis tikslas yra sukurti praktiškai nemirtingus organizmus, kurių gyvavimo trukmę būtų galima reguliuoti programiniu būdu, arba tiesiog kad jie galėtų išgyventi neribotą laiko tarpą, nebent jie būtų priverstinai „išjungiami“.
„Nemirtingosios“ Henriettos Lacks ląstelės. Ši moteris mirė nuo gimdos kaklelio vėžio 1951 metais. Tačiau kaip tik jos atveju pirmą kartą istorijoje buvo nustatyta, jog biopsijos metu paimtame mėginyje vėžinės ląstelės pasižymėjo biologiniu „nemirtingumu“. Ši ląstelių kultūra įvairiose medicininėse laboratorijose gyvuoja dar ir dabar ir savo laiku mokslininkams padėjo sukurti vakcina nuo poliomielito
Terminas „biologinis nemirtingumas“ mokslininkų žodyne paprastai reiškia tai, jog tikimybė organizmui mirti nepriklauso nuo laiko. Tačiau pastaruoju metu ši samprata keičiasi. Pavyzdžiui, tikimybė mirti nuo senatvės paprastai stabilizuojasi ir nustoja didėti organizmui pasiekus pakankamai didelį amžių; nežiūrint į tai, šio įvykio tikimybė tuo metu pasiekia labai didelę reikšmę. Pasaulyje esama daugialąsčių organizmų, kurių neveikia senėjimo procesas, tačiau išties nemirtingų (nepažeidžiamų ar nesunaikinamų) organizmų ar pavienių ląstelių nėra. Taigi pati „moderniausia“ nemirtingumo samprata teigia, jog biologiškai nemirtingi organizmai gali numirti tik patyrę ganėtinai rimtus sužeidimus arba kitokiais būdais sunaikinus jų kūną arba sutrikdžius organizmo funkcijas.
Aštuntajame praėjusiojo amžiaus dešimtmetyje amerikiečių citobiologas Leonardas Heiflikas (Leonard Hayflick) atrado, jog daugumos tipų žmogaus kūną sudarančios ląstelės turi natūralią ribą, kiek kartų jos gali pasidalinti arba reprodukuotis. Kai kurių rūšių ląstelės, pavyzdžiui, raudonuosius ir baltuosius kraujo kūnelius gaminančios ląstelės, iki savo žūties gali pasidalinti milijonus kartų. Jei ląstelei būdinga Heifliko riba lygi, tarkim, 50, tai reikštų, jog ląstelė pasidalins 50 kartų, ir tada žus.
Nemirtingumo terminas pirmą kartą buvo pritaikytas vėžio ląstelėms, kuriose buvo stipriai išreikštas DNR telomerus ilginantis fermentas telomerazė. Taip šioms vėžio ląstelėms pavykdavo išvengti apoptozės – ląstelės žūties, veikiant reguliuojantiems vidiniams ląstelių mechanizmams. Kitaip tariant, natūraliai vykstanti ląstelių žūtis yra viena pagrindinių priemonių, padedančių daugialąsčiams organizmams kovoti su onkologiniais susirgimais. Tačiau tai yra ir bene esminė priežastis, kodėl esame mirtingi.
Diagrama, iliustruojanti ląstelių programavimo galimybes. Kodo fragmentus šiuo atveju atitinka DNR molekulės segmentai.
Tuo tarpu DARPA ketina sukurti sintetinius mikroorganizmus, kuriems negaliotų natūralūs biologinio senėjimo dėsniai. Organizacijos specialistai argumentuoja, jog tokias mikroskopines gyvybės formas būtų galima pritaikyti sudėtingoms problemoms spręsti, pavyzdžiui, išsiliejusios naftos padariniams likviduoti, arba karių sužeidimams gydyti. „Blogiausio scenarijaus“ atvejui, šie mikroorganizmai turėtų „išjungimo mygtuką“ – kažkokiu išoriniu būdu aktyvuojamą susinaikinimo funkciją.
Tiesa, kol kas nutylimas tas faktas, jog savaiminio susinaikinimo funkcija, kuri sunaikintų mikroorganizmų ląsteles tam tikru nustatytu laiku, arba kai jos patenka ne į joms skirtą aplinką, kol kas nėra išmėginta realaus pasaulio sąlygomis. Natūralioje aplinkoje, skirtingai nei laboratorijoje, nėra jokių būdų, kuriais būtų galima apriboti sintetinių organizmų sąveiką su kitomis ląstelėmis arba su aplinkos veiksniais. Nėra jokios garantijos, jog šios ląstelės nemutuotų arba nepradėtų daugintis kokiu nors nenuspėjamu būdu. Pavyzdžiui, jei „nemirtingos“ sintetinės odos ląstelės pradėtų nekontroliuojamai daugintis, jos inicijuotų vėžinio tipo auglio susidarymą.
Taip pat nėra jokios garantijos, jog šie sintetiniai organizmai nepasidalins savo genetine medžiaga su kitais jų aplinkoje gyvuojančiais giminaičiais. Jei tai įvyktų, sunku prognozuoti, kokių rūšių mikrobai galėtų atsirasti ir paplisti visoje planetoje. „Bioinžinieriai tikisi, jog jie sugebės sukurti organizmus, kurie elgsis tiksliai taip, kaip prognozuoja jų kūrėjai“, – teigia Niujorko universiteto biologas Deividas J.J. Greshamas. „Tačiau vos tik šios sintetinės gyvybės formos bus patalpintos į kokią nors selektyviu poveikiu pasižyminčią aplinką, toliau viską nulems evoliucijos mechanizmai“.
„Nemirtingiems“ mikroorganizmams sukurti tinka dabartiniu metu naudojami biotechnologijų metodai. Reikiamos genų sekos būtų sudaromos pasitelkiant kompiuterinį modeliavimą, o susintetinti reikiami genetinės medžiagos fragmentai būtų įterpiami į egzistuojančias ląsteles, pavyzdžiui, mikrobus
Nemirtingos bakterijos arba nesustabdomi gripo virusai mums galbūt ir negresia, tačiau potencialas, jog DARPA sintetinė DNR ras būdų, kaip patekti į kitus organizmus, yra labai realus. „DNR fragmentų perkėlimai iš vieno mikroorganizmo kitam vyksta nuolat“, – sako Arizonos valstijos universiteto Infekcinių ligų ir vakcinologijos centro direktorius Rojus Curtiss. „Koks gi blogiausias galimas scenarijus? Tikriausiai toks, kad išjungimo funkcija nesuveiks, o šie sutvėrimai pradeda mutuoti, poruotis ir daugintis, t.y. juose pradeda veikti visi kiti normalių organizmu procesai“, – retoriškai svarsto nepriklausomoje tyrimų grupėje „Synthetic Biology Project“ dirbantis mokslininkas Todas Kuikenas Toddas Kuikenas. Arba išjungimo „mygtukas“ gali suveikti net per daug gerai. Įsivaizduokite sintetinį mikroorganizmą su išjungimo funkcija, kuris sugebėjo sugebėjo rasti sąveiką su vandenynų mitybos grandinėms būtinais mikrobais; vieną kartą suveikus šiai funkcijai, pasaulyje kiltų masinis įvairių jūrinių gyvūnų rūšių išmirimas, o pasekmės būtų tokios, jog naftos išsiliejimas atrodytų tik kaip dėmesio neverta problema.
Mokslininkai mano, jog žmogaus kamieninėms ląstelėms taip pat yra būdinga biologinio nemirtingumo savybė. Tiesa, pačiam žmogui nemirtingumo jos nesuteikia
Ką galime padaryti geriau?
Panašu, jog sintetinės biologijos visgi nesustabdysime. Galbūt ir nėra prasmės tai daryti, kadangi teigiamų aspektų šioje srityje taip pat gausu. Tačiau abejonės nekelia tai, jog mokslininkų bendruomenė turės sukurti efektyvius sintetinių ir ypač – „nemirtingų“ – mikroorganizmų valdymo mechanizmus. Taip, tai sudėtinga, tačiau būtina.
