Синтетикалық айна өмірі: қауіп-қатер ме немесе мүмкіндік пе?
Кіріспе
Жасанды интеллект пен синтетикалық биология саласында жаңа мүмкіндіктер мен сын-қатерлер қатар өріс алған кезеңде, «айна» бактерияларының пайда болуы ғылыми айналымның басты тақырыптарының бірі болды. Айна бактериялары – табиғатта кездесетін бактериялармен құрылымы ұқсас, бірақ маңызды молекулалары олардың айна бейнесіндегілерден тұратын микроорганизмдер. Бұл идея 2019 жылы Американдық Ұлттық Ғылым Қоры ұйымдастырған ғылыми-сараптамалық семинардың тақырыбы ретінде ұсынылды. Мұндай бактериялардың пайда болуы биология мен медицинадағы жаңа зерттеу бағыттарын көрсетті, алайда олардың қауіп-қатерін бағалау мен реттеу мәселелері туындады.
Негізгі түсіндірме
Айна бактерияларының негізгі ерекшелігі – олардың протеиндері, қанттары және липидтері табиғатта кездесетін молекулалардың айна бейнесі, яғни кері айналу құрылымына ие болады. Биологияда бұл құбылыс хиральдық деп аталады, онда молекулалардың кеңістікте белгілі бағыттағы айналуы олардың химиялық ерекшеліктерін анықтайды. ДНҚ, РНҚ және басқа да жасуша құрамдастары осы хиральдық қасиетке ие, бұл олардың құрылымы мен функциясына тікелей әсер етеді.
Айна бактерияларын жасау ғылыми қауымдастықта үлкен сенім мен қызығушылық тудырды. Бұл тұрғыда, айна бактериялары жасанды жасушалардың жаңа модельдері ретінде қаралды, олардың жасалуы тіршіліктің шығу тегі туралы маңызды сұрақтарға жауап бере алатын зерттеу бағыты ретінде бағаланды. Сонымен бірге, бұл организмдерді дәрі-дәрмек өндіруде биологиялық зауыт ретінде пайдалану мүмкіндігі талқыланды. Әсіресе, олардың табиғаттағы молекулалардан өзгеше молекулалар өндіріп, иммундық жүйеге теріс әсерін тигізбей, емдік қасиеті бар дәрілердің негізі болу перспективалары зор болды.
Контекст және мысалдар
Айна өмірін зерттеу 19 ғасырдың аяғында Луи Пастердің биологиялық молекулалардың хиральдық сипатын анықтауы арқылы бастау алды. Ол тірі организмдердің молекулаларының қолмен құсқандай ерекшелігі барын алғаш байқаған ғалымдардың бірі. Кейінгі зерттеулер тіршіліктің өзегі болып табылатын аминқышқылдарының хиральдық құрылымын дәлелдеді. Мысалы, адам ағзасындағы аминқышқылдарының 19-ы бірдей хиральдық қасиетке ие.
1990-жылдардың басында ғалымдар алғашқы айна бейнесіндегі протеиндерді синтездеу арқылы бұл идеяны тәжірибелік зерттеу деңгейіне сүйреп шықты. Алайда, осы тұста ең алдымен қауіп-қатер туралы ескерту жасалды. Мәселен, Purdue университетінің химиктері айна организмдері «қалыпты» өмір формасынан иммундық қорғанысқа қарсы иммунитетке ие болуы мүмкін екенін алға тартты. 2010 жылдары жаңалықтарда егер мұндай микроорганизм фотосинтез қабілетін алса, тіршіліктің бірыңғай жойылуына әкелуі мүмкін деп жазылған. Бірақ сол кезде синтетикалық биология саласы бұл қауіптерді аса маңызды деп қабылдаған жоқ.
Бастапқыда бұл идея практикалық тұрғыдан алыс болып көрінгенімен, соңғы жылдары жасуша үлгілерін жасау, ДНҚ мен РНҚ құрылымдарының «айна бейнесін» синтездеу бойынша айтарлықтай ілгерілеу байқалады. Егер айна рибосомаларын жасау мүмкін болса, олар протеиндер өндірісінің жаңа әдісі ретінде қолданыла алады. Ал олардың барлығы синтетикалық жасушаның құрамына кірген кезде, толықтай жаңа тұқымды микроорганизмдер қалыптасады.
Практикалық маңызы
Айна бактерияларын зерттеу биотехнология мен медицинаның дамуына айтарлықтай ықпал етуде. Мұндай организмдерді пайдалану арқылы жаңа дәрілер шығару, иммунитетке теріс әсер етпейтін терапевтикалар жасау – алда тұрған маңызды міндеттер. Сонымен қатар, бұл зерттеу тіршілік құрылымының түп-тамырын түсінуге мүмкіндік береді, бұл эволюция мен тірі ғаламның негізін қайта қарастыруға түрткі болады.
Алайда бұл зерттеулер үлкен қауіп-қатерге де алып келеді. Айна бактериялары қалдықсыз көбейіп, тірі табиғат пен адам, жануарлар иммундық жүйесіне жауап бермеу қаупі туғызуы ықтимал. Мұндай сценарийді болдыртпау үшін ғылыми қауымдастықта арнайы қауіпсіздік шараларын белгілеу, жаңа зерттеу түрлерін бақылайтын реттеуші механизмдер құру мәселелері көтерілуде. Сол себепті, айна өмірін зерттеу ғылыми жаңалықпен қатар, мәдени, этикалық және қоғамдық жауапкершілікті талап етеді.
Қысқа қорытынды
Айна бактерияларының синтезі биология мен медицина саласында жаңа мүмкіндіктер ашуға ұмтылса да, олардың тірі табиғатқа қауіп төндіру қаупі бар екенін ескеру маңызды. Ғалымдар бұл бағыттағы зерттеулерді дамыта отырып, қауіпсіздік, бақылау және этикалық нормаларды сақтау жөнінде келісім мен жүйелі жұмыс істеуді міндеттейді. Жаратылыстың осы күрделі жүйесіне араласып, оның балансын бұзбау негізгі басымдық болуы тиіс.
Дереккөз: MIT Technology Review