در نوامبر 2017 ، نشریه اینترنتی انگلیسی ایندیپندنت مقاله ای در مورد برنامه جدید زیست شناسی مصنوعی آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته وزارت دفاع ایالات متحده (DARPA) ، فناوری های پیشرفته گیاهی (APT) منتشر کرد. وزارت ارتش قصد دارد جلبکهای اصلاح شده ژنتیکی ایجاد کند که می توانند به عنوان حسگرهای خودپاینده عمل کنند تا اطلاعات را در شرایطی که استفاده از فناوریهای سنتی غیرممکن است ، جمع آوری کنند. این چقدر واقعی است و چگونه بشریت را تهدید می کند؟
فرض بر این است که از قابلیت های طبیعی گیاهان می توان برای تشخیص مواد شیمیایی مربوطه ، میکروارگانیسم های مضر ، تابش و سیگنال های الکترومغناطیسی استفاده کرد. در عین حال ، تغییر ژنوم آنها به ارتش اجازه می دهد تا وضعیت محیط را کنترل کند و نه تنها. این امر به نوبه خود امکان نظارت از راه دور بر واکنش گیاهان با استفاده از ابزارهای فنی موجود را ممکن می سازد.
ویروسهای مطیع
به گفته بلیک بکستین ، مدیر برنامه APT ، هدف DARPA در این مورد ایجاد یک سیستم قابل استفاده مجدد کارآمد برای طراحی ، ایجاد و آزمایش مستقیم سکوهای بیولوژیکی مختلف با قابلیت های بسیار سازگار است که می تواند در طیف وسیعی از سناریوها اعمال شود.
بیایید از دانشمندان آمریکایی و وزارت ارتش ایالات متحده که به طور فعال توسعه زیست شناسی مصنوعی را ترویج می دهند ، قدردانی کنیم. در عین حال ، توجه می کنیم که پیشرفت چشمگیر سالهای اخیر ، که نتایج مورد انتظار آن باید به نفع بشریت باشد ، یک مشکل کاملاً جدید ایجاد کرده است که پیامدهای آن غیرقابل پیش بینی و غیرقابل پیش بینی است. به نظر می رسد ایالات متحده در حال حاضر دارای توانایی فنی برای طراحی میکروارگانیسم های مصنوعی (مصنوعی) است که در شرایط طبیعی وجود ندارد. این بدان معنی است که ما در مورد نسل جدید سلاح های بیولوژیکی (BW) صحبت می کنیم.
اگر به خاطر بیاورید ، در قرن گذشته ، تحقیقات فشرده ایالات متحده در زمینه توسعه BW هم به منظور دستیابی به سویه های عوامل ایجاد کننده بیماریهای عفونی خطرناک در افراد با خواص تغییر یافته (غلبه بر ایمنی خاص ، مقاومت در برابر آنتی بیوتیک ، افزایش بیماری زایی) و هم در جهت توسعه ابزارهای شناسایی و حفاظت آنها. در نتیجه ، روش های نشان دادن و شناسایی میکروارگانیسم های اصلاح شده ژنتیکی بهبود یافته است. طرح هایی برای پیشگیری و درمان عفونت های ناشی از اشکال طبیعی و اصلاح شده باکتری ها ایجاد شده است.
اولین آزمایشها در مورد استفاده از تکنیکها و فن آوریهای DNA نوترکیب در دهه 70 انجام شد و به اصلاح کد ژنتیکی سویههای طبیعی با درج ژنهای منفرد در ژنوم آنها که می تواند خواص باکتریها را تغییر دهد اختصاص داده شد. این امر فرصتی را برای دانشمندان ایجاد کرد تا مشکلات مهمی مانند تولید سوخت های زیستی ، برق باکتریایی ، داروها ، داروهای تشخیصی و سکوهای چند تشخیصی ، واکسن های مصنوعی و غیره را حل کنند. نمونه ای از اجرای موفق چنین اهدافی ایجاد یک باکتری است. حاوی DNA نوترکیب و تولید انسولین مصنوعی …
اما یک طرف دیگر نیز وجود دارد.در سال 2002 ، ویروس های فلج اطفال به طور مصنوعی سنتز شدند ، از جمله ویروس های مشابه بیماری آنفولانزای اسپانیایی ، که در سال 1918 جان ده ها میلیون نفر را گرفت. اگرچه تلاش می شود واکسن های موثری بر اساس چنین گونه های مصنوعی ایجاد شود.
در سال 2007 ، دانشمندان موسسه تحقیقاتی J. Craig Venter (JCVI ، ایالات متحده) برای اولین بار توانستند تمام ژنوم یک گونه باکتریایی (Mycoplasma mycoides) را به گونه دیگر (Mycoplasma capricolum) منتقل کنند و قابلیت زنده بودن یک میکروارگانیسم جدید را اثبات کردند. به برای تعیین منشاء مصنوعی چنین باکتری هایی ، معمولاً نشانگرها ، به اصطلاح واترمارک ، در ژنوم آنها وارد می شود.
زیست شناسی مصنوعی یک منطقه به شدت در حال توسعه است و گامی کیفی جدید در توسعه مهندسی ژنتیک است. از انتقال چندین ژن بین موجودات زنده تا طراحی و ساخت سیستم های بیولوژیکی منحصر به فردی که در طبیعت با عملکردها و ویژگی های "برنامه ریزی شده" وجود ندارند. علاوه بر این ، تعیین توالی ژنومی و ایجاد پایگاه های داده از ژنوم های کامل میکروارگانیسم های مختلف امکان ایجاد استراتژی های مدرن برای سنتز DNA هر میکروبی را در آزمایشگاه ممکن می سازد.
همانطور که می دانید DNA از چهار پایه تشکیل شده است که ترتیب و ترکیب آنها خصوصیات بیولوژیکی موجودات زنده را تعیین می کند. علم مدرن اجازه می دهد تا پایه های "غیر طبیعی" به ژنوم مصنوعی وارد شود ، که برنامه ریزی عملکرد آنها در سلول بسیار دشوار است. و چنین آزمایش هایی در مورد "درج" در ژنوم مصنوعی توالی های DNA ناشناخته با عملکردهای ناشناخته در حال حاضر در خارج از کشور انجام می شود. در ایالات متحده ، بریتانیای کبیر و ژاپن ، مراکز چندرشته ای که با زیست شناسی مصنوعی سروکار دارند تأسیس شده است ؛ محققان تخصص های مختلف در آنجا کار می کنند.
در عین حال ، بدیهی است که استفاده از تکنیک های متدولوژیکی مدرن احتمال "تصادفی" یا عمدی تولید عوامل شیمیایی سلاح های بیولوژیکی ناشناخته برای بشر را با مجموعه ای کاملاً جدید از عوامل بیماری زایی افزایش می دهد. در این رابطه ، یک جنبه مهم مطرح می شود - اطمینان از ایمنی بیولوژیکی چنین مطالعاتی. به گفته تعدادی از متخصصان ، زیست شناسی مصنوعی به حوزه فعالیت با خطرات بالا مربوط به ساخت میکروارگانیسم های زنده جدید تعلق دارد. نمی توان منتفی دانست که اشکال حیات ایجاد شده در آزمایشگاه می توانند از لوله آزمایش فرار کرده ، به سلاح های بیولوژیکی تبدیل شوند و این تنوع طبیعی موجود را تهدید می کند.
باید توجه ویژه ای به این واقعیت شود که متأسفانه مشکل مهم دیگری در انتشارات مربوط به زیست شناسی مصنوعی ، یعنی حفظ ثبات ژنوم باکتریایی ایجاد شده به طور مصنوعی ، منعکس نشده است. میکروبیولوژیست ها به خوبی از پدیده جهش های خود به خود ناشی از تغییر یا از بین رفتن (حذف) ژنی در ژنوم باکتری ها و ویروس ها که منجر به تغییر در خواص سلول می شود آگاه هستند. با این حال ، در شرایط طبیعی ، فراوانی وقوع چنین جهش هایی کم است و ژنوم میکروارگانیسم ها با ثبات نسبی مشخص می شود.
فرایند تکاملی تنوع جهان میکروبی را برای هزاره ها شکل داده است. امروزه کل طبقه بندی خانواده ها ، جنس ها و گونه های باکتری ها و ویروس ها بر اساس ثبات توالی های ژنتیکی است که به شناسایی آنها کمک می کند و ویژگی های بیولوژیکی خاصی را تعیین می کند. آنها نقطه شروع ایجاد روشهای تشخیصی مدرن مانند تعیین پروفایل پروتئین یا اسیدهای چرب میکروارگانیسمها با استفاده از طیف سنجی جرمی MALDI-ToF یا طیف سنجی کروموماتیک ، شناسایی توالی DNA مخصوص هر میکروب با استفاده از تجزیه و تحلیل PCR و غیره بودند.در عین حال ، پایداری ژنوم مصنوعی میکروب های "کیمریک" در حال حاضر ناشناخته است و نمی توان پیش بینی کرد که ما چقدر توانسته ایم طبیعت و تکامل را "فریب" دهیم. بنابراین ، پیش بینی عواقب نفوذ تصادفی یا عمدی چنین میکروارگانیسم های مصنوعی در خارج از آزمایشگاه بسیار دشوار است. حتی با وجود "بی ضرر بودن" میکروب ایجاد شده ، انتشار آن "در نور" با شرایط کاملاً متفاوت از آزمایشگاه می تواند منجر به افزایش تغییرپذیری و تشکیل انواع جدید با ویژگی های ناشناخته و احتمالاً تهاجمی شود. یک تصویر واضح از این موقعیت ایجاد یک باکتری مصنوعی سینتیا است.
مرگ بر بطری
سینتیا (Mycoplasma laboratorium) نوعی سنتز مایکوپلاسما مشتق شده از آزمایشگاه است. این دستگاه قادر به تولید مثل مستقل است و بنا به گزارش رسانه های خارجی ، قصد داشت با جذب آلودگی ، پیامدهای فاجعه نفتی در آبهای خلیج مکزیک را از بین ببرد.
در سال 2011 ، باکتری هایی به منظور از بین بردن نشت نفتی که تهدیدی برای محیط زیست زمین است ، به اقیانوس ها پرتاب شد. این تصمیم عجولانه و ضعیف محاسبه شده به زودی به عواقب وخیمی تبدیل شد - میکروارگانیسم ها از کنترل خارج شدند. گزارش هایی مبنی بر بیماری وحشتناکی وجود داشت که روزنامه نگاران آن را طاعون آبی نامیدند و باعث انقراض جانوران در خلیج مکزیک شد. در عین حال ، همه نشریاتی که باعث وحشت مردم شد متعلق به نشریات دوره ای است ، در حالی که نشریات علمی ترجیح می دهند سکوت کنند. در حال حاضر ، هیچ شواهد علمی مستقیم (یا عمداً پنهان) وجود ندارد که نشان می دهد بیماری کشنده ناشناخته توسط سینتیا ایجاد شده است. با این حال ، هیچ دودی بدون آتش وجود ندارد ، بنابراین نسخه های اعلام شده از فاجعه زیست محیطی در خلیج مکزیک نیاز به توجه و مطالعه دقیق دارد.
فرض بر این است که در فرآیند جذب فرآورده های نفتی ، سینتیا با گنجاندن پروتئین های حیوانی در "رژیم غذایی" نیازهای تغذیه ای را تغییر داده و گسترش داده است. با وارد شدن به زخم های میکروسکوپی در بدن ماهی و سایر حیوانات دریایی ، از طریق جریان خون به تمام اندام ها و سیستم ها گسترش می یابد و به معنای واقعی کلمه همه چیز را که در مسیر خود قرار دارد در مدت زمان کوتاهی خورده می کند. فقط در چند روز ، پوست مهر و موم ها با زخم پوشانده می شود ، دائماً خونریزی می کند و سپس کاملاً پوسیده می شود. افسوس ، موارد مرگباری از این بیماری (با همان مجموعه علائم) و افرادی که در خلیج مکزیک شنا می کنند ، گزارش شده است.
یک نکته ضروری این واقعیت است که در مورد سینتیا ، بیماری را نمی توان با آنتی بیوتیک های شناخته شده درمان کرد ، زیرا علاوه بر "علامت های واترمارک" ، ژن های مقاومت در برابر داروهای ضد باکتری به ژنوم باکتری وارد شده است. دومی س questionsالات و شگفتی ها را ایجاد می کند. چرا میکروب اولیه ساپروفیتیک ، که قادر به ایجاد بیماری در انسان و حیوان نیست ، به ژنهای مقاوم به آنتی بیوتیک نیاز دارد؟
در این رابطه ، سکوت مقامات و نویسندگان این عفونت حداقل عجیب به نظر می رسد. به گفته برخی از کارشناسان ، پنهان کردن ابعاد واقعی فاجعه در سطح دولت وجود دارد. همچنین پیشنهاد می شود که در مورد استفاده از سینتیا ، ما در مورد استفاده از سلاح های باکتریولوژیکی با طیف گسترده ای از اقدامات صحبت می کنیم ، که تهدیدی برای ظهور یک اپیدمی بین قاره ای است. در عین حال ، به منظور از بین بردن وحشت و شایعات ، ایالات متحده کل زرادخانه روشهای مدرن برای شناسایی میکروارگانیسم ها را در اختیار دارد و تعیین عامل علت این عفونت ناشناخته دشوار نیست. البته نمی توان منتفی دانست که این نتیجه تأثیر مستقیم روغن بر موجود زنده است ، اگرچه علائم بیماری بیشتر نشان دهنده ماهیت عفونی آن است. با این وجود ، این سوال ، ما تکرار می کنیم ، نیاز به وضوح دارد.
نگرانی طبیعی در مورد تحقیقات بی رویه بسیاری از دانشمندان روسی و خارجی. برای کاهش خطر ، جهت های مختلفی پیشنهاد می شود - معرفی مسئولیت شخصی برای پیشرفت ها با نتایج غیرقابل برنامه ریزی ، افزایش سواد علمی در سطح آموزش های حرفه ای و آگاهی گسترده مردم از دستاوردهای زیست شناسی مصنوعی از طریق رسانه ها. اما آیا جامعه آمادگی پیروی از این قوانین را دارد؟ به عنوان مثال ، بیرون آوردن اسپور سیاه زخم از آزمایشگاه ایالات متحده و ارسال آنها در پاکت ها ، اثربخشی کنترل را زیر سال می برد. علاوه بر این ، با در نظر گرفتن امکانات مدرن ، دسترسی به پایگاه های اطلاعاتی توالی ژنتیکی باکتری ها ، از جمله عوامل ایجاد کننده عفونت های خطرناک ، تکنیک های سنتز DNA ، روش های ایجاد میکروب های مصنوعی ، تسهیل می شود. غیرممکن است که دسترسی غیرمجاز به این اطلاعات توسط هکرها با فروش بعدی به اشخاص علاقه مند رد شود.
همانطور که تجربه "راه اندازی" سینتیا در شرایط طبیعی نشان می دهد ، تمام اقدامات پیشنهادی بی تاثیر بوده و ایمنی بیولوژیکی محیط را تضمین نمی کند. علاوه بر این ، نمی توان منتفی دانست که ممکن است پیامدهای بلندمدت زیست محیطی ورود یک میکروارگانیسم مصنوعی به طبیعت وجود داشته باشد.
اقدامات کنترل پیشنهادی - آگاهی گسترده رسانه ای و افزایش مسئولیت اخلاقی محققان در ایجاد اشکال مصنوعی میکروارگانیسم ها - هنوز دلگرم کننده نیست. م effectiveثرترین آنها تنظیم حقوقی ایمنی بیولوژیکی اشکال زندگی مصنوعی و سیستم نظارت بر آنها در سطح بین المللی و ملی با توجه به سیستم جدید ارزیابی ریسک است که باید شامل یک مطالعه جامع و تجربی مبتنی بر شواهد در مورد پیامدهای زمینه زیست شناسی مصنوعی راه حل احتمالی نیز می تواند ایجاد یک شورای تخصصی بین المللی برای ارزیابی خطرات استفاده از محصولات آن باشد.
تجزیه و تحلیل نشان می دهد که علم به مرزهای کاملاً جدیدی رسیده است و مشکلات غیرمنتظره ای را ایجاد کرده است. تا کنون ، طرح هایی برای نشان دادن و شناسایی عوامل خطرناک با هدف شناسایی آنها بر اساس شناسایی نشانگرهای آنتی ژنی یا ژنتیکی خاص انجام شده است. اما هنگام ایجاد میکروارگانیسم های کایمریک با عوامل مختلف بیماری زایی ، این رویکردها بی اثر هستند.
علاوه بر این ، طرح های در حال حاضر برای پیشگیری خاص و اورژانسی ، درمان اتیوتروپیک عفونت های خطرناک نیز ممکن است بی فایده باشد ، زیرا آنها حتی در مورد استفاده از گزینه های اصلاح شده برای یک عامل بیماری زا محاسبه می شوند.
بشریت ، ناخودآگاه ، با پیامدهای نامعلوم وارد مسیر جنگ بیولوژیکی شده است. ممکن است هیچ برنده ای در این جنگ وجود نداشته باشد.
