Lehet, hogy a jövő útjait világító fák fogják szegélyezni, de nem a közeljövőét

Ha a “csináld magad” biológia (DIYbio) mozgalmának lenne hivatalos apostola, az egyértelműen Freeman Dyson lenne. A Princeton Egyetem nyugalmazott, kissé excentrikus, de zseniális fizikaprofesszorától sosem állt távol a mások által egyszerűen sci-finek minősített ötleteken való komoly filozofálás, legyen az atommeghajtású űrhajó, vagy távoli bolygókon (esetleg üstökösökön) életben maradó, saját üvegházat növesztő növények.

Egyik legnagyobb hatású, máig sokat idézett ilyen írása 2007-ben a The New York Review of Books-ban jelent meg és ebben a DIY-biológia olyan hurráoptimista utópiáját írja le, hogy azt olvasva még a legfásultabb olvasó is lemegy rendet csinálni a pincébe, hogy az esztergapadon a sellakos doboz mellett legyen hely a genomszerkesztő kitnek is. 

Ebben a dysoni világban a gyerekek belenőnek abba, hogy biológiai “legókkal” játszanak, felnőttként pedig a kisállattenyésztőknek és hobbikertészeknek kb. az Arduino programozás bonyolultságával összevethető nehézségekkel kell csak megküzdeniük, ha egy új élőlényt akarnak létrehozni.

Első pillantásra az utóbbi évek fényesen igazolták Dyson utópiáját. A szekvenálási költségek meredek csökkenése, az olcsó és egyszerű, újgenerációs genomszerkesztő technológiák elterjedése mind-mind “demokratizálta” a biológiát és ma viszonylag kis laborokban is lehetőség van olyan kísérleteket végezni, amelyek korábban csak az anyagilag legjobban eleresztett sztárlaborokban lettek volna elvégezhetők. Részben ennek is köszönhető, hogy a szintetikus biológia robbanásszerű fejlődésen ment át, a standardizált modulokat felhasználó, most már középiskolásokat is megszólító biológiai “programozó” verseny, az iGEM évről évre látogatottsági rekordokat dönt, és tavaly már-már imminensnek tűnt, hogy garázsreaktorokban szinte bárki előállítson opiátokat. A Popular Science már nem is azt feszegette, hogy hogyan, hanem hogy hol és mikor jelennek meg a “háziasított” biotechnológián alapuló design-alkalmazások.

Ebbe a DIYbio konjunktúrába, amelyről sokak számára úgy tűnt/tűnik, hogy a biotechnológia Steve Jobs-ai már a garázsban vannak, robbant be pár éve a Kickstarteren a “Glowing Plants” projekt, amely nem kevesebbel kecsegtetett (ha nem is azonnal, de középtávon), mint az utcai villanyvilágítás világító, biolumineszcens fákra való lecserélésével.

‌‌

A projekt az egyik első közösségileg finanszírozott transzgénikus élőlényt hozta volna össze, amelyben a szentjánosbogarak biolumineszcencijáját biztosító genetikai útvonalat a növénygenetikusok kedvencébe, a lúdfűbe (Arabidopsis thaliana) ültették volna bele. Az ötlet mögött álló Antony Evans és csapata nyilvánvalóan ráérzett a Zeitgeistra, hiszen alig pár hét alatt közel félmillió dollárt dobtak nekik össze a lelkes támogatók (ami, kontextusba helyezve, egy kicsit több is volt, mint egy átlagos NIH kutatási támogatás, vagyis igazán tisztességes pénz). Ezzel a “Glowing Plant” projekt máig utcahosszal vezeti a közösségi finanszírozású GMO kategóriát, még csak megközelíteni sem sikerült senkinek ezt az összeget. Sőt, ha ehhez még hozzávesszük a Wefunderen begyűjtött 250 ezer dollárt, illetve a Y combinatortól támogatásként kapott 120 ezret, akkor már egy komoly kutatási támogatásról van szó.

Tehát minden adva volt: egy jópofa, viszonylag egyszerűnek tűnő ötlet (eredetileg 12 hónapot kértek a megvalósításra), elegendő támogatás, lelkes kísérletezők. És (egyelőre) mégsem jött össze, ami jól mutatja, hogy miért is nem árt picit szkeptikusan kezelni a DIYbio hype-ot.

‌‌

A projekt mikroblogját, illetve a Kickstarteres update-eket olvasva viszonylag hamar világossá válik, hogy mint szinte minden élettudományi kutatási projektben, itt is hamar belefutottak a projektgazdák abba a problémába, hogy a rengeteg felhalmozott tudásunk még mindig csak a felszínt kapargatja és igazából eléggé primitív szinten tudunk szintetikus biológiát csinálni. Így hiába van meg a metodológiánk, hogy transzgénikus növényeket hozzunk létre, és hiába ismerjük a biolumineszcenciához szükséges biokémiai útvonalat szabályozó hat gént, az egészből egy működőképes egészet csinálni mégsem triviális.

Eleve mind a hat gén együttes bevitele bonyolultnak bizonyult, ráadásul a jelenlegi enzimeket felhasználva a biolumineszcencia csak igen gyenge világítást hoz létre a kis gyomokban. Ráadásul a kívülről bevitt új géneket a növény gyakran elhallgattatja, mert a természetes kontextus, amelyben egy eukarióta sejt ilyesmivel találkozna, az opportunista vírusok fertőzése, és a növénynek megvannak az eszközei a védekezésre, annak biztosítására, hogy az idegen DNS ne tudjon megnyilvánulni. Vegyük még ehhez hozzá, hogy az evolúció robusztus rendszereket hozott létre, amelyeket nem mindig triviális optimális állapotukból kizökkenteni és máris látható, hogy az egész kérdés bonyolultabb, mint amit egy söralátéten meg lehetne oldani. A problémákra persze léteznek megoldások, de ezekhez a szoftverek hibamentesítésével (debuggolásával) analóg, kísérlet – hibafelismerés – újratervezés – új kísérlet körökhöz sok időre van szükség, sokkal többre, mint amire a csapat vállalkozott – mára Evans is elismerte, hogy a terv jelenleg a határán van annak, ami elvileg lehetséges és (talán) megvalósítható.

Ezek a bosszúságok nem újak senkinek, aki valaha is molekuláris biológiával foglalkozott- a biológiai rendszerek általában elég stochasztikusak, sokkal kevésbé kiszámítható az egész, mint amikor egy vegyész lombikban szintetizál új vegyületeket. Ez a bizonytalanság pedig nem ritkán frusztráló helyzetekhez vezet, amikor minden ismereted szerint működnie kellene a dolognak, és mégsem.

Erre még rájön az is, hogy a molekuláris biológiai protokollok, bármennyire is részletesnek tűnnek, rengeteg dolgot nem írnak le, mert a szerzőik egyszerűen adottnak gondolják, olyan alapvetőnek, mint a lélegzetvételt. Pedig a legtriviálisabb műveletek is, mint például egy DNS-minta felvitele az agaróz gélre, némi gyakorlást igényelnek, még ha ha később reflexszerű mozdulatokká érnek is, és akkor nem szóltunk komplexebb, de a szaklabor mindennapjaiban természetes tevékenységekről. Ez a fajta “hallgatólagos tudás” az, ami miatt sokan alulbecsülik, hogy mennyi ideig tart egy-egy biológiai kísérlet elvégzése és ami miatt sokan hajlamosak túlbecsülni a DIYbiológia “sötét oldalának” veszélyeit is.

Ebbe a csapdába estek bele Evansék is, és ugyan nem adták fel, hanem továbbra is próbálkoznak – közben egy TAXA nevű, profit-orientált vállalkozást is létrehoztak -, de eleddig a világító növények helyett egy jóval szerényebb transzgénikus élőlényt tudnak csak sikerként mutatni: egy “természetes szagosítóként” reklámozott GM mohát.‌‌

Ennek létrehozásához elegendő volt egyetlen gént, az ún. pacsuli-szintáz enzimet kódolót, átvinni a jellegzetes szagú pacsuli növényből a mohába. Ami, bár marketingfogásnak kiváló és talán a Kickstarteres támogatókat is meggyőzi a szándék komolyságáról, még nagyon messze van az eredetileg kitűzött céltól.

És ennek fényében újraolvasva Dyson 2007-es cikkét, már az is jobban érthető, hogy egy biológus miért kezdi el forgatni a szemét, amikor fekete levelű, közvetlenül folyékony üzemanyagot előállító növényekről olvas. Mert ez naivitásában alig különbözik attól, ahogyan a 19. századi írók a Holdutazásról álmodoztak, az ott ránk váró fura lényekkel és városaikkal. Ami persze nem azt jelenti, hogy Dyson abban is téved, hogy a biotechnológia napjaink még fontosabb részévé válik, csak épp nem feltétlenül úgy, ahogy ő képzeli.

[via MIT Technology Review. A fedőkép a SUNY Big Ideas blogból származik.]

(A poszt eredetileg a ScienceMeetup blogjában jelent meg.)