Έρχονται τα βακτήρια-ρομπότ!

Στον κόσμο της «συνθετικής βιολογίας», που θα ανατείλει σε λίγα χρόνια, τα
βακτήρια-ρομπότ θα έχουν δεσπόζοντα ρόλο. Αυτοί οι μικροσκοπικοί οργανισμοί,
που ζουν σε κάθε σώμα, θα μπορούν να προγραμματίζονται από το ανθρώπινο χέρι
και να τρέχουν πάνω-κάτω στον οργανισμό μας, βελτιώνοντας και επιδιορθώνοντας
οποιαδήποτε βλάβη παρουσιαστεί. Θα κατέχουν μάλιστα και το αξίωμα του
«ομαδάρχη», αφού θα μπορούν να στέλνουν σήματα και σε άλλα βακτήρια ώστε όλα
μαζί να πέφτουν με… τα μούτρα στη δουλειά!

Επιστήμονες κατάφεραν να επέμβουν στα βακτήρια Ε coli και να τα κάνουν να εκπέμπουν πράσινο ή κόκκινο φως ανταποκρινόμενα σε σήματα άλλων βακτηρίων

Οι προοπτικές που ανοίγονται στον τομέα της συνθετικής βιολογίας έχουν
ενθουσιάσει τους ειδικούς, σύμφωνα με την αγγλική εφημερίδα «The Daily
Telegraph». Επιστήμονες που σήμερα δραστηριοποιούνται στον χώρο της Γενετικής
Μηχανικής, οραματίζονται να κάνουν τα ζωντανά κύτταρα των βακτηρίων να
λειτουργούν σαν μικροσκοπικοί ηλεκτρονικοί υπολογιστές. Θα δουλεύουν
ακούραστα, ανιχνεύοντας επικίνδυνες ουσίες που εισβάλλουν στον οργανισμό και
επιδιορθώνοντας ιστούς και όργανα μέσα στο ανθρώπινο σώμα.

Πειραματισμοί με γονίδια. Εδώ και τρεις δεκαετίες, αμέτρητοι
επιστήμονες έχουν υποδυθεί τον ρόλο του… Κύρου Γρανάζη πειραματιζόμενοι με
διάφορα γονίδια. Όμως οι νέοι δρόμοι που ανοίγονται με τη συνθετική βιολογία
υπόσχονται να οδηγήσουν την επιστήμη πολύ μακρύτερα από τα συμβατικά
χαρακώματα της Γενετικής Μηχανικής.

H Γενετική Μηχανική, βλέπετε, δεν μπορεί να φωτίσει τις πολύ μικρές πτυχές της
θαυμαστής μηχανικής διαδικασίας που ακολουθεί η φύση όταν καλείται να
δημιουργήσει ένα ζωντανό πλάσμα από το… μηδέν. H συνθετική βιολογία ίσως
αποδειχτεί το πολύτιμο εργαλείο που θα δώσει απαντήσεις σε χρόνια ερωτήματα
σχετικά με το πώς άρχισε η ζωή στη Γη, πώς ένα γονιμοποιημένο ωάριο
μετατρέπεται σε μια ολοζώντανη κοινωνία από δισεκατομμύρια κύτταρα, ή ακόμη
και τι μορφή μπορεί να έχει η ζωή σε άλλα σημεία του σύμπαντος.

Αθηρωματοφάγος. Οι πιο θερμοί υποστηρικτές της συνθετικής βιολογίας
ελπίζουν να δημιουργήσουν ζωντανούς οργανισμούς που θα έχουν προβλέψιμη
συμπεριφορά και θα μπορούν να κάνουν κατορθώματα που κανένας άλλος φυσικός
οργανισμός δεν είναι σε θέση να κάνει. Θέλουν για παράδειγμα να σχεδιάσουν ένα
κύτταρο το οποίο θα κολυμπά μέσα στα αιμοφόρα αγγεία και θα ροκανίζει τα μικρά
αποθέματα λίπους (αθηρωματική πλάκα) που συσσωρεύονται στα τοιχώματα των
αρτηριών, ή ακόμη να αναπτύξουν μια νέα γενιά φυτικών κυττάρων τα οποία μόλις
οσφρίζονται τον ερχομό κάποιου μολυσματικού παράγοντα θα κάνουν το φυτό να
αλλάζει το χρώμα.

Τα βακτήρια-ρομπότ που οραματίζονται οι επιστήμονες θα μπορούν να κολυμπούν στο αίμα και να διατηρούν σε καλή κατάσταση τα τοιχώματα των αρτηριών

«Γενετικός διακόπτης». «Κοιτάζουμε πλέον τα κύτταρα με διαφορετικό
μάτι. Τα βλέπουμε σαν συσκευές που μπορούν να προγραμματιστούν από την αρχή»,
τονίζει ο Δρ Ρον Βέις από το Πανεπιστήμιο Πρίνστον στο Νιου Τζέρσεϊ των ΗΠΑ.
«Κινούμαστε στην κατεύθυνση να εμφυσήσουμε σε μεμονωμένα κύτταρα την ιδιότητα
να καθοδηγούν εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια άλλα κύτταρα ώστε να κάνουν
αξιοθαύμαστα πράγματα».

H αρχή έχει γίνει. Μία ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο της Βοστόνης
τροποποίησε ορισμένα βακτήρια έτσι ώστε να αποτελούν κάτι σαν «γενετικό
διακόπτη».

Τα βακτήρια απέκτησαν μια υποτυπώδη ψηφιακή μνήμη και κάθε φορά που έπεφτε
πάνω τους υπεριώδης ακτινοβολία, ο γενετικός τους διακόπτης «άναβε». Αμέσως,
άρχιζαν ν’ αλλάζουν συμπεριφορά και να προσεγγίζουν άλλα βακτήρια ώστε να
σχηματίζουν όλα μαζί μια καινούργια κοινωνία.

Ο Δρ Βέις τροποποίησε με τη σειρά του βακτήρια τα οποία μπορούσαν πλέον να
αλλάζουν το χρώμα τους κάθε φορά που αντιλαμβάνονταν ότι μια άγνωστη χημική
ουσία εμφανιζόταν με απειλητικό σκοπό στην περιοχή τους.

Μήνυμα με άγνωστη πηγή. Ο ίδιος επιστήμονας βρήκε έναν τρόπο ώστε να
κάνει το γνωστό βακτήριο Ε coli να εκπέμπει ένα κόκκινο ή πράσινο αμυδρό φως
κάθε φορά που αντιλαμβάνεται ότι ένα αντίστοιχο βακτήριο κάνει το ίδιο.
«Διαπιστώνουμε ότι τα κύτταρα έχουν την ικανότητα να στέλνουν μηνύματα σε άλλα
κύτταρα και αυτά να αντιδρούν μόλις λάβουν το μήνυμα». Το πείραμα αυτό ίσως
αποτελέσει πολύτιμο εργαλείο στα χέρια ειδικών που κινούνται στο χώρο της
αναπτυξιακής βιολογίας και οι οποίοι προσπαθούν να κατανοήσουν το πώς τα
κύτταρα ενός εμβρύου έχουν την έμφυτη ιδιότητα να επιμερίζονται σε ομάδες
καθεμία από τις οποίες σχηματίζει αργότερα τα ζωτικά όργανα του σώματος.

Στο έμβρυο της φρουτόμυγας, για παράδειγμα, τα πρώτα κύτταρα πιστεύεται ότι
διαφοροποιούνται για να σχηματίσουν το κεφάλι, την κοιλιακή χώρα και άλλα
τμήματα του οργανισμού, ανταποκρινόμενα σε χημικά σήματα τα οποία εκπέμπονται
από άγνωστη πηγή μέσα στο έμβρυο.

Βακτήρια που θα υπακούν σε εντολές

Τα τροποποιημένα βακτήρια θα υπακούν στις εντολές των επιστημόνων και θα επικοινωνούν με άλλα βακτήρια ώστε να σχηματίζουν μεγάλες ομάδες που θα επιτελούν διάφορες εργασίες στον ανθρώπινο οργανισμό

Από τη στιγμή που οι επιστήμονες θα καταφέρουν να προγραμματίσουν τα
κύτταρα με τον τρόπο που αυτοί θέλουν, θα μπορούν να τα κατευθύνουν μέσα στον
ανθρώπινο οργανισμό σαν να είναι ρομπότ. Θα μπορούν να τους δίνουν εντολές
ώστε να ελέγχουν την επισκευή ή την κατασκευή ιστών. Αυτό ίσως να το
καταφέρουν με το να θέσουν υπό την καθοδήγησή τους βλαστικά κύτταρα σε
περιοχές που απαιτούνται για την ανάπτυξη καινούργιων νεύρων, μυώνων ή οστικών
κυττάρων. Ταυτόχρονα οι επιστήμονες προσπαθούν να φτιάξουν στους ηλεκτρονικούς
τους υπολογιστές ορισμένα μοντέλα που να τους προσφέρουν μια ιδέα για το πώς
μπορούν τα τροποποιημένα βακτήρια να συμπεριφερθούν μέσα στον οργανισμό.
Επιχειρώντας στον ψηφιακό τους κόσμο να προσομοιώσουν τη συμπεριφορά αυτή, οι
ειδικοί οραματίζονται τη δημιουργία βακτηρίων που θα υπακούν σε εντολές για να
σχηματίζουν μεγαλύτερες κοινωνίες βακτηρίων, κάτι σαν ομάδες «κρούσης», οι
οποίες θα αποδομούν διάφορες επικίνδυνες ουσίες ή θα επιτίθενται σε καρκινικά
κύτταρα. Το ζητούμενο είναι να υπάρξει μια ψηφιακή ταυτότητα για κάθε τέτοιο
λιλιπούτειο τροποποιημένο οργανισμό, ώστε οι ειδικοί προτού τού αναθέσουν
κάποια εξειδικευμένη εργασία μέσα ή έξω απο το ανθρώπινο σώμα, να μπορούν να
απεικονίσουν τη δράση του στον ηλεκτρονικό υπολογιστή και να ξέρουν αν είναι
ικανός να διεκπεραιώσει τις εντολές που θα λάβει.

Επιμέλεια: Στέφανος Κρίκκης, Εύη Ελευθεριάδου