Pada November 2017, publikasi Internet Inggris The Independent menerbitkan sebuah artikel tentang program biologi sintetik baru dari Badan Proyek Penelitian Lanjutan Departemen Pertahanan AS (DARPA), Advanced Plant Technologies (APT). Departemen militer berencana untuk membuat ganggang yang dimodifikasi secara genetik yang dapat bertindak sebagai sensor mandiri untuk mengumpulkan informasi dalam kondisi di mana penggunaan teknologi tradisional tidak mungkin. Seberapa realistis ini dan bagaimana hal itu mengancam umat manusia?
Diasumsikan bahwa kemampuan alami tanaman dapat digunakan untuk mendeteksi bahan kimia yang relevan, mikroorganisme berbahaya, radiasi dan sinyal elektromagnetik. Pada saat yang sama, mengubah genom mereka akan memungkinkan militer untuk mengontrol keadaan lingkungan dan tidak hanya. Ini, pada gilirannya, akan memungkinkan untuk memantau reaksi tanaman dari jarak jauh menggunakan sarana teknis yang ada.
Virus patuh
Menurut Blake Bextine, Manajer Program APT, tujuan DARPA dalam hal ini adalah untuk mengembangkan sistem yang dapat digunakan kembali secara efisien untuk merancang, secara langsung membuat dan menguji berbagai platform biologis dengan kemampuan yang sangat mudah beradaptasi yang dapat diterapkan pada berbagai skenario.
Mari kita beri penghargaan kepada para ilmuwan Amerika dan departemen militer AS, yang secara aktif mempromosikan pengembangan biologi sintetis. Pada saat yang sama, kami mencatat bahwa kemajuan signifikan beberapa tahun terakhir, hasil yang diharapkan yang harus ditujukan untuk kepentingan umat manusia, telah menciptakan masalah yang sama sekali baru, yang konsekuensinya tidak dapat diprediksi dan tidak dapat diprediksi. Ternyata Amerika Serikat sekarang memiliki kemampuan teknis untuk merancang mikroorganisme buatan (sintetis) yang tidak ada dalam kondisi alami. Ini berarti kita berbicara tentang senjata biologis (BW) generasi baru.
Jika Anda ingat, pada abad terakhir, penelitian intensif AS tentang pengembangan BW ditujukan untuk mendapatkan strain agen penyebab penyakit menular berbahaya pada manusia dengan sifat yang berubah (mengatasi kekebalan spesifik, resistensi poliantibiotik, meningkatkan patogenisitas), dan mengembangkan sarana identifikasi dan tindakan perlindungan mereka. Akibatnya, metode indikasi dan identifikasi mikroorganisme yang dimodifikasi secara genetik telah diperbaiki. Skema untuk pencegahan dan pengobatan infeksi yang disebabkan oleh bentuk bakteri alami dan yang dimodifikasi telah dikembangkan.
Eksperimen pertama tentang penggunaan teknik dan teknologi DNA rekombinan dilakukan pada tahun 70-an dan dikhususkan untuk memodifikasi kode genetik galur alami dengan memasukkan gen tunggal dalam genomnya yang dapat mengubah sifat bakteri. Ini membuka peluang bagi para ilmuwan untuk memecahkan masalah penting seperti produksi biofuel, listrik bakteri, obat-obatan, obat diagnostik dan platform multi-diagnostik, vaksin sintetis, dll. Contoh keberhasilan implementasi tujuan tersebut adalah penciptaan bakteri mengandung DNA rekombinan dan memproduksi insulin sintetik.
Tapi ada juga sisi lain. Pada tahun 2002, virus polio yang layak disintesis secara artifisial, termasuk yang mirip dengan patogen flu Spanyol, yang merenggut puluhan juta nyawa pada tahun 1918. Meskipun upaya sedang dilakukan untuk membuat vaksin yang efektif berdasarkan strain buatan tersebut.
Pada tahun 2007, para ilmuwan dari J. Craig Venter Research Institute (JCVI, USA) untuk pertama kalinya mampu mengangkut seluruh genom dari satu spesies bakteri (Mycoplasma mycoides) ke yang lain (Mycoplasma capricolum) dan membuktikan viabilitas mikroorganisme baru.. Untuk menentukan asal sintetis bakteri tersebut, penanda, yang disebut tanda air, biasanya dimasukkan ke dalam genom mereka.
Biologi sintetik adalah bidang yang sedang berkembang secara intensif, mewakili langkah baru secara kualitatif dalam pengembangan rekayasa genetika. Dari transfer beberapa gen antar organisme hingga desain dan konstruksi sistem biologis unik yang tidak ada di alam dengan fungsi dan sifat "terprogram". Selain itu, pengurutan genom dan pembuatan basis data genom lengkap dari berbagai mikroorganisme akan memungkinkan pengembangan strategi modern untuk sintesis DNA mikroba apa pun di laboratorium.
Seperti yang Anda ketahui, DNA terdiri dari empat basa, urutan dan komposisi yang menentukan sifat biologis organisme hidup. Ilmu pengetahuan modern memungkinkan pengenalan basa "tidak alami" ke dalam genom sintetik, yang fungsinya dalam sel sangat sulit untuk diprogram terlebih dahulu. Dan eksperimen semacam itu tentang "penyisipan" ke dalam genom buatan dari sekuens DNA yang tidak diketahui dengan fungsi yang tidak diketahui sudah dilakukan di luar negeri. Di Amerika Serikat, Inggris Raya dan Jepang, pusat multidisiplin yang berhubungan dengan biologi sintetik telah didirikan; para peneliti dari berbagai spesialisasi bekerja di sana.
Pada saat yang sama, jelas bahwa penggunaan teknik metodologis modern meningkatkan kemungkinan produksi "tidak disengaja" atau disengaja dari agen chimeric senjata biologis yang tidak diketahui umat manusia dengan serangkaian faktor patogenisitas yang sama sekali baru. Dalam hal ini, muncul aspek penting - memastikan keamanan biologis dari studi semacam itu. Menurut sejumlah ahli, biologi sintetik termasuk dalam bidang kegiatan dengan risiko tinggi yang terkait dengan pembangunan mikroorganisme baru yang layak. Tidak menutup kemungkinan bentuk kehidupan yang tercipta di laboratorium dapat lolos dari tabung reaksi, berubah menjadi senjata biologis, dan ini akan mengancam keanekaragaman hayati yang ada.
Perhatian khusus harus diberikan pada fakta bahwa, sayangnya, masalah penting lainnya belum tercermin dalam publikasi biologi sintetik, yaitu pelestarian stabilitas genom bakteri yang dibuat secara artifisial. Ahli mikrobiologi sangat menyadari fenomena mutasi spontan karena perubahan atau kehilangan (penghapusan) gen dalam genom bakteri dan virus, yang menyebabkan perubahan sifat sel. Namun, dalam kondisi alami, frekuensi terjadinya mutasi tersebut rendah dan genom mikroorganisme ditandai dengan stabilitas relatif.
Proses evolusi telah membentuk keragaman dunia mikroba selama ribuan tahun. Saat ini, seluruh klasifikasi keluarga, genus dan spesies bakteri dan virus didasarkan pada stabilitas urutan genetik, yang memungkinkan identifikasi mereka dan menentukan sifat biologis tertentu. Mereka adalah titik awal untuk penciptaan metode diagnostik modern seperti penentuan profil protein atau asam lemak mikroorganisme menggunakan spektrometri massa MALDI-ToF atau spektrometri massa kromo, identifikasi urutan DNA spesifik untuk setiap mikroba menggunakan analisis PCR, dll. Pada saat yang sama, stabilitas genom sintetis dari mikroba "chimeric" saat ini tidak diketahui, dan tidak mungkin untuk memprediksi seberapa banyak kita dapat "menipu" alam dan evolusi. Oleh karena itu, sangat sulit untuk memprediksi konsekuensi dari penetrasi mikroorganisme buatan yang tidak disengaja atau disengaja di luar laboratorium. Bahkan dengan "tidak berbahaya" dari mikroba yang dibuat, pelepasannya "ke dalam cahaya" dengan kondisi yang sama sekali berbeda dari laboratorium dapat menyebabkan peningkatan mutabilitas dan pembentukan varian baru dengan sifat agresif yang mungkin tidak diketahui. Sebuah ilustrasi yang jelas dari posisi ini adalah penciptaan cynthia bakteri buatan.
Kematian di botol
Cynthia (Laboratorium Mycoplasma) adalah strain mikoplasma sintetik yang diturunkan dari laboratorium. Hal ini mampu reproduksi independen dan dimaksudkan, menurut laporan media asing, untuk menghilangkan konsekuensi dari bencana minyak di perairan Teluk Meksiko dengan menyerap polusi.
Pada tahun 2011, bakteri diluncurkan ke lautan untuk menghancurkan tumpahan minyak yang mengancam ekologi bumi. Keputusan yang terburu-buru dan tidak diperhitungkan dengan baik ini segera berubah menjadi konsekuensi yang mengerikan - mikroorganisme menjadi tidak terkendali. Ada laporan tentang penyakit yang mengerikan, yang disebut oleh wartawan sebagai wabah biru dan menyebabkan kepunahan fauna di Teluk Meksiko. Pada saat yang sama, semua publikasi yang menyebabkan kepanikan di antara penduduk adalah milik majalah, sementara publikasi ilmiah lebih memilih untuk diam. Saat ini, tidak ada bukti ilmiah langsung (atau sengaja disembunyikan) bahwa penyakit fatal yang tidak diketahui itu disebabkan oleh Cynthia. Namun, tidak ada asap tanpa api, oleh karena itu versi bencana ekologis yang disebutkan di Teluk Meksiko memerlukan perhatian dan studi yang cermat.
Diasumsikan bahwa dalam proses penyerapan produk minyak bumi, cynthia telah mengubah dan memperluas kebutuhan nutrisi dengan memasukkan protein hewani ke dalam "makanan". Masuk ke luka mikroskopis pada tubuh ikan dan hewan laut lainnya, itu menyebar melalui aliran darah ke semua organ dan sistem, secara harfiah merusak semua yang dilaluinya dalam waktu singkat. Hanya dalam beberapa hari, kulit anjing laut ditutupi dengan borok, terus-menerus berdarah, dan kemudian benar-benar membusuk. Sayangnya, ada laporan kasus fatal penyakit ini (dengan gejala kompleks yang sama) dan orang-orang yang berenang di Teluk Meksiko.
Poin penting adalah fakta bahwa dalam kasus synthia, penyakit ini tidak dapat diobati dengan antibiotik yang diketahui, karena, selain "tanda air", gen untuk resistensi terhadap obat antibakteri dimasukkan ke dalam genom bakteri. Yang terakhir menimbulkan pertanyaan dan kejutan. Mengapa mikroba saprofit asli, yang tidak mampu menyebabkan penyakit pada manusia dan hewan, membutuhkan gen resistensi antibiotik?
Dalam hal ini, keheningan pejabat dan penulis infeksi ini setidaknya terlihat aneh. Menurut beberapa ahli, ada penyembunyian skala sebenarnya dari tragedi di tingkat pemerintah. Juga disarankan bahwa dalam kasus penggunaan synthia, kita berbicara tentang penggunaan senjata bakteriologis dari spektrum aksi yang luas, yang merupakan ancaman munculnya epidemi antarbenua. Pada saat yang sama, untuk menghilangkan kepanikan dan desas-desus, Amerika Serikat memiliki seluruh gudang metode modern untuk mengidentifikasi mikroorganisme, dan tidak sulit untuk menentukan agen etiologi dari infeksi yang tidak diketahui ini. Tentu saja, tidak dapat disangkal bahwa ini adalah hasil dari efek langsung minyak pada organisme hidup, meskipun gejala penyakit lebih menunjukkan sifat menularnya. Namun demikian, pertanyaannya, kami ulangi, membutuhkan kejelasan.
Kekhawatiran alami tentang penelitian yang tidak terkendali dari banyak ilmuwan Rusia dan asing. Untuk mengurangi risiko, beberapa arah diusulkan - pengenalan tanggung jawab pribadi untuk perkembangan dengan hasil yang tidak dapat diprogram, peningkatan literasi ilmiah pada tingkat pelatihan profesional, dan kesadaran publik yang luas tentang pencapaian biologi sintetis melalui media. Tapi apakah masyarakat siap untuk mengikuti aturan ini? Misalnya, mengambil spora antraks dari laboratorium AS dan mengirimkannya dalam amplop meragukan efektivitas pengendalian. Selain itu, dengan mempertimbangkan kemungkinan modern, ketersediaan basis data sekuens genetik bakteri, termasuk agen penyebab infeksi yang sangat berbahaya, teknik sintesis DNA, metode pembuatan mikroba buatan, difasilitasi. Tidak mungkin untuk mengecualikan memperoleh akses tidak sah ke informasi ini oleh peretas dengan penjualan berikutnya ke pihak yang berkepentingan.
Seperti yang ditunjukkan oleh pengalaman "meluncurkan" Cynthia ke dalam kondisi alami, semua tindakan yang diusulkan tidak efektif dan tidak menjamin keamanan biologis lingkungan. Selain itu, tidak dapat dikesampingkan bahwa mungkin ada konsekuensi ekologis jangka panjang dari masuknya mikroorganisme buatan ke alam.
Langkah-langkah pengendalian yang diusulkan - kesadaran media yang luas dan peningkatan tanggung jawab etis peneliti dalam penciptaan bentuk mikroorganisme buatan - belum menggembirakan. Yang paling efektif adalah peraturan hukum tentang keamanan biologis bentuk kehidupan sintetis dan sistem pemantauannya di tingkat internasional dan nasional sesuai dengan sistem penilaian risiko baru, yang harus mencakup studi komprehensif berbasis bukti eksperimental dari konsekuensi dalam bidang biologi sintetik. Solusi yang mungkin juga dapat berupa pembentukan dewan pakar internasional untuk menilai risiko penggunaan produknya.
Analisis menunjukkan bahwa sains telah mencapai batas yang sama sekali baru dan menimbulkan masalah yang tidak terduga. Sampai saat ini, skema indikasi dan identifikasi agen berbahaya ditujukan untuk deteksi berdasarkan identifikasi penanda antigenik atau genetik tertentu. Tetapi ketika membuat mikroorganisme chimeric dengan faktor patogenisitas yang berbeda, pendekatan ini tidak efektif.
Selain itu, skema yang dikembangkan saat ini untuk profilaksis spesifik dan darurat, terapi etiotropik infeksi berbahaya juga dapat menjadi tidak berguna, karena mereka dihitung, bahkan dalam kasus menggunakan opsi yang dimodifikasi, untuk patogen yang diketahui.
Kemanusiaan, tanpa disadari, telah memasuki jalur perang biologis dengan konsekuensi yang tidak diketahui. Mungkin tidak ada pemenang dalam perang ini.
