Rozmowa z prof. CLYDEM HUTCHINSONEM, biologiem eksperymentalnym z The Institute for Genomic Research w Rockville pod Waszyngtonem
Bożena Kastory: - Jest pan autorem projektu opracowania sztucznego życia w probówce. Prowadzone przez pana badania, których wyniki opublikowano w tygodniku "Science", wywołały u wielu ludzi szok, uświadamiając im, że prędzej czy później biolodzy będą mogli tworzyć istoty nie istniejące w przyrodzie.
Clyd Hutchinson: - Rzeczywiście, wywołaliśmy wiele dyskusji. Miały one szczególnie gwałtowny przebieg w Internecie, gdzie nieznani autorzy zamieszczają niekiedy zupełnie szalone opinie. Ale nie wydaje mi się, byśmy dzięki tego typu tezom bliżej byli zrozumienia tego, czym jest życie.
- Od czego zaczynał pan projekt opracowania sztucznego organizmu w laboratorium?
- Szukaliśmy najmniej skomplikowanej żyjącej komórki o normalnej przemianie materii i potrafiącej się namnażać. Spośród znanych najprostszą okazała się bakteria Mycoplasma genitalium. Jej informacja genetyczna składa się z zaledwie 517 genów.
- Dwieście razy mniej niż ludzka?
- Przyjmujemy, że człowiek ma 80-100 tys. genów. Ale materiału genetycznego, czyli DNA, w komórce ludzkiej jest dużo więcej, niż wynikałoby to z liczby genów. W naszym organizmie geny stanowią zaledwie kilka procent DNA. Tym trudniej je oddzielić i rozszyfrować. Bakterie używają swego DNA znacznie wydajniej niż organizmy wyższe, a szczególnie ssaki. W bakteriach geny stanowiące sekwencje, czyli kolejne partie DNA, ściśle do siebie przylegają, natomiast w komórkach ludzkich jest wiele DNA, które wydaje się nie służyć do czegokolwiek. Oprócz genów nie pełniących jakichkolwiek funkcji w komórkach ludzkich jest też wiele DNA między genami. To komplikuje poszukiwania. Dlatego jako źródło genów wybraliśmy najprostszy z poznanych organizmów, bakterię Mycoplasma genitalium.
- We wspomnianej pracy, opublikowanej w "Science", pan i kilku innych badaczy z pańskiego zespołu stwierdziliście, że do stworzenia życia wystarczy zaledwie od 270 do 350 genów. Czy znaczy to, że nawet tak "oszczędna" w wykorzystywaniu materiału genetycznego bakteria ma sto kilkadziesiąt niepotrzebnych genów?
- Tak, ponad sto genów z tego najmniejszego genomu nie wydaje się niezbędnych do życia. Byliśmy tym zaskoczeni.
- W jaki sposób mógł pan stwierdzić, które geny są konieczne, a z których można zrezygnować?
- Przeprowadzaliśmy eksperymenty, rozrywając poszczególne geny tej bakterii. Ocenialiśmy, czy bez nich komórka nadal żyje, czy nie, i czy może się dzielić na potomne. Opracowaliśmy katalog genów, które mogą być przerwane bądź zniszczone bez szkody dla bakterii. Ich lista pozwoliła nam określić minimalny genom potrzebny do życia.
- Świadomość tego, jakie geny są konieczne, a z jakich można zrezygnować, nie oznacza jednak umiejętności stworzenia takiego organizmu.
- To prawda. Aby opracować sztuczną komórkę w laboratorium, trzeba przede wszystkim chemicznie zsyntetyzować cały genom. Dotychczas nikt nie sporządził tak długiego łańcucha DNA. Ale to tylko część naszego zadania. Te sztuczne geny muszą mieć szansę na normalne funkcjonowanie. Potrzebują więc odpowiednich enzymów, które "przepiszą" informacje z DNA na inny nośnik genetyczny RNA dostarczający komórce instrukcji, jak ma na przykład produkować białka. Wszystko to również musimy zrobić sztucznie. Potrzebna jest do tego skomplikowana maszyneria molekularna. Teraz rozpoczynamy chemiczne składanie DNA.
- W logo The Institute for Genomic Research (TIGR - tygrys), gdzie pan pracuje, znajduje się wściekły tygrys rozrywający pazurami podwójną spiralę DNA. O technicznym wyposażeniu tej instytucji mówi się z najwyższym podziwem. Czy na świecie są inne grupy, które chcą się podjąć równie trudnego zadania?
- Nie wydaje mi się, by jakiś inny zespół zamierzał eksperymentalnie zdefiniować najmniejszy genom (minimalny zestaw genów potrzebnych do życia) i rozpoczął jego syntezę.
- Mycoplasma genitalium ma więc szansę stać się pierwszym organizmem na Ziemi, który nie będzie miał bezpośrednich przodków. Nie będzie jednym z ogniw żywego łańcucha liczącego miliardy lat, ale sztuczną konstrukcją i - być może - początkiem kolejnego szeregu stworzeń wykreowanych przez biologów.
- Tak właśnie będzie, jeśli uda nam się zrealizować nasz zamiar.
- Nie ma pan jakichkolwiek wątpliwości przed odgrywaniem roli stwórcy?
- Nie. Chcemy opracować przecież tę bakterię na wzór istniejącej w przyrodzie Mycoplasma genitalium, nie wprowadzamy więc niczego nowego do środowiska. Ponadto pozbawimy ją pewnych genów potrzebnych do pasożytowania na ludziach. Będziemy bardzo ostrożni w przeprowadzaniu eksperymentu na wypadek, gdyby zdarzyło się coś nieoczekiwanego. Nie wierzę jednak, że stworzymy coś niebezpiecznego.
- Czy według pana, możliwe będzie również sztuczne kreowanie innych organizmów: znanych lub nie istniejących w przyrodzie?
- Na razie mamy najlepiej opracowaną technikę "wmontowywania" do dowolnego organizmu sekwencji genów, które mogą im dodać pewnych właściwości lub zmienić już istniejące, na przykład "skonstruować" komórkę uodparniającą człowieka na infekcje (oczywiście należy ją wszczepić). Sądzę jednak, że stworzenie pierwszego sztucznego organizmu bardzo ułatwi "konstruowanie" następnych.
- Twórcy sztucznych organizmów będą mieli tzw. intelektualne prawa własności, czyli patenty?
- Już teraz jest wiele patentów na organizmy genetycznie zmodyfikowane. Wielu badaczy patentuje nawet poszczególne sekwencje odkrytych przez siebie genów. Nie sądzę więc, by w wypadku całkowicie syntetycznych żywych form miało być inaczej.
- Czy podziela pan opinie niektórych etyków, że wysiłki zmierzające do określenia minimalnego genomu potrzebnego do życia i próby jego sztucznego "skonstruowania" świadczą o redukcjonistycznym podejściu do życia? Wynikają one z przekonania, że w żywych istotach nie ma niczego szczególnego, można je zatem zredukować do najprostszego zestawu genów.
- Nie wiem, co etycy i filozofowie uznają za redukcjonizm w odniesieniu do życia. Jeśli jest to przekonanie, że poznanie szczegółów, detali i działania pojedynczych genów pozwala zrozumieć całą komórkę bądź cały organizm, to ja jestem redukcjonistą. Uważam, że całość można dobrze zrozumieć tylko wówczas, gdy zna się szczegóły. Taka idea jest podstawą naszych badań. Ale na tym się nie kończy. To dopiero początek. Jeśli uda się nam opracować sztuczny organizm, komórkę, która będzie funkcjonować jak prawdziwa, oznaczać to będzie, że potrafimy naśladować pewne oznaki natury. Nie świadczy to jednak o tym, że całkowicie zrozumieliśmy, na czym polega proces życia. Pozostanie jeszcze wiele do zrozumienia. Nie zgadzam się również z innym twierdzeniem grupy etyków i filozofów, którzy opublikowali swoje opinie w tym samym numerze "Science", w którym umieszczono wyniki naszych eksperymentów. Uważają oni - co mnie dziwi - że nie ma konfliktu między religią a nauką w sprawie kreowania sztucznego życia w laboratorium.
- Pan uważa, że taki konflikt istnieje?
- Ludzie krytykujący nasze prace zarzucają nam, że chcemy odgrywać rolę Boga. To nie są ateiści, lecz wierzący. Myślę, że ich krytycyzm jest więc związany z ich przekonaniami religijnymi. Sądzę, że nawet jeśli w dogmatach religijnych nie ma stwierdzeń, które zabraniałyby człowiekowi odgrywania roli stwórcy, ludzie wierzący uważają, iż złem jest przyznawanie sobie prawa do kreowania życia.
- Pan nie ma takich obiekcji?
- Nie jestem człowiekiem wierzącym i nieistotne jest dla mnie, czy religia zabrania tego typu eksperymentów, czy nie. Uważam jednak, że etycy mylą się, twierdząc, że we współczesnych systemach religijnych nie ma wskazań przeciwnych kreowaniu życia przez człowieka. Sądzę, że w tym wypadku istnieje wyraźny konflikt między nauką a religią.
- Nie uważa pan, że nieufność wielu ludzi wobec eksperymentów biologicznych spowodowana jest obawami, że umiejętność poprawiania natury, kreowania życia, klonowania całych istot zaledwie z kilku kropli krwi może prowadzić do nadużyć?
- Jeśli człowiek chce zrobić coś złego, szkodliwego, nie musi sięgać do eksperymentów biologicznych. Jest wiele prostszych i bardziej destrukcyjnych możliwości.
- Czym chciałby się pan zająć, gdy już uda się panu "skonstruować" pierwszy sztuczny organizm?
- Chciałbym mieć komputerowy model komórki, w którym można by zmieniać geny, dodawać je lub ujmować. Dzięki niemu mógłbym przewidywać, w jaki sposób te manipulacje zmienią komórkę, jak wpłyną na jej wzrost, rozwój, podziały, na cechy organizmu. Pozwoliłby on zrozumieć, jak działa ta maszyneria.
- Wyniki takiej symulacji zależą przecież od tego, co pan wprowadzi do komputera. Mogą być inne niż w rzeczywistości.
- To prawda. Jeśli jednak wprowadzone do komputera informacje spowodują, że symulowana komórka będzie się zachowywać jak rzeczywista, uzyskamy dowód, iż nasz model jest dobry. Modele komputerowe są się coraz ważniejszym narzędziem w identyfikowaniu genów, sekwencjonowaniu DNA i projektowaniu sztucznych organizmów. Każdy musi z nich korzystać niezależnie, czy chce tego, czy nie. Ponadto jest to jedno z niewielu narzędzi eksperymentalnych, które wciąż tanieje.
- Ilu ludzi pracuje z panem nad projektem sztucznego życia?
- Większość prac wykonuje zaledwie kilka osób.
Rozmawiała Bożena Kastory
Clyd Hutchinson: - Rzeczywiście, wywołaliśmy wiele dyskusji. Miały one szczególnie gwałtowny przebieg w Internecie, gdzie nieznani autorzy zamieszczają niekiedy zupełnie szalone opinie. Ale nie wydaje mi się, byśmy dzięki tego typu tezom bliżej byli zrozumienia tego, czym jest życie.
- Od czego zaczynał pan projekt opracowania sztucznego organizmu w laboratorium?
- Szukaliśmy najmniej skomplikowanej żyjącej komórki o normalnej przemianie materii i potrafiącej się namnażać. Spośród znanych najprostszą okazała się bakteria Mycoplasma genitalium. Jej informacja genetyczna składa się z zaledwie 517 genów.
- Dwieście razy mniej niż ludzka?
- Przyjmujemy, że człowiek ma 80-100 tys. genów. Ale materiału genetycznego, czyli DNA, w komórce ludzkiej jest dużo więcej, niż wynikałoby to z liczby genów. W naszym organizmie geny stanowią zaledwie kilka procent DNA. Tym trudniej je oddzielić i rozszyfrować. Bakterie używają swego DNA znacznie wydajniej niż organizmy wyższe, a szczególnie ssaki. W bakteriach geny stanowiące sekwencje, czyli kolejne partie DNA, ściśle do siebie przylegają, natomiast w komórkach ludzkich jest wiele DNA, które wydaje się nie służyć do czegokolwiek. Oprócz genów nie pełniących jakichkolwiek funkcji w komórkach ludzkich jest też wiele DNA między genami. To komplikuje poszukiwania. Dlatego jako źródło genów wybraliśmy najprostszy z poznanych organizmów, bakterię Mycoplasma genitalium.
- We wspomnianej pracy, opublikowanej w "Science", pan i kilku innych badaczy z pańskiego zespołu stwierdziliście, że do stworzenia życia wystarczy zaledwie od 270 do 350 genów. Czy znaczy to, że nawet tak "oszczędna" w wykorzystywaniu materiału genetycznego bakteria ma sto kilkadziesiąt niepotrzebnych genów?
- Tak, ponad sto genów z tego najmniejszego genomu nie wydaje się niezbędnych do życia. Byliśmy tym zaskoczeni.
- W jaki sposób mógł pan stwierdzić, które geny są konieczne, a z których można zrezygnować?
- Przeprowadzaliśmy eksperymenty, rozrywając poszczególne geny tej bakterii. Ocenialiśmy, czy bez nich komórka nadal żyje, czy nie, i czy może się dzielić na potomne. Opracowaliśmy katalog genów, które mogą być przerwane bądź zniszczone bez szkody dla bakterii. Ich lista pozwoliła nam określić minimalny genom potrzebny do życia.
- Świadomość tego, jakie geny są konieczne, a z jakich można zrezygnować, nie oznacza jednak umiejętności stworzenia takiego organizmu.
- To prawda. Aby opracować sztuczną komórkę w laboratorium, trzeba przede wszystkim chemicznie zsyntetyzować cały genom. Dotychczas nikt nie sporządził tak długiego łańcucha DNA. Ale to tylko część naszego zadania. Te sztuczne geny muszą mieć szansę na normalne funkcjonowanie. Potrzebują więc odpowiednich enzymów, które "przepiszą" informacje z DNA na inny nośnik genetyczny RNA dostarczający komórce instrukcji, jak ma na przykład produkować białka. Wszystko to również musimy zrobić sztucznie. Potrzebna jest do tego skomplikowana maszyneria molekularna. Teraz rozpoczynamy chemiczne składanie DNA.
- W logo The Institute for Genomic Research (TIGR - tygrys), gdzie pan pracuje, znajduje się wściekły tygrys rozrywający pazurami podwójną spiralę DNA. O technicznym wyposażeniu tej instytucji mówi się z najwyższym podziwem. Czy na świecie są inne grupy, które chcą się podjąć równie trudnego zadania?
- Nie wydaje mi się, by jakiś inny zespół zamierzał eksperymentalnie zdefiniować najmniejszy genom (minimalny zestaw genów potrzebnych do życia) i rozpoczął jego syntezę.
- Mycoplasma genitalium ma więc szansę stać się pierwszym organizmem na Ziemi, który nie będzie miał bezpośrednich przodków. Nie będzie jednym z ogniw żywego łańcucha liczącego miliardy lat, ale sztuczną konstrukcją i - być może - początkiem kolejnego szeregu stworzeń wykreowanych przez biologów.
- Tak właśnie będzie, jeśli uda nam się zrealizować nasz zamiar.
- Nie ma pan jakichkolwiek wątpliwości przed odgrywaniem roli stwórcy?
- Nie. Chcemy opracować przecież tę bakterię na wzór istniejącej w przyrodzie Mycoplasma genitalium, nie wprowadzamy więc niczego nowego do środowiska. Ponadto pozbawimy ją pewnych genów potrzebnych do pasożytowania na ludziach. Będziemy bardzo ostrożni w przeprowadzaniu eksperymentu na wypadek, gdyby zdarzyło się coś nieoczekiwanego. Nie wierzę jednak, że stworzymy coś niebezpiecznego.
- Czy według pana, możliwe będzie również sztuczne kreowanie innych organizmów: znanych lub nie istniejących w przyrodzie?
- Na razie mamy najlepiej opracowaną technikę "wmontowywania" do dowolnego organizmu sekwencji genów, które mogą im dodać pewnych właściwości lub zmienić już istniejące, na przykład "skonstruować" komórkę uodparniającą człowieka na infekcje (oczywiście należy ją wszczepić). Sądzę jednak, że stworzenie pierwszego sztucznego organizmu bardzo ułatwi "konstruowanie" następnych.
- Twórcy sztucznych organizmów będą mieli tzw. intelektualne prawa własności, czyli patenty?
- Już teraz jest wiele patentów na organizmy genetycznie zmodyfikowane. Wielu badaczy patentuje nawet poszczególne sekwencje odkrytych przez siebie genów. Nie sądzę więc, by w wypadku całkowicie syntetycznych żywych form miało być inaczej.
- Czy podziela pan opinie niektórych etyków, że wysiłki zmierzające do określenia minimalnego genomu potrzebnego do życia i próby jego sztucznego "skonstruowania" świadczą o redukcjonistycznym podejściu do życia? Wynikają one z przekonania, że w żywych istotach nie ma niczego szczególnego, można je zatem zredukować do najprostszego zestawu genów.
- Nie wiem, co etycy i filozofowie uznają za redukcjonizm w odniesieniu do życia. Jeśli jest to przekonanie, że poznanie szczegółów, detali i działania pojedynczych genów pozwala zrozumieć całą komórkę bądź cały organizm, to ja jestem redukcjonistą. Uważam, że całość można dobrze zrozumieć tylko wówczas, gdy zna się szczegóły. Taka idea jest podstawą naszych badań. Ale na tym się nie kończy. To dopiero początek. Jeśli uda się nam opracować sztuczny organizm, komórkę, która będzie funkcjonować jak prawdziwa, oznaczać to będzie, że potrafimy naśladować pewne oznaki natury. Nie świadczy to jednak o tym, że całkowicie zrozumieliśmy, na czym polega proces życia. Pozostanie jeszcze wiele do zrozumienia. Nie zgadzam się również z innym twierdzeniem grupy etyków i filozofów, którzy opublikowali swoje opinie w tym samym numerze "Science", w którym umieszczono wyniki naszych eksperymentów. Uważają oni - co mnie dziwi - że nie ma konfliktu między religią a nauką w sprawie kreowania sztucznego życia w laboratorium.
- Pan uważa, że taki konflikt istnieje?
- Ludzie krytykujący nasze prace zarzucają nam, że chcemy odgrywać rolę Boga. To nie są ateiści, lecz wierzący. Myślę, że ich krytycyzm jest więc związany z ich przekonaniami religijnymi. Sądzę, że nawet jeśli w dogmatach religijnych nie ma stwierdzeń, które zabraniałyby człowiekowi odgrywania roli stwórcy, ludzie wierzący uważają, iż złem jest przyznawanie sobie prawa do kreowania życia.
- Pan nie ma takich obiekcji?
- Nie jestem człowiekiem wierzącym i nieistotne jest dla mnie, czy religia zabrania tego typu eksperymentów, czy nie. Uważam jednak, że etycy mylą się, twierdząc, że we współczesnych systemach religijnych nie ma wskazań przeciwnych kreowaniu życia przez człowieka. Sądzę, że w tym wypadku istnieje wyraźny konflikt między nauką a religią.
- Nie uważa pan, że nieufność wielu ludzi wobec eksperymentów biologicznych spowodowana jest obawami, że umiejętność poprawiania natury, kreowania życia, klonowania całych istot zaledwie z kilku kropli krwi może prowadzić do nadużyć?
- Jeśli człowiek chce zrobić coś złego, szkodliwego, nie musi sięgać do eksperymentów biologicznych. Jest wiele prostszych i bardziej destrukcyjnych możliwości.
- Czym chciałby się pan zająć, gdy już uda się panu "skonstruować" pierwszy sztuczny organizm?
- Chciałbym mieć komputerowy model komórki, w którym można by zmieniać geny, dodawać je lub ujmować. Dzięki niemu mógłbym przewidywać, w jaki sposób te manipulacje zmienią komórkę, jak wpłyną na jej wzrost, rozwój, podziały, na cechy organizmu. Pozwoliłby on zrozumieć, jak działa ta maszyneria.
- Wyniki takiej symulacji zależą przecież od tego, co pan wprowadzi do komputera. Mogą być inne niż w rzeczywistości.
- To prawda. Jeśli jednak wprowadzone do komputera informacje spowodują, że symulowana komórka będzie się zachowywać jak rzeczywista, uzyskamy dowód, iż nasz model jest dobry. Modele komputerowe są się coraz ważniejszym narzędziem w identyfikowaniu genów, sekwencjonowaniu DNA i projektowaniu sztucznych organizmów. Każdy musi z nich korzystać niezależnie, czy chce tego, czy nie. Ponadto jest to jedno z niewielu narzędzi eksperymentalnych, które wciąż tanieje.
- Ilu ludzi pracuje z panem nad projektem sztucznego życia?
- Większość prac wykonuje zaledwie kilka osób.
Rozmawiała Bożena Kastory
Więcej możesz przeczytać w 7/2000 wydaniu tygodnika Wprost .
Archiwalne wydania tygodnika Wprost dostępne są w specjalnej ofercie WPROST PREMIUM oraz we wszystkich e-kioskach i w aplikacjach mobilnych App Store i Google Play.