I november 2017 publiserte den britiske internettpublikasjonen The Independent en artikkel om det nye syntetiske biologiprogrammet til US Department of Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), Advanced Plant Technologies (APT). Militæravdelingen planlegger å lage genmodifiserte alger som kan fungere som selvbærende sensorer for å samle informasjon under forhold der bruk av tradisjonell teknologi er umulig. Hvor realistisk er dette og hvordan truer det menneskeheten?
Det antas at plantens naturlige evner kan brukes til å oppdage relevante kjemikalier, skadelige mikroorganismer, stråling og elektromagnetiske signaler. På samme tid vil endring av genomet gjøre det mulig for militæret å kontrollere miljøtilstanden, og ikke bare. Dette vil igjen gjøre det mulig å fjernovervåke reaksjonen til planter ved hjelp av eksisterende tekniske midler.
Lydige virus
I følge Blake Bextine, APT Program Manager, er DARPAs mål i dette tilfellet å utvikle et effektivt gjenbrukbart system for å designe, lage direkte og teste forskjellige biologiske plattformer med svært tilpasningsdyktige evner som kan brukes på en lang rekke scenarier.
La oss hylle amerikanske forskere og den amerikanske militære avdelingen, som aktivt fremmer utviklingen av syntetisk biologi. Samtidig bemerker vi at de siste års betydelige fremskritt, hvis forventede resultater bør være rettet til fordel for menneskeheten, har skapt et helt nytt problem, hvis konsekvenser er uforutsigbare og uforutsigbare. Det viser seg at USA nå har den tekniske evnen til å designe kunstige (syntetiske) mikroorganismer som er fraværende under naturlige forhold. Dette betyr at vi snakker om en ny generasjon biologiske våpen (BW).
Hvis du husker, i forrige århundre, var intensiv amerikansk forskning på utviklingen av BW rettet både mot å få stammer av forårsakende agenter for farlige smittsomme sykdommer hos mennesker med endrede egenskaper (overvinne spesifikk immunitet, polyantibiotisk resistens, økende patogenitet), og på å utvikle metoder for identifisering og beskyttelse. Som et resultat har metoder for indikasjon og identifisering av genmodifiserte mikroorganismer blitt forbedret. Ordninger for forebygging og behandling av infeksjoner forårsaket av naturlige og modifiserte former for bakterier er utviklet.
De første forsøkene på bruk av teknikker og teknologier for rekombinant DNA ble utført tilbake på 70 -tallet og var viet til å modifisere den genetiske koden for naturlige stammer ved å inkludere enkeltgener i deres genom som kan endre egenskapene til bakterier. Dette åpnet muligheter for forskere for å løse viktige problemer som produksjon av biodrivstoff, bakteriell elektrisitet, medisiner, diagnostiske legemidler og multidiagnostiske plattformer, syntetiske vaksiner, etc. Et eksempel på vellykket implementering av slike mål er opprettelsen av en bakterie som inneholder rekombinant DNA og produserer syntetisk insulin …
Men det er også en annen side. I 2002 ble levedyktige poliovirus kunstig syntetisert, inkludert de som ligner patogenet i den spanske influensaen, som tok ti millioner liv i 1918. Selv om det blir gjort forsøk på å lage effektive vaksiner basert på slike kunstige stammer.
I 2007 var forskere fra J. Craig Venter Research Institute (JCVI, USA) for første gang i stand til å transportere hele genomet til en bakterieart (Mycoplasma mycoides) til en annen (Mycoplasma capricolum) og beviste levedyktigheten til en ny mikroorganisme. For å bestemme den syntetiske opprinnelsen til slike bakterier, blir markører, de såkalte vannmerkene, vanligvis introdusert i genomet.
Syntetisk biologi er et intensivt utviklende område, som representerer et kvalitativt nytt trinn i utviklingen av genteknologi. Fra overføring av flere gener mellom organismer til design og konstruksjon av unike biologiske systemer som ikke eksisterer i naturen med "programmerte" funksjoner og egenskaper. Videre vil genomisk sekvensering og opprettelse av databaser med komplette genomer av forskjellige mikroorganismer gjøre det mulig å utvikle moderne strategier for DNA -syntese av enhver mikrobe i laboratoriet.
Som du vet består DNA av fire baser, hvis sekvens og sammensetning bestemmer de biologiske egenskapene til levende organismer. Moderne vitenskap tillater introduksjon av "unaturlige" baser i det syntetiske genomet, hvis funksjon i cellen er svært vanskelig å programmere på forhånd. Og slike eksperimenter med "innsetting" i det kunstige genomet av ukjente DNA -sekvenser med ukjente funksjoner utføres allerede i utlandet. I USA, Storbritannia og Japan er det etablert tverrfaglige sentre som omhandler syntetisk biologi; forskere fra forskjellige spesialiteter jobber der.
Samtidig er det åpenbart at bruk av moderne metodiske teknikker øker sannsynligheten for "tilfeldig" eller bevisst produksjon av kimære midler av biologiske våpen som er ukjent for menneskeheten med et helt nytt sett med patogenisitetsfaktorer. I denne forbindelse oppstår et viktig aspekt - å sikre den biologiske sikkerheten til slike studier. Ifølge en rekke spesialister tilhører syntetisk biologi aktivitetsfeltet med høy risiko forbundet med bygging av nye levedyktige mikroorganismer. Det kan ikke utelukkes at livsformer som er opprettet i laboratoriet kan rømme fra reagensglasset, bli til biologiske våpen, og dette vil true det eksisterende naturlige mangfoldet.
Spesiell oppmerksomhet bør rettes mot det faktum at et annet viktig problem dessverre ikke har blitt reflektert i publikasjoner om syntetisk biologi, nemlig bevaring av stabiliteten til det kunstig skapt bakterielle genomet. Mikrobiologer er godt klar over fenomenet spontane mutasjoner på grunn av endring eller tap (sletting) av et gen i genomet til bakterier og virus, noe som fører til en endring i cellens egenskaper. Under naturlige forhold er imidlertid hyppigheten av forekomst av slike mutasjoner lav, og genomet til mikroorganismer er preget av relativ stabilitet.
Den evolusjonære prosessen har formet mangfoldet i den mikrobielle verden i årtusener. I dag er hele klassifiseringen av familier, slekter og arter av bakterier og virus basert på stabiliteten til genetiske sekvenser, som gjør det mulig å identifisere dem og bestemme spesifikke biologiske egenskaper. De var utgangspunktet for etableringen av slike moderne diagnostiske metoder som bestemmelse av protein- eller fettsyreprofiler av mikroorganismer ved bruk av MALDI-ToF-massespektrometri eller kromassespektrometri, identifisering av DNA-sekvenser som er spesifikke for hver mikrobe ved hjelp av PCR-analyse, etc. Samtidig er stabiliteten til det syntetiske genomet til "kimære" mikrober for tiden ukjent, og det er umulig å forutsi hvor mye vi var i stand til å "lure" natur og evolusjon. Derfor er det svært vanskelig å forutsi konsekvensene av utilsiktet eller bevisst penetrering av slike kunstige mikroorganismer utenfor laboratoriet. Selv med "ufarlighet" til den opprettede mikroben, kan dens frigjøring "i lyset" med forhold som er helt forskjellige fra laboratoriet føre til økt mutabilitet og dannelse av nye varianter med ukjente, muligens aggressive egenskaper. En levende illustrasjon av denne posisjonen er opprettelsen av en kunstig bakterie cynthia.
Døden på flasken
Cynthia (Mycoplasma laboratorium) er en syntetisk stamme av mykoplasma avledet fra laboratoriet. Den er i stand til uavhengig reproduksjon og var ment, ifølge utenlandske medieoppslag, å eliminere konsekvensene av oljekatastrofen i Mexicogolfens vann ved å absorbere forurensning.
I 2011 ble det lansert bakterier i havene for å ødelegge oljesøl som utgjør en trussel mot jordens økologi. Dette utslett og dårlig beregnet vedtak ble snart til alvorlige konsekvenser - mikroorganismer kom ut av kontroll. Det ble rapportert om en forferdelig sykdom, kalt av journalister den blå pesten og forårsaket utryddelse av fauna i Mexicogolfen. Samtidig tilhører alle publikasjoner som forårsaket panikk blant befolkningen tidsskriftene, mens vitenskapelige publikasjoner foretrekker å tie. For øyeblikket er det ingen direkte vitenskapelige bevis (eller de er bevisst skjult) at den ukjente dødelige sykdommen er forårsaket av Cynthia. Det er imidlertid ingen røyk uten brann, derfor krever de oppgitte versjonene av den økologiske katastrofen i Mexicogolfen nøye oppmerksomhet og studier.
Det antas at i prosessen med å absorbere petroleumsprodukter, har cynthia endret og utvidet ernæringsmessige krav ved å inkludere animalske proteiner i "dietten". Når det kommer inn i mikroskopiske sår på kroppen til fisk og andre marine dyr, sprer det seg gjennom blodet til alle organer og systemer, og korroderer bokstavelig talt alt som er på veien på kort tid. På bare noen få dager er selens hud dekket med sår, bløder konstant og blir deretter fullstendig råtnet. Akk, det har vært rapporter om dødelige tilfeller av sykdommen (med samme symptomkompleks) og mennesker som svømmer i Mexicogolfen.
Et vesentlig poeng er det faktum at når det gjelder syntes, kan sykdommen ikke behandles med kjente antibiotika, siden, i tillegg til "vannmerker", ble gener for resistens mot antibakterielle legemidler introdusert i bakteriegenomet. Sistnevnte reiser spørsmål og overrasker. Hvorfor trenger den opprinnelige saprofytiske mikroben, som ikke er i stand til å forårsake sykdommer hos mennesker og dyr, antibiotikaresistensgener?
I denne forbindelse ser stillheten fra tjenestemenn og forfattere av denne infeksjonen i det minste merkelig ut. Ifølge noen eksperter er det en skjulning av den sanne omfanget av tragedien på regjeringsnivå. Det antydes også at når det gjelder bruk av synthia, snakker vi om bruk av bakteriologiske våpen med et bredt spekter av handlinger, noe som utgjør en trussel om fremveksten av en interkontinental epidemi. På samme tid, for å fjerne panikk og rykter, har USA hele arsenal av moderne metoder for å identifisere mikroorganismer, og det er ikke vanskelig å bestemme det etiologiske middelet til denne ukjente infeksjonen. Selvfølgelig kan det ikke utelukkes at dette er resultatet av oljens direkte effekt på en levende organisme, selv om symptomene på sykdommen mer indikerer dens smittsomme natur. Likevel krever spørsmålet, vi gjentar, klarhet.
Naturlig bekymring for ukontrollert forskning fra mange russiske og utenlandske forskere. For å redusere risikoen foreslås flere retninger - innføring av personlig ansvar for utvikling med ikke -programmerbare resultater, en økning i vitenskapelig leseferdighet på yrkesopplæringsnivå og bred offentlig bevissthet om prestasjonene av syntetisk biologi gjennom media. Men er samfunnet klar til å følge disse reglene? For eksempel å ta miltbrandsporer ut av et amerikansk laboratorium og sende dem i konvolutter, tviler på kontrollens effektivitet. Ved å ta hensyn til moderne muligheter, blir tilgjengeligheten av databaser med genetiske sekvenser av bakterier, inkludert forårsakende agenter for spesielt farlige infeksjoner, DNA -synteseteknikker, metoder for å lage kunstige mikrober lettere. Det er umulig å utelukke å få uautorisert tilgang til denne informasjonen av hackere med det påfølgende salget til interesserte parter.
Som erfaringen med å "lansere" Cynthia i naturlige forhold viser, er alle foreslåtte tiltak ineffektive og garanterer ikke den biologiske sikkerheten til miljøet. I tillegg kan det ikke utelukkes at det kan ha langsiktige økologiske konsekvenser av introduksjonen av en kunstig mikroorganisme i naturen.
De foreslåtte kontrolltiltakene - utbredt mediabevissthet og økt etisk ansvar for forskere i etableringen av kunstige former for mikroorganismer - er ennå ikke oppmuntrende. Den mest effektive er den juridiske reguleringen av den biologiske sikkerheten til syntetiske livsformer og systemet for overvåking på internasjonalt og nasjonalt nivå i henhold til det nye risikovurderingssystemet, som bør omfatte en omfattende, eksperimentell bevisbasert studie av konsekvensene i feltet syntetisk biologi. En mulig løsning kan også være opprettelsen av et internasjonalt ekspertråd for å vurdere risikoen ved bruk av produktene.
Analyse viser at vitenskapen har nådd helt nye grenser og byttet uventede problemer. Frem til nå har ordninger for indikasjon og identifisering av farlige agenter vært rettet mot deres påvisning basert på identifisering av spesifikke antigene eller genetiske markører. Men når du oppretter kimære mikroorganismer med forskjellige faktorer av patogenitet, er disse tilnærmingene ineffektive.
Videre kan de nåværende utviklede ordningene for spesifikk og akutt profylakse, etiotropisk behandling av farlige infeksjoner også vise seg å være ubrukelige, siden de er beregnet, selv ved bruk av modifiserte alternativer, for et kjent patogen.
Menneskeheten har, ubevisst, gått inn på veien for biologisk krigføring med ukjente konsekvenser. Det kan ikke være noen vinnere i denne krigen.
