Ο Θεός των μικρών πραγμάτων
Μπορεί η λύση στην ενέργεια να είναι τα συνθετικά υπερβακτήρια;

Πηγή: The Atlantic Monthly, Φεβρουάριος 2007

Πειράματα που γίνονται σε πολλά εργαστήρια έχουν σαν στόχο τη δημιουργία νέων μορφών ζωής, με σκοπό όχι μόνο την κατασκευή νέων φαρμάκων, να γιατρεύει τον καρκίνο ή και να επιδιορθώνει κατεστραμμένα όργανα, αλλά και για πολύ εξειδικευμένους στόχους, όπως η παραγωγή ενέργειας. Ειδικά ο γκουρού της βιοτεχνολογίας Αμερικανός Craig Venter, ισχυρίζεται ότι τα συνθετικά υπερβακτήριά του θα λύσουν το ενεργειακό πρόβλημα των ΗΠΑ μέσα στα επόμενα 10 χρόνια.

Μπορεί η φύση να έγραψε τις πρώτες γραμμές στο βιβλίο της ζωής πριν από 4 δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά τώρα πολλοί ερευνητές ξεκινούν από το μηδέν για να φτιάξουν τους πρώτους συνθετικούς οργανισμούς με ξεχωριστές ιδιότητες. Γι αυτό και εξετάζουν τα γονίδια των οργανισμών από μηδενική βάση αλλάζοντας τα θεμελιώδη συστατικά της ζωής,

Το πρώτο εκπληκτικό επίτευγμα πραγματοποιήθηκε το 2002, από Αμερικανούς ιολόγους με επικεφαλής τον Eckard Wimmer. Κατάφεραν τότε να δημιουργήσουν τεχνητό τον ιό της πολιομυελίτιδας, χρησιμοποιώντας μόνο τα βασικά δομικά υλικά του DNA και μερικές άλλες χημικές ουσίες, τις οποίες είχαν παραγγείλει με αντικαταβολή. Οδηγό τους είχαν ένα χάρτη με το γονιδίωμα του ιού, που τον είχαν βρει στο διαδίκτυο. Η προσπάθεια αυτή πήρε τρία χρόνια για να καρποφορήσει, αλλά, ένα χρόνο αργότερα, μια άλλη ομάδα Αμερικανών ερευνητών, με επικεφαλής τον Craig Venter, δημιούργησε μέσα σε μόλις 2 εβδομάδες ένα λειτουργικό ιό, συνδυάζοντας μικρά τμήματα DNA για να σχηματίσει το πλήρες γονιδίωμα του.

Το γενετικό υλικό του ιού της πολιομυελίτιδας αποτελείται μόνο από 7.411 βάσεις, και γι' αυτό ήταν σχετικά εύκολο οι επιστήμονες να πειραματιστούν μ' αυτό. Ωστόσο, τα εργαστηριακά μηχανήματα για τη δημιουργία συνθετικού DNA γίνονται ολοένα ταχύτερα και οι ερευνητές γίνονται όλο και πιο έμπειροι στο συνδυασμό τμημάτων DNA. Σύντομα θα είναι σε θέση να δημιουργούν στο εργαστήριο ακολουθίες DNA με ένα εκατομμύριο βάσεις, υπερβαίνοντας έτσι το μαγικό όριο της αυθεντικής ζωής.

Ήδη μπορούν να κατασκευάσουν αρκετό DNA για τη δημιουργία τεχνητών βακτηρίων, τα οποία διαθέτουν πολύ περισσότερο γενετικό υλικό από τους ιούς. Το DNA των περισσότερων βακτηρίων αποτελείται από 1 ως 10 εκατομμύρια βάσεις. Το μικρότερο γονιδίωμα από όλα τα βακτήρια - μόλις 500.000 βάσεις κατανεμημένες σε 517 γονίδια - το διαθέτει το Mycoplasma genitalium, το οποίο μάλιστα αποτελεί και την αφετηρία για την πιο φιλόδοξη προσπάθεια δημιουργίας τεχνητής ζωής.

0 Craig Venter και η ομάδα του πρόκειται να αφαιρέσουν το DNA από μυκοπλάσματα και, στη συνέχεια, να εισαγάγουν στα κενά κύτταρα καινούργιο, ειδικά προσαρμοσμένο DNA, για να δημιουργήσουν συνθετικά υπερβακτήρια. Το νέο γονιδίωμα του υπερβακτηρίου αναπτύσσεται για έναν απολύτως συγκεκριμένο σκοπό και «καθαρίζεται» πλήρως από όλα τα μη απαραίτητα γονίδια. Με άλλα λόγια, η ομάδα του Craig Venter αναζητεί το απλούστερο κατά το δυνατόν γονιδίωμα και ερευνά ποια από τα 517 γονίδια του μυκοπλάσματος είναι απολύτως απαραίτητα για να διατηρηθεί το βακτήριο στη ζωή. Όλα τα υπόλοιπα αφαιρούνται.

Οι ερευνητές αφαιρούν τα γονίδια του μυκοπλάσματος ένα ένα και παρακολουθούν κάθε φορά αν το βακτήριο καταφέρνει να επιζήσει ή πεθαίνει χωρίς αυτά. 0 Craig Venter και η ομάδα του εκτιμούν ότι στο τέλος θα απομείνει μια «μίνι» παραλλαγή του γονιδιώματος του μυκοπλάσματος, με 265-300 γονίδια, τα οποία θα είναι όλα ζωτικής σημασίας και χρησιμότητας - θα συμβάλλουν, π.χ., στην ανάγνωση και την επιδιόρθωση του DNA ή στη δημιουργία της κυτταρικής μεμβράνης.

Το μεγάλο και ακόμη αναπάντητο ερώτημα, ωστόσο, είναι αν το κενό κύτταρο του βακτηρίου θα δεχτεί το νέο DNA και θα αρχίσει τη νέα του ζωή με αυτό. Γιατί τότε, το νέο, «αδυνατισμένο» μυκόπλασμα, που θα αναπτύσσεται υπό ειδικές συνθήκες προστασίας σε εργαστηριακό περιβάλλον, δε θα ξοδεύει χρόνο και ενέργεια σε άλλες δραστηριότητες πέρα από τις βασικές ζωτικές του λειτουργίες. Γι' αυτό και θα μπορούσε να αποτελέσει μια ιδανική και οικονομική πηγή ενέργειας.

0 Craig Venter έχει υποσχεθεί στην αμερικανική κυβέρνηση ότι μέσα στα επόμενα 10-15 χρόνια θα λύσει το ενεργειακό πρόβλημα των ΗΠΑ με τέτοια συνθετικά υπερβακτήρια, τα οποία θα διαθέτουν μίνι-DNA, ενισχυμένο με ένα οπλοστάσιο επιλεγμένων γονιδίων, που θα τους δίνει τη δυνατότητα να μεταφέρουν την ηλιακή ενέργεια σε μόρια πλούσια σε ενέργεια, όπως αυτά του υδρογόνου, της αιθυλικής αλκοόλης ή του μεθανίου.

Οι ουσίες αυτές μπορούν να παράγονται από τα βακτήρια και να αποτελέσουν το καύσιμο των εκατοντάδων εκατομμυρίων αυτοκινήτων στις ΗΠΑ, να χρησιμοποιηθούν σε ηλεκτροπαραγωγικούς σταθμούς ή για θέρμανση. 0 Venter και η ομάδα του κάνουν τώρα την τελική επεξεργασία σε ορισμένα επίλεκτα γονίδια μεταβολισμού και φωτοσύνθεσης από άλλους οργανισμούς, ώστε να εξοπλίσουν τα βακτήρια που σχεδιάζουν με γονίδια τα οποία θα απορροφούν την ηλιακή ενέργεια με τον πιο αποτελεσματικό τρόπο.

Η συνθετική ζωή πιθανόν στο μέλλον να λύσει κοινωνικά προβλήματα και να καταπολεμήσει αρρώστιες, υπάρχει όμως και ο κίνδυνος να δημιουργήσει σοβαρά προβλήματα. Οργανωμένες τρομοκρατικές ομάδες και κακόβουλα καθεστώτα μπορεί να χρησιμοποιήσουν την τεχνολογία αυτή για να φτιάξουν το δικό τους ιό Έμπολα ή ένα νέο, συνθετικό δολοφονικό ιό, ο οποίος, π.χ., θα συνδυάζει τη μεταδοτικότητα του ιού της γρίπης με τη θνητότητα του ιού HIV. Μπορούν, επίσης, να κατασκευάσουν έναν ανθεκτικό σε εμβόλια ιό της ευλογιάς ή να αυξήσουν κατακόρυφα τη θνητότητα του βακτηρίου της πανώλης και του βακίλου του άνθρακα, ενισχύοντας ταυτόχρονα την ανθεκτικότητα τους στα αντιβιοτικά. Οι ερευνητές φοβούνται, τέλος, ότι κατά τη διάρκεια των πειραμάτων τους με αβλαβείς οργανισμούς μπορεί, χωρίς να το θέλουν, να δημιουργήσουν νέες αρρώστιες ή μπορεί οι συνθετικοί τους οργανισμοί να ξεφύγουν και να αναπτυχθούν ανεξέλεγκτα.

Παρ' όλο που τα συνθετικά βακτήρια των εργαστηρίων θα είναι απολύτως εξαρτημένα για την επιβίωση τους, οι ερευνητές δεν αφήνουν τίποτε στην τύχη. Έτσι, εμφυτεύουν στους νέους αυτούς οργανισμούς ειδικούς μηχανισμούς ασφαλείας. Μπορούν, π.χ., να εισαγάγουν σε ένα συνθετικό βακτήριο ένα μηχανισμό αυτοκτονίας, ο οποίος θα ενεργοποιείται όταν το βακτήριο αναπτυχθεί υπερβολικά. Μια άλλη δυνατότητα είναι να εξοπλίσουν τα βακτήρια με ένα είδος μετρητή των κυτταρικών διαιρέσεων. Μετά από ένα συγκεκριμένο κύκλο διαιρέσεων, το κύτταρο θα είναι προγραμματισμένο να πεθαίνει.

Όμως, τα συνθετικά βακτήρια και οι ιοί είναι εξίσου δυναμικοί οργανισμοί όσο και οι φυσικοί τους συγγενείς. Ήδη μετά από μερικές μέρες ανάπτυξης εμφανίζονται τα πρώτα μεταλλαγμένα βακτήρια, που θα μπορούσαν να ξεφύγουν από τους μηχανισμούς ελέγχου. Γι' αυτό, η τακτική των ερευνητών είναι να ενσωματώνουν περισσότερα και πιο πολύπλοκα συστήματα ασφαλείας στους νέους αυτούς οργανισμούς, προκειμένου να υπερκεράσουν τη φυσική προσαρμοστικότητα τους.