I november 2017 offentliggjorde den britiske internetpublikation The Independent en artikel om det nye syntetiske biologiprogram fra US Department of Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), Advanced Plant Technologies (APT). Militærafdelingen planlægger at oprette genetisk modificerede alger, der kan fungere som selvbærende sensorer for at indsamle oplysninger under forhold, hvor brugen af traditionelle teknologier er umulig. Hvor realistisk er dette, og hvordan truer det menneskeheden?
Det antages, at planternes naturlige egenskaber kan bruges til at detektere relevante kemikalier, skadelige mikroorganismer, stråling og elektromagnetiske signaler. På samme tid vil ændring af deres genom give militæret mulighed for at kontrollere miljøets tilstand og ikke kun. Dette vil igen gøre det muligt eksternt at overvåge anlægs reaktion ved hjælp af eksisterende tekniske midler.
Lydige vira
Ifølge Blake Bextine, APT Program Manager, er DARPA's mål i dette tilfælde at udvikle et effektivt genanvendeligt system til at designe, oprette og teste forskellige biologiske platforme med meget tilpasningsdygtige muligheder, der kan anvendes på en lang række scenarier.
Lad os hylde amerikanske forskere og den amerikanske militærafdeling, som aktivt fremmer udviklingen af syntetisk biologi. Samtidig bemærker vi, at de seneste års betydelige fremskridt, hvis forventede resultater skal være rettet mod menneskehedens fordel, har skabt et helt nyt problem, hvis konsekvenser er uforudsigelige og uforudsigelige. Det viser sig, at USA nu har den tekniske evne til at designe kunstige (syntetiske) mikroorganismer, der er fraværende under naturlige forhold. Det betyder, at vi taler om en ny generation af biologiske våben (BW).
Hvis du husker, i det sidste århundrede var intensiv amerikansk forskning om udviklingen af BW rettet både mod at få stammer af årsagssager til farlige infektionssygdomme hos mennesker med ændrede egenskaber (overvinde specifik immunitet, polyantibiotisk resistens, stigende patogenicitet) og til at udvikle midler til identifikation og beskyttelsesforanstaltninger. Som et resultat er metoder til indikation og identifikation af genetisk modificerede mikroorganismer blevet forbedret. Ordninger til forebyggelse og behandling af infektioner forårsaget af naturlige og modificerede former for bakterier er blevet udviklet.
De første forsøg med brug af teknikker og teknologier til rekombinant DNA blev udført tilbage i 70'erne og var afsat til at ændre den genetiske kode for naturlige stammer ved at inkludere enkelte gener i deres genom, der kunne ændre bakteriers egenskaber. Dette åbnede muligheder for forskere for at løse så vigtige problemer som produktion af biobrændstoffer, bakteriel elektricitet, lægemidler, diagnostiske lægemidler og multidiagnostiske platforme, syntetiske vacciner osv. Et eksempel på en vellykket implementering af sådanne mål er oprettelsen af en bakterie indeholder rekombinant DNA og producerer syntetisk insulin …
Men der er også en anden side. I 2002 blev levedygtige poliovirusser kunstigt syntetiseret, herunder dem, der lignede patogenen for den spanske influenza, som krævede titusinder af liv i 1918. Selvom der gøres forsøg på at skabe effektive vacciner baseret på sådanne kunstige stammer.
I 2007 var forskere fra J. Craig Venter Research Institute (JCVI, USA) for første gang i stand til at transportere hele genomet af en bakterieart (Mycoplasma mycoides) til en anden (Mycoplasma capricolum) og beviste levedygtigheden af en ny mikroorganisme. For at bestemme sådanne bakteriers syntetiske oprindelse introduceres markører, de såkaldte vandmærker, normalt i deres genom.
Syntetisk biologi er et intensivt udviklende område, der repræsenterer et kvalitativt nyt skridt i udviklingen af genteknologi. Fra overførsel af flere gener mellem organismer til design og konstruktion af unikke biologiske systemer, der ikke findes i naturen med "programmerede" funktioner og egenskaber. Desuden vil genomisk sekventering og oprettelse af databaser over komplette genomer af forskellige mikroorganismer gøre det muligt at udvikle moderne strategier for DNA -syntese af enhver mikrobe i laboratoriet.
Som du ved, består DNA af fire baser, hvis rækkefølge og sammensætning bestemmer de biologiske egenskaber af levende organismer. Moderne videnskab tillader introduktion af "unaturlige" baser i det syntetiske genom, hvis funktion i cellen er meget vanskelig at programmere på forhånd. Og sådanne eksperimenter med "indsættelse" i det kunstige genom af ukendte DNA -sekvenser med ukendte funktioner udføres allerede i udlandet. I USA, Storbritannien og Japan er der etableret tværfaglige centre, der beskæftiger sig med syntetisk biologi; forskere fra forskellige specialer arbejder der.
Samtidig er det indlysende, at brugen af moderne metodiske teknikker øger sandsynligheden for "utilsigtet" eller bevidst produktion af kimære agenser af biologiske våben, der er ukendte for menneskeheden med et helt nyt sæt patogenicitetsfaktorer. I denne henseende opstår et vigtigt aspekt - at sikre den biologiske sikkerhed ved sådanne undersøgelser. Ifølge en række specialister tilhører syntetisk biologi aktivitetsområdet med store risici forbundet med konstruktion af nye levedygtige mikroorganismer. Det kan ikke udelukkes, at livsformer, der er skabt i laboratoriet, kan flygte fra reagensglasset, blive til biologiske våben, og dette vil true den eksisterende naturlige mangfoldighed.
Der bør lægges særlig vægt på, at et andet vigtigt problem desværre ikke er blevet afspejlet i publikationer om syntetisk biologi, nemlig bevarelsen af stabiliteten af det kunstigt skabte bakterielle genom. Mikrobiologer er godt klar over fænomenet spontane mutationer på grund af en ændring eller tab (deletion) af et gen i genomet af bakterier og vira, hvilket fører til en ændring i cellens egenskaber. Under naturlige forhold er forekomsten af sådanne mutationer imidlertid lav, og mikroorganismernes genom er karakteriseret ved relativ stabilitet.
Den evolutionære proces har formet mangfoldigheden i den mikrobielle verden i årtusinder. I dag er hele klassificeringen af familier, slægter og arter af bakterier og vira baseret på stabiliteten af genetiske sekvenser, som gør det muligt at identificere dem og bestemme specifikke biologiske egenskaber. De var udgangspunktet for oprettelsen af sådanne moderne diagnostiske metoder som bestemmelse af protein- eller fedtsyreprofiler af mikroorganismer ved hjælp af MALDI-ToF-massespektrometri eller kromassespektrometri, identifikation af DNA-sekvenser, der er specifikke for hver mikrobe ved hjælp af PCR-analyse osv. Samtidig er stabiliteten af det syntetiske genom for "kimære" mikrober i øjeblikket ukendt, og det er umuligt at forudsige, hvor meget vi var i stand til at "bedrage" naturen og evolutionen. Derfor er det meget svært at forudsige konsekvenserne af utilsigtet eller bevidst penetration af sådanne kunstige mikroorganismer uden for laboratoriet. Selv med den "uskadelighed" af den skabte mikrobe kan dens frigivelse "ind i lyset" med helt andre forhold end laboratoriet føre til øget mutabilitet og dannelse af nye varianter med ukendte, muligvis aggressive egenskaber. En levende illustration af denne position er skabelsen af en kunstig bakterie cynthia.
Død på flasken
Cynthia (Mycoplasma laboratorium) er en syntetisk stamme af mycoplasma afledt af laboratoriet. Det er i stand til uafhængig reproduktion og var ifølge udenlandske medieberetninger beregnet til at fjerne konsekvenserne af oliekatastrofen i Mexicogolfens farvande ved at absorbere forurening.
I 2011 blev der lanceret bakterier i havene for at ødelægge olieudslip, der udgør en trussel mod Jordens økologi. Denne udslæt og dårligt beregnede beslutning blev hurtigt til alvorlige konsekvenser - mikroorganismerne kom ud af kontrol. Der var rapporter om en frygtelig sygdom, kaldet af journalister for den blå pest og forårsagede udryddelse af fauna i Den Mexicanske Golf. Samtidig tilhører alle publikationer, der forårsagede panik blandt befolkningen, tidsskrifterne, mens videnskabelige publikationer foretrækker at tie. I øjeblikket er der ingen direkte videnskabelige beviser (eller de er bevidst skjult), at den ukendte dødelige sygdom er forårsaget af Cynthia. Der er imidlertid ingen røg uden ild, derfor kræver de angivne versioner af den økologiske katastrofe i Den Mexicanske Golf tæt opmærksomhed og undersøgelse.
Det antages, at cynthia ved optagelse af olieprodukter har ændret og udvidet ernæringsmæssige krav ved at inkludere animalske proteiner i "kosten". Ved at komme ind i mikroskopiske sår på fiskens og andre havdyrs krop spredes det gennem blodbanen til alle organer og systemer og korroderer bogstaveligt talt alt på sin vej på kort tid. På bare et par dage er sælernes hud dækket af sår, konstant blødning og derefter fuldstændig rådnet. Desværre har der været rapporter om dødelige tilfælde af sygdommen (med samme symptomkompleks) og mennesker, der svømmer i Den Mexicanske Golf.
Et vigtigt punkt er det faktum, at i tilfælde af syntes kan sygdommen ikke behandles med kendte antibiotika, da der ud over "vandmærkerne" blev introduceret gener for resistens over for antibakterielle lægemidler i bakteriens genom. Sidstnævnte rejser spørgsmål og overraskelser. Hvorfor har den originale saprofytiske mikrobe, der ikke er i stand til at forårsage sygdomme hos mennesker og dyr, brug for antibiotikaresistensgener?
I denne henseende ser stilheden fra embedsmænd og forfattere af denne infektion i det mindste underlig ud. Ifølge nogle eksperter er der en skjulning af den sande omfang af tragedien på regeringsniveau. Det foreslås også, at i tilfælde af brug af synthia taler vi om brugen af bakteriologiske våben med et bredt spektrum af handlinger, som udgør en trussel om fremkomsten af en interkontinental epidemi. På samme tid har USA for at fjerne panik og rygter hele arsenalet af moderne metoder til at identificere mikroorganismer, og det er ikke svært at bestemme det etiologiske middel til denne ukendte infektion. Det kan naturligvis ikke udelukkes, at dette er resultatet af oliens direkte virkning på en levende organisme, selv om sygdommens symptomer mere indikerer dets smitsomme natur. Ikke desto mindre kræver spørgsmålet, vi gentager, klarhed.
Naturlig bekymring for ukontrolleret forskning fra mange russiske og udenlandske forskere. For at reducere risikoen foreslås flere retninger - indførelse af personligt ansvar for udviklingen med ikke -programmerbare resultater, en stigning i den videnskabelige læsefærdighed på uddannelsesniveau og bred offentlig bevidsthed om resultaterne af syntetisk biologi gennem medierne. Men er samfundet parat til at følge disse regler? For eksempel kan det tage tvivl om effektiviteten af kontrol ved at tage miltbrandsporer ud af et amerikansk laboratorium og sende dem i kuverter. Under hensyntagen til moderne muligheder letter tilgængeligheden af databaser over genetiske sekvenser af bakterier, herunder forårsagende midler til særligt farlige infektioner, DNA -synteseteknikker, metoder til at skabe kunstige mikrober. Det er umuligt at udelukke, at hackere får uautoriseret adgang til disse oplysninger med det efterfølgende salg til interesserede parter.
Som erfaringen med at "lancere" Cynthia i naturlige forhold viser, er alle de foreslåede foranstaltninger ineffektive og garanterer ikke den biologiske miljøsikkerhed. Derudover kan det ikke udelukkes, at der kan være langsigtede økologiske konsekvenser af introduktionen af en kunstig mikroorganisme i naturen.
De foreslåede kontrolforanstaltninger - udbredt mediebevidsthed og øget etisk ansvar for forskere ved skabelsen af kunstige former for mikroorganismer - er endnu ikke opmuntrende. Den mest effektive er den lovlige regulering af den biologiske sikkerhed ved syntetiske livsformer og overvågningssystemet på internationalt og nationalt plan i henhold til det nye risikovurderingssystem, som bør omfatte en omfattende, eksperimentel evidensbaseret undersøgelse af konsekvenserne i inden for syntetisk biologi. En mulig løsning kan også være oprettelsen af et internationalt ekspertråd for at vurdere risiciene ved at bruge dets produkter.
Analyse viser, at videnskaben har nået helt nye grænser og skabt uventede problemer. Indtil nu har ordninger til angivelse og identifikation af farlige stoffer været rettet mod deres påvisning baseret på identifikation af specifikke antigene eller genetiske markører. Men når man opretter kimære mikroorganismer med forskellige patogenicitetsfaktorer, er disse fremgangsmåder ineffektive.
Desuden kan de i øjeblikket udviklede ordninger for specifik og akut profylakse, etiotropisk behandling af farlige infektioner også vise sig at være ubrugelige, da de er beregnet, selv i tilfælde af brug af modificerede muligheder, for et kendt patogen.
Menneskeheden er ubevidst gået ind på den biologiske krigsførelse med ukendte konsekvenser. Der er muligvis ikke nogen vindere i denne krig.
