In November 2017 het die Britse internetpublikasie The Independent 'n artikel gepubliseer oor die nuwe sintetiese biologie -program van die Amerikaanse Departement van Verdediging Advanced Research Projects Agency (DARPA), Advanced Plant Technologies (APT). Die militêre departement beplan om geneties gemodifiseerde alge te skep wat as selfonderhoudende sensors kan dien om inligting te versamel in toestande waar die gebruik van tradisionele tegnologie onmoontlik is. Hoe realisties is dit en hoe bedreig dit die mensdom?
Daar word aanvaar dat die natuurlike vermoëns van plante gebruik kan word om relevante chemikalieë, skadelike mikroörganismes, bestraling en elektromagnetiese seine op te spoor. Terselfdertyd sal die weermag in staat wees om die toestand van die omgewing te beheer, nie net deur die verandering van hul genoom nie. Dit sal op sy beurt dit moontlik maak om die reaksie van plante op afstand te monitor met behulp van bestaande tegniese middele.
Gehoorsaam virusse
Volgens Blake Bextine, APT -programbestuurder, is DARPA se doel in hierdie geval om 'n doeltreffende herbruikbare stelsel te ontwikkel vir die ontwerp, direkte skep en toetsing van verskillende biologiese platforms met hoogs aanpasbare vermoëns wat in 'n wye verskeidenheid scenario's toegepas kan word.
Kom ons bring hulde aan Amerikaanse wetenskaplikes en die Amerikaanse militêre departement, wat die ontwikkeling van sintetiese biologie aktief bevorder. Terselfdertyd merk ons op dat die beduidende vordering van die afgelope jare, waarvan die verwagte resultate ten bate van die mensdom gemik was, 'n heeltemal nuwe probleem veroorsaak het, waarvan die gevolge onvoorspelbaar en onvoorspelbaar is. Dit blyk dat die Verenigde State nou die tegniese vermoë het om kunsmatige (sintetiese) mikroörganismes te ontwerp wat in natuurlike toestande afwesig is. Dit beteken dat ons praat van 'n nuwe generasie biologiese wapens (BW).
As u onthou, was intensiewe Amerikaanse navorsing oor die ontwikkeling van BW in die vorige eeu gemik op die verkryging van stamme van veroorsakende middels van gevaarlike aansteeklike siektes by mense met veranderde eienskappe (die oorwinning van spesifieke immuniteit, poliantibiotiese weerstand, toenemende patogenisiteit) en die ontwikkeling van hul identifikasie- en beskermingsmaatreëls. As gevolg hiervan is die metodes vir die aanduiding en identifisering van geneties gemodifiseerde mikroörganismes verbeter. Skemas vir die voorkoming en behandeling van infeksies wat deur natuurlike en aangepaste vorme van bakterieë veroorsaak word, is ontwikkel.
Die eerste eksperimente met die gebruik van tegnieke en tegnologieë van rekombinante DNA is in die 70's uitgevoer en was daarop gemik om die genetiese kode van natuurlike stamme te verander deur enkele gene in hul genoom op te neem wat die eienskappe van bakterieë kan verander. Dit het wetenskaplikes geleenthede gebied om belangrike probleme op te los, soos die produksie van biobrandstof, bakteriële elektrisiteit, medisyne, diagnostiese middels en multi-diagnostiese platforms, sintetiese entstowwe, ens. 'N Voorbeeld van die suksesvolle implementering van sulke doelwitte is die skepping van 'n bakterie wat rekombinante DNA bevat en sintetiese insulien produseer …
Maar daar is ook 'n ander kant. In 2002 is lewensvatbare poliovirusse kunsmatig gesintetiseer, insluitend dié soortgelyk aan die patogeen van die Spaanse griep, wat in 1918 miljoene lewens geëis het. Alhoewel pogings aangewend word om effektiewe entstowwe op grond van sulke kunsmatige stamme te skep.
In 2007 kon wetenskaplikes van die J. Craig Venter Research Institute (JCVI, VSA) vir die eerste keer die hele genoom van een bakteriese spesie (Mycoplasma mycoides) na 'n ander (Mycoplasma capricolum) vervoer en die lewensvatbaarheid van 'n nuwe mikro -organisme bewys. Om die sintetiese oorsprong van sulke bakterieë te bepaal, word merkers, die sogenaamde watermerke, gewoonlik in hul genoom ingebring.
Sintetiese biologie is 'n intensief ontwikkelende gebied wat 'n kwalitatief nuwe stap in die ontwikkeling van genetiese ingenieurswese verteenwoordig. Van die oordrag van verskeie gene tussen organismes tot die ontwerp en konstruksie van unieke biologiese stelsels wat nie in die natuur bestaan met 'geprogrammeerde' funksies en eienskappe nie. Boonop sal genomiese volgordebepaling en die skep van databasisse van volledige genome van verskillende mikroörganismes dit moontlik maak om moderne strategieë vir die sintese van DNA van enige mikrobe in die laboratorium te ontwikkel.
Soos u weet, bestaan DNA uit vier basisse waarvan die volgorde en samestelling die biologiese eienskappe van lewende organismes bepaal. Moderne wetenskap maak dit moontlik om "onnatuurlike" basisse in die sintetiese genoom in te voer, waarvan die funksionering in die sel baie moeilik is om vooraf te programmeer. En sulke eksperimente met 'invoeging' in die kunsmatige genoom van onbekende DNA -rye met onbekende funksies word reeds in die buiteland uitgevoer. In die VSA, Groot -Brittanje en Japan is multidissiplinêre sentrums gestig wat handel oor sintetiese biologie; navorsers van verskillende spesialiteite werk daar.
Terselfdertyd is dit duidelik dat die gebruik van moderne metodologiese tegnieke die kans op 'toevallige' of doelbewuste produksie van chimere biologiese wapens wat aan die mensdom onbekend is, verhoog met 'n heeltemal nuwe stel patogenisiteitsfaktore. In hierdie verband kom 'n belangrike aspek na vore - om die biologiese veiligheid van sulke studies te verseker. Volgens 'n aantal spesialiste behoort sintetiese biologie tot die aktiwiteitsveld met groot risiko's verbonde aan die bou van nuwe lewensvatbare mikroörganismes. Dit kan nie uitgesluit word dat lewensvorme wat in die laboratorium geskep is, uit die proefbuis kan ontsnap, in biologiese wapens kan verander nie, en dit sal die bestaande natuurlike diversiteit bedreig.
Spesiale aandag moet gegee word aan die feit dat 'n ander belangrike probleem ongelukkig nie weerspieël is in publikasies oor sintetiese biologie nie, naamlik die behoud van die stabiliteit van die kunsmatig geskepte bakteriese genoom. Mikrobioloë is deeglik bewus van die verskynsel van spontane mutasies as gevolg van 'n verandering of verlies (verwydering) van 'n geen in die genoom van bakterieë en virusse, wat lei tot 'n verandering in die eienskappe van die sel. Onder natuurlike omstandighede is die voorkoms van sulke mutasies egter laag en die genoom van mikroörganismes word gekenmerk deur relatiewe stabiliteit.
Die evolusionêre proses het millennia die diversiteit van die mikrobiese wêreld gevorm. Vandag is die hele klassifikasie van families, genera en spesies van bakterieë en virusse gebaseer op die stabiliteit van genetiese rye, wat dit moontlik maak om hulle te identifiseer en spesifieke biologiese eienskappe te bepaal. Dit was die beginpunt vir die skep van moderne diagnostiese metodes soos die bepaling van proteïen- of vetsuurprofiele van mikroörganismes met behulp van MALDI-ToF massaspektrometrie of chromomassaspektrometrie, identifisering van DNA-rye wat spesifiek is vir elke mikrobe met behulp van PCR-analise, ens. Terselfdertyd is die stabiliteit van die sintetiese genoom van "chimere" mikrobes tans onbekend, en dit is onmoontlik om te voorspel hoeveel ons die natuur en evolusie kon "mislei". Daarom is dit baie moeilik om die gevolge van toevallige of doelbewuste penetrasie van sulke kunsmatige mikroörganismes buite die laboratorium te voorspel. Selfs met die "onskadelikheid" van die geskepte mikrobe, kan die vrystelling daarvan "in die lig" met toestande wat heeltemal anders is as die laboratorium, lei tot verhoogde veranderlikheid en die vorming van nuwe variante met onbekende, moontlik aggressiewe eienskappe. 'N Duidelike illustrasie van hierdie posisie is die skepping van 'n kunsmatige bakterie cynthia.
Dood op die bottel
Cynthia (Mycoplasma laboratorium) is 'n sintetiese stam van mycoplasma wat van laboratorium afkomstig is. Dit is in staat tot onafhanklike voortplanting en was volgens buitelandse mediaberigte bedoel om die gevolge van die olieramp in die waters van die Golf van Mexiko uit te skakel deur besoedeling op te neem.
In 2011 is bakterieë in die oseane gelanseer om oliestortings te vernietig wat 'n bedreiging vir die aarde se ekologie inhou. Hierdie uitslag en swak berekende besluit het spoedig in ernstige gevolge oorgegaan - die mikroörganismes het buite beheer geraak. Daar was berigte oor 'n verskriklike siekte, wat deur joernaliste die blou plaag genoem is en die uitwissing van fauna in die Golf van Mexiko veroorsaak het. Terselfdertyd behoort alle publikasies wat paniek veroorsaak het onder die bevolking tot die tydskrifte, terwyl wetenskaplike publikasies verkies om stil te bly. Tans is daar geen direkte wetenskaplike bewyse (of dit is doelbewus versteek nie) dat die onbekende dodelike siekte deur Cynthia veroorsaak word. Daar is egter geen rook sonder vuur nie, daarom verg die genoemde weergawes van die ekologiese ramp in die Golf van Mexiko noukeurige aandag en studie.
Daar word aanvaar dat cynthia tydens die opname van petroleumprodukte die voedingsbehoeftes verander en uitgebrei het deur dierlike proteïene in die 'dieet' op te neem. As dit mikroskopiese wonde in die liggaam van visse en ander seediere binnedring, versprei dit deur die bloedstroom na alle organe en stelsels, wat letterlik binne 'n kort tyd alles in sy pad roes. Binne 'n paar dae is die vel van die robbe bedek met maagsere, voortdurend gebloei en dan heeltemal verrot. Daar is helaas berigte oor noodlottige gevalle van die siekte (met dieselfde simptoomkompleks) en mense wat in die Golf van Mexiko swem.
'N Belangrike punt is die feit dat die siekte in die geval van synthia nie met bekende antibiotika behandel kan word nie, aangesien, benewens die "watermerke", gene vir weerstand teen antibakteriese middels in die bakteriese genoom ingebring is. Laasgenoemde laat vrae ontstaan en verras. Waarom benodig die oorspronklike saprofitiese mikrobe, wat nie in staat is om siektes by mense en diere te veroorsaak nie, antibiotika -weerstandsgene?
In hierdie verband lyk die stilte van die amptenare en skrywers van hierdie infeksie ten minste vreemd. Volgens sommige kenners is daar 'n verberging van die ware omvang van die tragedie op regeringsvlak. Daar word ook voorgestel dat ons in die geval van die gebruik van synthia praat oor die gebruik van bakteriologiese wapens met 'n wye spektrum van aksie, wat 'n bedreiging vir die opkoms van 'n interkontinentale epidemie inhou. Terselfdertyd, om paniek en gerugte uit die weg te ruim, beskik die Verenigde State oor die hele arsenaal van moderne metodes om mikroörganismes te identifiseer, en dit is nie moeilik om die etiologiese middel van hierdie onbekende infeksie te bepaal nie. Dit kan natuurlik nie uitgesluit word dat dit die gevolg is van die direkte effek van olie op 'n lewende organisme nie, hoewel die simptome van die siekte meer dui op die aansteeklike aard daarvan. Nietemin vereis die vraag, wat ons herhaal, duidelikheid.
Natuurlike kommer oor die onbeheerde navorsing van baie Russiese en buitelandse wetenskaplikes. Om die risiko te verminder, word verskeie rigtings voorgestel - die invoering van persoonlike verantwoordelikheid vir ontwikkelings met nie -programmeerbare resultate, 'n toename in wetenskaplike geletterdheid op die vlak van professionele opleiding en 'n breë publieke bewustheid van die prestasies van sintetiese biologie deur die media. Maar is die gemeenskap gereed om hierdie reëls te volg? Byvoorbeeld, om miltsiekte -spore uit 'n Amerikaanse laboratorium te neem en in koeverte te stuur, laat die doeltreffendheid van beheer twyfel. Met inagneming van moderne moontlikhede, word die beskikbaarheid van databasisse van genetiese rye van bakterieë, insluitend veroorsakende agente van veral gevaarlike infeksies, DNA -sintese tegnieke, metodes om kunsmatige mikrobes te skep, vergemaklik. Dit is onmoontlik om die verkryging van ongemagtigde toegang tot hierdie inligting deur hackers uit te sluit met die daaropvolgende verkoop aan belangstellendes.
Soos die ervaring van die "lansering" van Cynthia in natuurlike toestande toon, is al die voorgestelde maatreëls ondoeltreffend en waarborg dit nie die biologiese veiligheid van die omgewing nie. Daarbenewens kan dit nie uitgesluit word dat daar langtermyn ekologiese gevolge kan wees van die bekendstelling van 'n kunsmatige mikro-organisme in die natuur nie.
Die voorgestelde beheermaatreëls - wydverspreide mediabewustheid en groter etiese verantwoordelikheid van navorsers by die skepping van kunsmatige vorme van mikroörganismes - is nog nie bemoedigend nie. Die doeltreffendste is die wetlike regulering van die biologiese veiligheid van sintetiese lewensvorme en die stelsel van monitering daarvan op internasionale en nasionale vlak volgens die nuwe risiko-assesseringstelsel, wat 'n omvattende, eksperimentele bewysgebaseerde studie van die gevolge van die gebied van sintetiese biologie. 'N Moontlike oplossing kan ook die oprigting van 'n internasionale deskundige raad wees om die risiko's van die gebruik van sy produkte te beoordeel.
Ontleding toon dat die wetenskap heeltemal nuwe grense bereik het en onverwagte probleme opgelewer het. Tot dusver was skemas vir die aanduiding en identifisering van gevaarlike middels daarop gemik om dit op te spoor op grond van die identifisering van spesifieke antigeniese of genetiese merkers. Maar by die skep van chimere mikroörganismes met verskillende faktore van patogenisiteit, is hierdie benaderings ondoeltreffend.
Boonop kan die huidige ontwikkelingsprogramme vir spesifieke en noodgevalle, etiotropiese behandeling van gevaarlike infeksies ook nutteloos blyk te wees, aangesien dit bereken word, selfs in die geval van die gebruik van aangepaste opsies, vir 'n bekende patogeen.
Die mensdom het onwetend die pad van biologiese oorlogvoering betree met onbekende gevolge. Daar mag geen wenners in hierdie oorlog wees nie.
