2017 yil noyabr oyida Britaniyaning The Independent internet -nashri AQSh Mudofaa vazirligi Ilmiy tadqiqot loyihalari agentligi (DARPA) ning yangi sintetik biologiya dasturi, Advanced Plant Technologies (APT) haqidagi maqolani e'lon qildi. Harbiy kafedra an'anaviy texnologiyalarni ishlatish imkonsiz bo'lgan sharoitda ma'lumot to'plash uchun o'zini o'zi ushlab turuvchi sensorlar vazifasini bajaradigan genetik modifikatsiyalangan yosunlarni yaratishni rejalashtirmoqda. Bu qanchalik haqiqat va u insoniyatga qanday tahdid soladi?
O'simliklarning tabiiy imkoniyatlaridan tegishli kimyoviy moddalar, zararli mikroorganizmlar, nurlanish va elektromagnit signallarni aniqlashda foydalanish mumkin deb taxmin qilinadi. Shu bilan birga, ularning genomini o'zgartirish harbiylarga nafaqat atrof -muhit holatini nazorat qilish imkonini beradi. Bu, o'z navbatida, mavjud texnik vositalar yordamida o'simliklarning reaktsiyasini masofadan turib kuzatish imkonini beradi.
Itoatkor viruslar
APT dastur menejeri Bleyk Bextinning so'zlariga ko'ra, bu holda DARPA -ning maqsadi keng ko'lamli ssenariylarda qo'llanilishi mumkin bo'lgan, juda moslashuvchan imkoniyatlarga ega bo'lgan turli xil biologik platformalarni loyihalash, to'g'ridan -to'g'ri yaratish va sinovdan o'tkazish uchun qayta ishlatiladigan samarali tizimni ishlab chiqishdir.
Keling, sintetik biologiyaning rivojlanishiga faol yordam beradigan amerikalik olimlar va AQSh harbiy departamentiga hurmat ko'rsataylik. Shu bilan birga, biz kutgan natijalar insoniyat manfaatlariga yo'naltirilishi kerak bo'lgan so'nggi yillardagi sezilarli taraqqiyot butunlay yangi muammoni keltirib chiqardi, uning oqibatlari oldindan aytib bo'lmaydi va oldindan aytib bo'lmaydi. Ma'lum bo'lishicha, AQSh hozirda tabiiy sharoitda bo'lmagan sun'iy (sintetik) mikroorganizmlarni loyihalashning texnik imkoniyatlariga ega. Bu shuni anglatadiki, biz yangi avlod biologik qurollari haqida gapirayapmiz.
Agar eslasangiz, o'tgan asrda AQShning BV rivojlanishi bo'yicha o'tkazgan intensiv tadqiqotlari odamlarda xavfli xususiyatli yuqumli kasalliklar qo'zg'atuvchilarining shtammlarini olishga (o'ziga xos immunitetni, poliantibiotik qarshiligini, patogenligini oshirishga) qaratilgan edi. ularni aniqlash va himoya qilish vositalari. Natijada genetik modifikatsiyalangan mikroorganizmlarni ko'rsatish va identifikatsiyalash usullari takomillashtirildi. Bakteriyalarning tabiiy va o'zgartirilgan shakllari keltirib chiqaradigan infektsiyalarni oldini olish va davolash sxemalari ishlab chiqilgan.
Rekombinant DNK texnikasi va texnologiyalaridan foydalanish bo'yicha birinchi tajribalar 70 -yillarda o'tkazilgan va ular genomiga bakteriyalar xususiyatlarini o'zgartirishi mumkin bo'lgan yagona genlarni kiritish orqali tabiiy shtammlarning genetik kodini o'zgartirishga bag'ishlangan. Bu olimlarga bioyoqilg'i, bakterial elektr energiyasi, dorilar, diagnostik preparatlar va ko'p diagnostik platformalar, sintetik vaktsinalar va boshqalarni ishlab chiqarish kabi muhim muammolarni hal qilish uchun imkoniyatlar ochdi. Bunday maqsadlarning muvaffaqiyatli amalga oshirilishining namunasi bakteriya yaratishdir. tarkibida rekombinant DNK bor va sintetik insulin ishlab chiqaradi …
Ammo boshqa tomoni ham bor.2002 yilda hayotiy polioviruslar sun'iy ravishda sintez qilindi, shu jumladan 1918 yilda o'n millionlab odamlarning hayotiga zomin bo'lgan ispan grippining qo'zg'atuvchisiga o'xshashlar. Garchi bunday sun'iy shtammlar asosida samarali vaktsinalar yaratishga urinishlar qilinayotgan bo'lsa -da.
2007 yilda J. Kreyg Venter tadqiqot instituti (JCVI, AQSh) olimlari birinchi marta bitta bakteriya turining (Mycoplasma mycoides) butun genomini boshqasiga (Mycoplasma capricolum) tashishga muvaffaq bo'lishdi va yangi mikroorganizmning hayotiyligini isbotladilar.. Bunday bakteriyalarning sintetik kelib chiqishini aniqlash uchun odatda ularning genomiga suv belgilari deb ataladigan markerlar kiritiladi.
Sintetik biologiya - jadal rivojlanayotgan soha, gen muhandisligi sifatidagi yangi qadamni ifodalaydi. Organizmlar orasidagi bir nechta genlarning uzatilishidan tortib, tabiatda "dasturlashtirilgan" funktsiyalari va xususiyatlariga ega bo'lmagan noyob biologik tizimlarni loyihalash va qurishgacha. Bundan tashqari, genomik ketma -ketlik va turli mikroorganizmlarning to'liq genomlari ma'lumotlar bazalarini yaratish laboratoriyada har qanday mikrobning DNK sintezi uchun zamonaviy strategiyalarni ishlab chiqish imkonini beradi.
Ma'lumki, DNK to'rtta asosdan iborat bo'lib, ularning ketma -ketligi va tarkibi tirik organizmlarning biologik xususiyatlarini aniqlaydi. Zamonaviy ilm -fan sintetik genomga "g'ayritabiiy" asoslarni kiritishga imkon beradi, ularning hujayrada ishlashini oldindan dasturlash juda qiyin. Va noma'lum DNK sekanslarining sun'iy genomiga funktsiyalari noma'lum "kiritish" bo'yicha bunday tajribalar allaqachon chet elda o'tkazilmoqda. AQShda, Buyuk Britaniyada va Yaponiyada sintetik biologiya bilan shug'ullanadigan ko'p tarmoqli markazlar tashkil etilgan, u erda turli mutaxassisliklar tadqiqotchilari ishlaydi.
Shu bilan birga, zamonaviy uslubiy texnikani qo'llash patogenlik omillarining mutlaqo yangi to'plami bilan insoniyatga noma'lum bo'lgan biologik qurolning kimerik agentlarini "tasodifiy" yoki qasddan ishlab chiqarish ehtimolini oshirishi aniq. Shu nuqtai nazardan, muhim jihat paydo bo'ladi - bunday tadqiqotlarning biologik xavfsizligini ta'minlash. Bir qator mutaxassislarning fikriga ko'ra, sintetik biologiya yangi hayotiy mikroorganizmlarning konstruktsiyasi bilan bog'liq yuqori xavfli faoliyat sohasiga tegishli. Laboratoriyada yaratilgan hayot shakllari probirkadan qochib, biologik qurolga aylanishi mumkinligini inkor etib bo'lmaydi va bu mavjud tabiiy xilma -xillikka tahdid soladi.
Afsuski, yana bir muhim muammo sintetik biologiya bo'yicha nashrlarda aks ettirilmaganiga, ya'ni sun'iy ravishda yaratilgan bakteriyalar genomining barqarorligini saqlashga alohida e'tibor qaratish lozim. Mikrobiologlar hujayra xususiyatlarining o'zgarishiga olib keladigan bakteriyalar va viruslar genomidagi genning o'zgarishi yoki yo'qolishi (o'chirilishi) tufayli o'z -o'zidan paydo bo'ladigan mutatsiyalar hodisasini yaxshi biladilar. Biroq, tabiiy sharoitda, bunday mutatsiyalarning paydo bo'lish chastotasi past va mikroorganizmlarning genomlari nisbiy barqarorlik bilan ajralib turadi.
Evolyutsion jarayon ming yillar davomida mikroblar dunyosining xilma -xilligini shakllantirdi. Bugungi kunda bakteriyalar va viruslarning oilalari, avlodlari va turlarining butun tasnifi genetik ketma -ketlikning barqarorligiga asoslanadi, bu ularni aniqlash imkonini beradi va o'ziga xos biologik xususiyatlarni aniqlaydi. Ular MALDI-ToF mass-spektrometriyasi yoki xromo-massa spektrometriyasi yordamida mikroorganizmlarning oqsil yoki yog 'kislotalari profilini aniqlash, PCR tahlilidan foydalanib, har bir mikrobga xos DNK ketma-ketligini aniqlash kabi zamonaviy diagnostika usullarini yaratishning boshlanish nuqtasi bo'ldi. Shu bilan birga, "kimerik" mikroblarning sintetik genomining barqarorligi hozircha noma'lum va biz tabiat va evolyutsiyani qanchalik "aldashga" muvaffaq bo'lganimizni oldindan aytib bo'lmaydi. Shuning uchun bunday sun'iy mikroorganizmlarning laboratoriyadan tashqariga tasodifiy yoki qasddan kirib kelishi oqibatlarini oldindan aytish juda qiyin. Hatto yaratilgan mikrobning "zararsizligi" bilan ham, uning laboratoriyadan mutlaqo farq qiladigan sharoitda "nurga" chiqishi mutatsiyaning kuchayishiga va noma'lum, ehtimol agressiv xususiyatlarga ega yangi variantlarning paydo bo'lishiga olib kelishi mumkin. Bu pozitsiyaning yorqin namunasi - sun'iy bakteriya - sintiya.
Shishadagi o'lim
Cynthia (Mycoplasma laboratorium)-laboratoriyadan olingan mikoplazmaning sintetik shtammidir. U mustaqil ravishda ko'paytirishga qodir va xorijiy OAV xabarlariga ko'ra, Meksika ko'rfazi suvlaridagi neft halokati oqibatlarini ifloslanishni yutish orqali yo'q qilishga mo'ljallangan edi.
2011 yilda okeanlarga Yer ekologiyasiga tahdid soluvchi neft to'kilishini yo'q qilish uchun bakteriyalar uchirildi. Bu shoshilinch va noto'g'ri hisoblangan qaror tez orada dahshatli oqibatlarga aylandi - mikroorganizmlar nazoratdan chiqib ketdi. Jurnalistlar ko'k vabo deb atagan va Meksika ko'rfazida faunaning yo'q bo'lib ketishiga olib keladigan dahshatli kasallik haqida xabarlar bor edi. Shu bilan birga, aholi o'rtasida vahima qo'zg'atgan barcha nashrlar davriy nashrlarga tegishli, ilmiy nashrlar esa sukut saqlashni afzal ko'rishadi. Hozirgi vaqtda noma'lum o'limga olib keladigan kasallik Sintiyadan kelib chiqqanligi to'g'risida to'g'ridan -to'g'ri ilmiy dalillar yo'q (yoki ular ataylab yashiringan). Biroq, olovsiz tutun bo'lmaydi, shuning uchun Meksika ko'rfazidagi ekologik halokatning taxmin qilingan versiyalari diqqat va o'rganishni talab qiladi.
Neft mahsulotlarini yutish jarayonida sintiya hayvonlarning oqsillarini "dietaga" kiritish orqali ozuqaviy talablarni o'zgartirdi va kengaytirdi, deb taxmin qilinadi. Baliq va boshqa dengiz hayvonlarining tanasida mikroskopik yaralar paydo bo'lib, u qon oqimi orqali barcha organlar va tizimlarga tarqaladi va qisqa vaqt ichida o'z yo'lida bo'lgan hamma narsani korroziyaga soladi. Bir necha kun ichida muhrlarning terisi oshqozon yarasi bilan qoplangan, doimo qon ketadi, keyin esa butunlay chiriydi. Afsuski, kasallikning o'lik holatlari (xuddi shu alomatlar majmuasi bilan) va Meksika ko'rfazida suzayotgan odamlar haqida xabarlar bor.
Muhim nuqta shundaki, sintiya holatida kasallikni ma'lum antibiotiklar bilan davolash mumkin emas, chunki "suv belgilaridan" tashqari, bakteriyalar genomiga antibakterial dorilarga qarshilik ko'rsatadigan genlar kiritilgan. Ikkinchisi savollar va ajablantiradi. Odamlar va hayvonlarda kasallik keltirib chiqarishga qodir bo'lmagan asl saprofit mikrob nima uchun antibiotiklarga chidamli genlarga muhtoj?
Shu nuqtai nazardan, rasmiylar va ushbu infektsiya mualliflarining sukut saqlagani hech bo'lmaganda g'alati ko'rinadi. Ba'zi ekspertlarning fikricha, fojianing haqiqiy miqyosini hukumat darajasida yashirish bor. Bundan tashqari, sintiya ishlatilganda, biz qit'alararo epidemiya paydo bo'lish xavfini tug'diradigan keng ta'sir doirasidagi bakteriologik qurollardan foydalanish haqida gapirayapmiz. Shu bilan birga, vahima va mish -mishlarni yo'q qilish uchun Qo'shma Shtatlarda mikroorganizmlarni aniqlash uchun zamonaviy usullarning to'liq arsenali mavjud va bu noma'lum infektsiyaning etiologik agentini aniqlash qiyin emas. Albatta, bu yog'ning tirik organizmga to'g'ridan -to'g'ri ta'sirining natijasi ekanligini inkor etib bo'lmaydi, garchi kasallik belgilari uning yuqumli tabiatini ko'proq ko'rsatsa. Shunga qaramay, savol, biz takrorlaymiz, aniqlikni talab qiladi.
Ko'p rus va xorijiy olimlarning nazoratsiz tadqiqotlari haqida tabiiy tashvish. Xavfni kamaytirish uchun bir nechta yo'nalishlar taklif qilinadi - dasturlashtirilmaydigan natijalar uchun shaxsiy javobgarlikni joriy etish, kasbiy tayyorgarlik darajasida ilmiy savodxonlikni oshirish va ommaviy axborot vositalari orqali sintetik biologiya yutuqlari to'g'risida keng jamoatchilikni xabardor qilish. Ammo jamiyat bu qoidalarga amal qilishga tayyormi? Masalan, kuydirgi kasalligini AQSh laboratoriyasidan olib konvertga yuborish nazorat samaradorligiga shubha tug'diradi. Bundan tashqari, zamonaviy imkoniyatlarni hisobga olgan holda, bakteriyalarning genetik ketma -ketligi, shu jumladan, o'ta xavfli infektsiyalarning qo'zg'atuvchilari, DNK sintezi texnikasi, sun'iy mikroblarni yaratish usullari ma'lumotlar bazalarining mavjudligi osonlashadi. Xakerlar ushbu ma'lumotlarga ruxsatsiz kirishni, keyinchalik manfaatdor tomonlarga sotishni istisno qilib bo'lmaydi.
Sintiyani tabiiy sharoitda "ishga tushirish" tajribasi ko'rsatganidek, taklif qilingan barcha choralar samarasiz va atrof muhitning biologik xavfsizligiga kafolat bermaydi. Bundan tashqari, sun'iy mikroorganizmni tabiatga kiritilishining uzoq muddatli ekologik oqibatlari bo'lishi mumkinligini istisno qilib bo'lmaydi.
Taklif qilinayotgan nazorat choralari - ommaviy axborot vositalarida keng tarqalgan xabardorlik va tadqiqotchilarning mikroorganizmlarning sun'iy shakllarini yaratishda axloqiy javobgarligini oshirish - hali rag'batlantirmaydi. Sintetik hayot shakllarining biologik xavfsizligini huquqiy tartibga solish va ularning oqibatlarini har tomonlama va eksperimental dalillarga asoslangan tadqiqotni o'z ichiga olishi kerak bo'lgan xavfni baholashning yangi tizimiga muvofiq xalqaro va milliy darajadagi monitoring tizimini huquqiy tartibga solish eng samarali hisoblanadi. sintetik biologiya sohasi. Mumkin bo'lgan yechim, o'z mahsulotlaridan foydalanish xavfini baholash uchun xalqaro ekspertlar kengashini tuzish bo'lishi mumkin.
Tahlillar shuni ko'rsatadiki, fan butunlay yangi chegaralarga chiqdi va kutilmagan muammolarni keltirib chiqardi. Hozirgacha xavfli agentlarni ko'rsatish va identifikatsiya qilish sxemalari aniq antijenik yoki genetik belgilarni aniqlash asosida ularni aniqlashga qaratilgan edi. Ammo har xil patogenlik omillari bo'lgan kimerik mikroorganizmlarni yaratishda bu yondashuvlar samarasiz bo'ladi.
Bundan tashqari, xavfli infektsiyalarni etiotropik davolashning o'ziga xos va shoshilinch profilaktikasi sxemalari ham befoyda bo'lib chiqishi mumkin, chunki ular ma'lum patogen uchun o'zgartirilgan variantlardan foydalanganda ham hisoblab chiqiladi.
Insoniyat bilmagan holda, biologik urush yo'liga noma'lum oqibatlar bilan kirdi. Bu urushda g'olib bo'lmasligi mumkin.
