Pada bulan November 2017, penerbitan Internet Britain The Independent menerbitkan sebuah artikel mengenai program biologi sintetik baru dari Agensi Projek Penyelidikan Lanjutan Jabatan Pertahanan AS (DARPA), Advanced Plant Technologies (APT). Jabatan ketenteraan merancang untuk mencipta alga yang diubahsuai secara genetik yang dapat bertindak sebagai penderia mandiri untuk mengumpulkan maklumat dalam keadaan di mana penggunaan teknologi tradisional tidak mungkin dilakukan. Sejauh mana realistik ini dan bagaimana ia mengancam umat manusia?
Diandaikan bahawa keupayaan semula jadi tumbuhan dapat digunakan untuk mengesan bahan kimia yang relevan, mikroorganisma berbahaya, sinaran dan isyarat elektromagnetik. Pada masa yang sama, mengubah genom mereka akan membolehkan tentera mengawal keadaan persekitaran dan bukan sahaja. Ini, seterusnya, memungkinkan untuk memantau reaksi tanaman dari jauh menggunakan kaedah teknikal yang ada.
Virus yang patuh
Menurut Blake Bextine, Pengurus Program APT, tujuan DARPA dalam hal ini adalah untuk mengembangkan sistem yang dapat digunakan kembali yang efisien untuk merancang, membuat dan menguji secara langsung berbagai platform biologi dengan kemampuan yang sangat dapat disesuaikan yang dapat diterapkan pada berbagai senario.
Mari kita memberi penghormatan kepada saintis Amerika dan jabatan ketenteraan AS, yang secara aktif mempromosikan pengembangan biologi sintetik. Pada masa yang sama, kita perhatikan bahawa kemajuan yang signifikan dalam beberapa tahun kebelakangan ini, hasil yang diharapkan yang harus ditujukan untuk kepentingan umat manusia, telah menimbulkan masalah yang sama sekali baru, akibatnya tidak dapat diramalkan dan tidak dapat diramalkan. Ternyata Amerika Syarikat kini mempunyai kemampuan teknikal untuk merancang mikroorganisma buatan (sintetik) yang tidak ada dalam keadaan semula jadi. Ini bermaksud bahawa kita bercakap mengenai generasi baru senjata biologi (BW).
Sekiranya anda ingat, pada abad yang lalu, penyelidikan intensif AS mengenai pengembangan BW bertujuan untuk mendapatkan strain agen penyebab penyakit berjangkit berbahaya pada manusia dengan sifat yang diubah (mengatasi kekebalan spesifik, ketahanan poliantibiotik, meningkatkan patogenitas), dan pada pengembangan kaedah pengenalan dan perlindungan mereka. Hasilnya, kaedah penunjuk dan pengenalpastian mikroorganisma yang diubahsuai secara genetik telah diperbaiki. Skema untuk pencegahan dan rawatan jangkitan yang disebabkan oleh bentuk bakteria semula jadi dan diubahsuai telah dikembangkan.
Eksperimen pertama mengenai penggunaan teknik dan teknologi DNA rekombinan dilakukan pada tahun 70an dan dikhaskan untuk mengubah kod genetik strain semula jadi dengan memasukkan gen tunggal dalam genom mereka yang dapat mengubah sifat bakteria. Ini membuka peluang bagi para saintis untuk menyelesaikan masalah penting seperti pengeluaran biofuel, elektrik bakteria, ubat-ubatan, ubat diagnostik dan platform multi-diagnostik, vaksin sintetik, dan lain-lain. Contoh kejayaan pelaksanaan tujuan tersebut adalah penciptaan bakteria mengandungi DNA rekombinan dan menghasilkan insulin sintetik …
Tetapi ada juga sisi lain. Pada tahun 2002, virus polio yang layak disintesis secara buatan, termasuk yang serupa dengan patogen selesema Sepanyol, yang meragut puluhan juta nyawa pada tahun 1918. Walaupun usaha dibuat untuk membuat vaksin yang berkesan berdasarkan jenis tiruan seperti itu.
Pada tahun 2007, saintis dari Institut Penyelidikan J. Craig Venter (JCVI, Amerika Syarikat) pertama kalinya dapat mengangkut seluruh genom satu spesies bakteria (Mycoplasma mycoides) ke yang lain (Mycoplasma capricolum) dan membuktikan daya maju mikroorganisma baru. Untuk menentukan asal sintetik bakteria tersebut, penanda, tanda air yang disebut, biasanya dimasukkan ke dalam genomnya.
Biologi sintetik adalah kawasan yang berkembang secara intensif, mewakili langkah baru secara kualitatif dalam pengembangan kejuruteraan genetik. Dari pemindahan beberapa gen antara organisma ke reka bentuk dan pembinaan sistem biologi unik yang tidak wujud di alam dengan fungsi dan sifat "diprogramkan". Selain itu, penjujukan genom dan penciptaan pangkalan data genom lengkap pelbagai mikroorganisma akan memungkinkan untuk mengembangkan strategi moden untuk sintesis DNA mana-mana mikrob di makmal.
Seperti yang anda ketahui, DNA terdiri daripada empat asas, urutan dan komposisi yang menentukan sifat biologi organisma hidup. Ilmu pengetahuan moden membenarkan pengenalan asas "tidak wajar" ke dalam genom sintetik, yang mana fungsi dalam sel sangat sukar untuk diprogramkan terlebih dahulu. Dan percubaan seperti itu "memasukkan" ke dalam genom tiruan urutan DNA yang tidak diketahui dengan fungsi yang tidak diketahui telah dilakukan di luar negara. Di Amerika Syarikat, Britain dan Jepun, pusat-pusat multidisiplin yang berurusan dengan biologi sintetik telah ditubuhkan; penyelidik dari pelbagai kepakaran bekerja di sana.
Pada masa yang sama, jelas bahawa penggunaan teknik metodologi moden meningkatkan kemungkinan "tidak sengaja" atau sengaja menghasilkan agen kimer dari senjata biologi yang tidak diketahui oleh manusia dengan sekumpulan faktor patogenik yang sama sekali baru. Dalam hal ini, aspek penting timbul - memastikan keselamatan biologi kajian sedemikian. Menurut sebilangan pakar, biologi sintetik tergolong dalam bidang aktiviti dengan risiko tinggi yang berkaitan dengan pembinaan mikroorganisma baru yang layak. Tidak dapat dikesampingkan bahawa bentuk kehidupan yang dibuat di makmal dapat melepaskan diri dari tabung uji, berubah menjadi senjata biologi, dan ini akan mengancam kepelbagaian semula jadi yang ada.
Perhatian khusus harus diberikan kepada kenyataan bahawa, sayangnya, masalah penting lain tidak tercermin dalam penerbitan mengenai biologi sintetik, iaitu, pemeliharaan kestabilan genom bakteria buatan. Ahli mikrobiologi menyedari fenomena mutasi spontan akibat perubahan atau kehilangan (penghapusan) gen dalam genom bakteria dan virus, yang menyebabkan perubahan sifat sel. Walau bagaimanapun, dalam keadaan semula jadi, kekerapan berlakunya mutasi sedemikian rendah dan genom mikroorganisma dicirikan oleh kestabilan relatif.
Proses evolusi telah membentuk kepelbagaian dunia mikroba selama ribuan tahun. Hari ini, keseluruhan klasifikasi keluarga, genera dan spesies bakteria dan virus didasarkan pada kestabilan urutan genetik, yang memungkinkan pengenalannya dan menentukan sifat biologi tertentu. Mereka adalah titik permulaan untuk penciptaan kaedah diagnostik moden seperti penentuan profil protein atau asid lemak mikroorganisma menggunakan spektrometri massa MALDI-ToF atau spektrometri massa kromo, pengenalpastian urutan DNA yang khusus untuk setiap mikroba menggunakan analisis PCR, dll. Pada masa yang sama, kestabilan genom sintetik mikroba "chimeric" saat ini tidak diketahui, dan mustahil untuk meramalkan sejauh mana kita dapat "menipu" sifat dan evolusi. Oleh itu, sangat sukar untuk meramalkan akibat penembusan mikroorganisma buatan sedemikian secara tidak sengaja atau sengaja di luar makmal. Walaupun dengan "bahaya" mikroba yang diciptakan, pembebasannya "ke cahaya" dengan keadaan yang sama sekali berbeza dari makmal boleh menyebabkan peningkatan kebolehubahan dan pembentukan varian baru dengan sifat yang tidak diketahui, mungkin agresif. Gambaran yang jelas mengenai kedudukan ini adalah penciptaan bakteria tiruan.
Kematian pada botol
Cynthia (Mycoplasma laboratorium) adalah strain sintetik mycoplasma yang berasal dari makmal. Ini mampu menghasilkan semula secara bebas dan bertujuan, menurut laporan media asing, untuk menghilangkan akibat bencana minyak di perairan Teluk Mexico dengan menyerap pencemaran.
Pada tahun 2011, bakteria dilancarkan ke lautan untuk memusnahkan tumpahan minyak yang menimbulkan ancaman bagi ekologi Bumi. Keputusan yang terburu-buru dan tidak terkira ini segera berubah menjadi akibat buruk - mikroorganisma tidak terkawal. Terdapat laporan mengenai penyakit yang mengerikan, yang disebut oleh wartawan wabah biru dan menyebabkan kepupusan fauna di Teluk Mexico. Pada masa yang sama, semua penerbitan yang menimbulkan kepanikan di kalangan penduduk adalah milik majalah, sementara penerbitan ilmiah lebih suka berdiam diri. Pada masa ini, tidak ada bukti saintifik langsung (atau mereka sengaja disembunyikan) bahawa penyakit maut yang tidak diketahui disebabkan oleh Cynthia. Namun, tidak ada asap tanpa api, oleh itu versi bencana ekologi yang dinyatakan di Teluk Mexico memerlukan perhatian dan kajian yang mendalam.
Diasumsikan bahawa dalam proses menyerap produk petroleum, cynthia telah mengubah dan memperluas keperluan pemakanan dengan memasukkan protein hewani dalam "diet". Menyerang luka mikroskopik pada tubuh ikan dan haiwan laut lain, ia menyebar melalui aliran darah ke semua organ dan sistem, secara harfiah menghakis segala yang ada di jalannya dalam waktu yang singkat. Hanya dalam beberapa hari, kulit anjing laut ditutup dengan bisul, terus berdarah, dan kemudian reput sepenuhnya. Sayangnya, ada laporan mengenai kes-kes fatal penyakit ini (dengan kompleks gejala yang sama) dan orang yang berenang di Teluk Mexico.
Titik penting adalah hakikat bahawa dalam kasus sintetik, penyakit ini tidak dapat diobati dengan antibiotik yang diketahui, kerana, selain "tanda air", gen penentangan terhadap ubat antibakteria diperkenalkan ke dalam genom bakteria. Yang terakhir menimbulkan persoalan dan kejutan. Mengapa mikroba saprofitik asal, yang tidak mampu menyebabkan penyakit pada manusia dan haiwan, memerlukan gen ketahanan antibiotik?
Sehubungan dengan itu, keheningan pegawai dan pengarang jangkitan ini kelihatannya paling aneh. Menurut beberapa pakar, ada penyembunyian skala sebenar tragedi di tingkat pemerintah. Juga disarankan bahawa dalam kasus penggunaan synthia, kita berbicara tentang penggunaan senjata bakteriologi spektrum tindakan yang luas, yang menimbulkan ancaman munculnya wabak antarbenua. Pada masa yang sama, untuk menghilangkan kepanikan dan khabar angin, Amerika Syarikat mempunyai keseluruhan kaedah moden untuk mengenal pasti mikroorganisma, dan tidak sukar untuk menentukan agen etiologi jangkitan yang tidak diketahui ini. Tentu saja, tidak dapat dikesampingkan bahawa ini adalah hasil dari kesan langsung minyak pada organisma hidup, walaupun gejala penyakit lebih menunjukkan sifat menularnya. Walaupun begitu, soalan yang kita ulangi memerlukan kejelasan.
Kebimbangan semula jadi mengenai penyelidikan yang tidak terkawal dari banyak saintis Rusia dan asing. Untuk mengurangkan risiko, dicadangkan beberapa arah - pengenalan tanggungjawab peribadi terhadap perkembangan dengan hasil yang tidak dapat diprogramkan, peningkatan literasi ilmiah pada tahap latihan profesional, dan kesedaran masyarakat luas mengenai pencapaian biologi sintetik melalui media. Tetapi adakah masyarakat bersedia mengikuti peraturan ini? Contohnya, mengambil spora anthrax dari makmal AS dan menghantarnya ke dalam sampul menimbulkan keraguan mengenai keberkesanan kawalan. Lebih-lebih lagi, dengan mempertimbangkan kemungkinan moden, ketersediaan pangkalan data urutan genetik bakteria, termasuk agen penyebab jangkitan terutamanya berbahaya, teknik sintesis DNA, kaedah membuat mikrob buatan, difasilitasi. Adalah mustahil untuk mengecualikan mendapatkan akses tanpa kebenaran ke maklumat ini oleh penggodam dengan penjualan seterusnya kepada pihak yang berminat.
Seperti yang ditunjukkan oleh pengalaman "melancarkan" Cynthia ke dalam keadaan semula jadi, semua langkah yang dicadangkan tidak berkesan dan tidak menjamin keselamatan biologi alam sekitar. Selain itu, tidak dapat dikesampingkan bahawa mungkin terdapat akibat ekologi jangka panjang dari pengenalan mikroorganisma buatan ke alam semula jadi.
Langkah-langkah kawalan yang dicadangkan - kesedaran media yang meluas dan peningkatan tanggungjawab etika penyelidik dalam penciptaan bentuk mikroorganisma tiruan - belum memberangsangkan. Yang paling berkesan adalah peraturan undang-undang keselamatan biologi bentuk kehidupan sintetik dan sistem pemantauan mereka di peringkat antarabangsa dan nasional mengikut sistem penilaian risiko yang baru, yang harus merangkumi kajian berdasarkan bukti eksperimen yang komprehensif mengenai akibat dalam bidang biologi sintetik. Penyelesaian yang mungkin juga boleh dilakukan ialah penubuhan majlis pakar antarabangsa untuk menilai risiko penggunaan produknya.
Analisis menunjukkan bahawa sains telah mencapai batas baru dan menimbulkan masalah yang tidak dijangka. Hingga kini, skema penunjuk dan pengenalpastian agen berbahaya telah bertujuan untuk mengesannya berdasarkan pengenalpastian penanda antigenik atau genetik tertentu. Tetapi ketika membuat mikroorganisma chimeric dengan faktor patogenik yang berbeza, pendekatan ini tidak berkesan.
Selain itu, skema profilaksis khusus dan kecemasan yang sedang dikembangkan, terapi etiotropik jangkitan berbahaya juga mungkin tidak berguna, kerana ia dikira, walaupun dalam kes menggunakan pilihan yang diubah, untuk patogen yang diketahui.
Kemanusiaan, tanpa sedar, telah memasuki jalan perang biologi dengan akibat yang tidak diketahui. Mungkin tidak ada pemenang dalam perang ini.
