Syntetická biologie: člověk, konstruktér života

Americký fyzik Richard Feynman kdysi prohlásil: „Co sám nedovedu postavit, tomu nemohu porozumět.“ Od fyzika, který svou vědeckou kariéru zahájil už v dětství opravováním rádií, takový výrok nepřekvapí. Ale v posledních letech ho berou za svůj i biologové.

Ztotožnili se s ním tak silně, že když v roce 2010 tým Craiga Ventera představil první mikroorganismus se syntetickým genomem a potřeboval přinést důkaz, že genom skutečně vznikl v laboratoři, a nikoli interními procesy v bakteriální buňce, použil ho jako genetický „vodoznak“. Spolu s dalšími dvěma citáty ho zašifroval do sekvence DNA, kterou do genomu ukryl. Stejně jako byl Richard Feynman mediální hvězdou druhé poloviny 20. století mezi fyziky, je Craig Venter na veřejnosti nejviditelnějším představitelem dynamicky se rozvíjejícího oboru století jednadvacátého: syntetické biologie.

Digitalizace biologie

S tím, jak rostou naše schopnosti genetickou informaci nejen číst, ale také do ní aktivně zasahovat, a dokonce ji uměle vytvářet, přibývá pokusů konstruovat biologické struktury, které nejsou pouhou kopií těch přírodních a jsou šity na míru našim potřebám. Ať už jde o nové metabolické cesty „transplantované“ do bakterií a kvasinek, nebo (do budoucna) o tvorbu organismů natolik odlišných od svých biologických vzorů, že by bylo na místě skutečně mluvit o organismech syntetických, byť se zatím učíme sestavovat „pouze“ genomy, nikoli celé buňky. Ty si musíme půjčovat od přírody. Buňka zbavená vlastní DNA je jako robot s odinstalovaným obslužným programem, připravený převzít instrukce svých nových pánů.

Sám Venter mluví o digitalizaci biologie, známý zoolog a evoluční biolog Richard Dawkins se obdobně nechal slyšet, že genetika se stala jedním z odvětví informačních technologií. A jak v jednom z našich textů píše Karel Drbal: „S přelomem tisíciletí se započala perioda syntetická, kdy můžeme konečně začít v biologii fungovat jako člověk moudrý a tvořit na základě znalostí a pochopení kompletních genomů.“

Syntetická biologie slibuje zásobit nás neomezeným množstvím biopaliv, zlikvidovat chemické znečištění životního prostředí, zvýšit zemědělské výnosy a zlepšit nutriční hodnotu potravin, dodat účinnější vakcíny, diagnostické i terapeutické pomůcky… Ale zároveň si lze představit i její zneužití bioteroristy nebo ekologické škody vzniklé nedomyšlenou aplikací jejích produktů ve volné přírodě.

Tematický speciál

Přehled možností syntetické biologie, její vymezení vůči „tradičním“ genetickým modifikacím a výhled do budoucna nabízí ve svém rozsáhlém příspěvku Karel Drbal:

• Na cestě od genetického inženýrství až ke stavebnici života

O cestě syntetické biologie od prvních nesmělých krůčků genetického inženýrství k její dnešní roli při hledání cest z energetické krize vypráví v rozhovoru Evy Bobůrkové Václav Pačes:

• Od inzulinu k biopalivům

O syntetických virech, které už dnes není problém vyrobit, mluví biochemik Jan Konvalinka:

• Zlý úmysl stačí

Potenciální hrozby a etické otázky spojené s bouřlivým vývojem biotechnologií rozebírá Marek Vácha:

• Synt-etika: smíme vše, co umíme?

Opatrnost při zacházení s novými nástroji je jedna věc, iracionální obavy ze všeho umělého je věc druhá. Problematickému dělení na syntetické a přírodní se věnuje glosa Jany Kučerové:

• A k čemu je to vlastně dobré, vy chytráku?

O psychologických aspektech spojených s přijímáním a odmítáním syntetické biologie píše podrobněji Ivana Vajnerová:

• Strach, manipulace, naděje: SynBio očima psychologa

Snaha využít DNA jako nanosoučástku nebo úložiště digitálních dat je téma pro Stanislava Mihulku:

• DNA: poklad pro nanoinženýry

Téma uzavírá sci-fi povídka Jaroslava Petra, kterého jinak známe spíše jako reprodukčního biologa a skvělého popularizátora vědy, především témat souvisejících s biotechnologiemi:

• Syntéza

Další materiály připravujeme a v nejbližší době o ně téma rozšíříme. Ukážeme vám například, jak s možnostmi syntetické biologie pracují umělci, čím se zabývá společný tým kybernetiků a biologů v Plzni nebo co může syntetická biologie říci ke vzniku života. Tedy života verze 1.0, života „přirozeného“ – jakkoli naši autoři rozdíly mezi přirozeným a umělým poněkud relativizují. A ve Vesmíru, který vychází 7. května, najdete další dva s tématem související texty. Jan Toman zpracovává téma simulace biologické evoluce v počítači. Jeho článek Virtuální evoluce  je na internetových stránkách časopisu volně k dispozici. A Štefan Vilček rozebírá nedávný úspěch – syntézu kvasinkového chromozomu (text on-line přístupný předplatitelům).

Příjemné čtení přeje redakce časopisu Vesmír a vesmir.cz!