Ve vědeckých laboratořích dnes oživují dávno mrtvé viry a vznikají i první nové formy života. Cílem všeho snažení je vyrobit uměle DNA či RNA, tedy samostatně reprodukovatelný živý organismus
Dle biblické představy tvořil Stvořitel celý vesmír, včetně Slunce, Země, zvířat, rostlin a člověka šest dnů, ten sedmý odpočíval (není divu, po takové fušce). Představa materialistů o vzniku života je mnohem přízemnější – předpokládá přirozený vznik živých organismů postupnou syntézou jednodušších chemických látek. „Jen z živého živé,“ oponují jim idealisté slovy Aristotelovými a potměšile dodávají: „Dokažte opak.“ Biologům tedy nezbylo, než proces stvoření života zopakovat.
Jak definovat život?
Poměrně dlouhou dobu bylo obtížné život vůbec definovat. Co je živé a co nikoli? Jakákoli definice života může být úspěšně zpochybněna poukázáním na příklady, pro které neplatí – kupříkladu živý organismus se hýbe, ale zrno pšenice je živé a přitom se ani nehne, řada prvoků se hýbe jen pasivně, stejně jako obyčejný prach, v průmyslu se běžně používají spolehlivě neživé kovy, které se teplem smršťují či roztahují (tedy hýbou se) a tak dále.
Rovněž další definice, že živé organismy jsou schopny přeměny energie, je příliš obecná, totéž udělá každý předmět ozářený světlem (přemění světelnou energii v tepelnou). Nejobecněji lze říci, že živé organismy jsou schopny rozmnožování, tedy reprodukce. Ani taková definice není dokonalá, dnes je jistě možné sestrojit stroj, který bude vyrábět své kopie, tedy se určitým způsobem rozmnožovat, totéž dělají počítačové viry, ale pokud si předem určíme, že máme na mysli biologické organismy, které mají svou DNA (či RNA u některých virů), bude to více méně pravda.
Pokud má něco DNA či RNA a rozmnožuje se to, pak je to živé. Když se to rozmnožovat přestane a přitom je to ve vhodných podmínkách, pak je to mrtvé.
Nejjednodušší jsou viry
Snahou biologů tedy bylo uměle vyrobit takovou DNA či RNA, která se bude sama duplikovat, čímž bude vytvořen jednoduchý živý organismus. Celkem logicky směřovali k syntéze nějakého viru, protože viry mají nejjednodušší stavbu a dá se tedy předpokládat, že vytvořit virus by mělo být relativně nejsnadnější.
Nemůže se jednat o opakování vzniku prvních živých organismů, protože viry jsou s největší pravděpodobností relativně mladými organismy, parazitujícími na těch starších a složitějších, což ale nic nemění na skutečnosti, že v případě úspěchu by člověk stvořil z mrtvé hmoty život.
Nejdřív to rozbijte, potom to spravte
Jakákoliv snaha o výrobu čehokoli vždycky začíná rozebráním již fungující konstrukce a následně snahy zase ji dát dohromady tak, aby pracovala. Je to stejné při rozebírání a opětovném skládání budíku nebo při rozebírání a skládání buňky.
V roce 1970 se tímto způsobem poprvé podařilo uměle vytvořit fungující gen – tedy úsek DNA. Američan Dr. Merrified tehdy použil enzymy (tedy složité bílkoviny) získané z živých buněk, které se mu podařilo navázat na sebe do funkčního řetězce. Výsledkem byl enzym ribonukleáza s 124 aminokyselinami.
Další Američan, Spiegelman, navázal na tuto práci a podařilo se mu syntetizovat RNA viru Qbeta, která má 4500 členů řetězce. Nejprve tuto syntézu provedl za pomoci replikace (zdvojování) jednoho a RNA druhého viru, ale poté syntetizoval replikázu uměle z DNA bakterie Escherichia Coli, která žije v lidských střevech (replikáza je enzymem, který „složí“ RNA).
Další pokusy směřovaly k možnosti „opravy“ nefunkční, tedy nereplikující se DNA. Bylo zjištěno, že pokud je směs mrtvých jednoduchých organismů, kupříkladu kvasinek, vystavena razantním vlivům, jako je záření či chemické a mechanické zásahy, některé buňky opět ožijí. Tím byla dvířka skříňky s nápisem „Syntéza života“ pootevřena.
Zbývalo učinit dva kroky – nějaký živý organismus „rozebrat“ a poté opět „složit“ a pak – snad – složit fungující živý organismus uměle.
Oživení mrtvého viru
To první se podařilo v červenci roku 2002. Vědci ze State University of New York at Stony Brook syntetizovali části DNA polioviru (použili DNA viru dětské obrny) a další části si nechali syntetizovat u komerčních firem. Mrtvé polioviry byly používány k očkování a je tedy možné je získat. Všechny části DNA byly pak spojeny díky legálně dostupnému enzymu a výsledkem byl živý a infekční virus dětské obrny.
Původním cílem projektu bylo prokázat, že ani očkování nemůže 100% zaručit, že se nákaza obrnou znovu neobjeví, ovšem zároveň prokázat, že mrtvý a zničený organismus může být uměle znovu syntetizován a „oživen“.
Jejich úspěch vyvolal mezi lékaři paniku. „Je možné,“ zeptal se Dr. Robert A. Lamb, profesor Northwestern University a president American Society for Virology, „aby vám stačili dva zkušení pracovníci, pojízdná laboratoř a budete schopni vyrobit vysoce infekční virus nemoci jako je ebola?“ a sám si odpověděl: „Podle mého názoru – ano.“
Nyní stál před biology poslední krok. Vytvořit virus bez použití polotovarů pocházejících z původního organismu.
Postavte si Lego Bakteriofág
13. listopadu 2003 oznámili výzkumníci z Rockville research institute vytvoření technologie, pomocí které je možno vyrábět umělé organismy, cíleně stvořené pro speciální účely. Princip zní poměrně jednoduše – jednotlivé bílkoviny požadované DNA jsou k sobě navázány v předem určeném pořadí (trochu jako při skládání Lega) a výsledkem je funkční organismus. Jako důkaz provedli výzkumníci vedení prezidentem Institute for Biological Energy Alternatives J. Craig Venterem syntézu bakteriofágu Phi X174 (bakteriofág je virus, který napadá bakterie a lidem je neškodný). Zvolený virus je v laboratořích zkoumán od roku 1950 a jeho nukleová kyselina má 5,386 členů řetězce a byla přesně popsána již roku 1978. Jakmile se jednotlivé části DNA k sobě navázaly, byla celá DNA vložena do bakterie, kde se začala replikovat – tedy, jinými slovy, žila a rozmnožovala se.
„Nehrejte si na boha,“ vzkázala týmu J.C. Ventera řada náboženských organizací a IBEA musela svůj výzkum obhajovat před dvanáctičlennou etickou komisí. Vynořily se i obavy ze zneužití této technologie teroristy či k výrobě zatím nepředstavitelných biologických zbraní. Jak uvedl New York Times, výzkum, vedoucí k oživení polioviru, financoval 300 000 dolary Pentagon, i když podle tvrzení představitelů Pentagou je cílem projektu obrana před biologickými zbraněmi.
Cesta ke stvoření živého organismu
Úspěch, kterého genetici dosáhli, je tím větší, že použitá technika umožňuje syntetizovat zvolený virus za 14 dní, zatímco ta předcházející vyžadovala zhruba dva roky. Dalším cílem, který si J.C:Venter zvolil, je vytvoření živé bakterie.
Podle současných představ by měla být použita bakterie Mycoplasma genitalium (hádejte, kde žije), protože ta dokáže žít, i když má jen 217 z obvyklých 500 genů. Cílem je tedy vytvořit jakousi minimalizovanou verzi funkční DNA s řádově 200 geny, vložit ji do buňky bakterie, zbavené jádra a zkusit, zdali ožije. Pokud ano, bude následovat snaha o cílené vytváření nových funkcí a jejich vložení do této minimální DNA.
Původně pootevřená skříňka vedoucí ke stvoření živého organismu je nyní dokořán. Je zřejmé, že syntetizovat živý virus z neživých bílkovin se zdařilo a že se Aristoteles mýlil. Možná, že jednou se podaří uměle syntetizovat i DNA člověka s předem určenými vlastnostmi, což bude z etického hlediska pro spoustu lidí naprosto nepřijatelné. Ale od bakteriofágu s 5 386 členy DNA k člověku s 3 miliardami členů DNA je přece jen ještě dlouhá cesta.
Rivalita na poli výzkumu
Mezi týmy SUNY (State University of New York) a IBEA panuje zřetelná nevraživost a silně si konkurují. Syntézu viru obrny označil prezident IBAE J. C. Venter za „nezodpovědnost“, protože byl oživen virus pro člověka smrtelný – on sám proto syntetizoval bakteriofág, aby ukázal, jak je na rozdíl od své konkurence zodpovědný. Dalším políčkem do tváře SUNY bylo rozhodnutí IBAE nepodat na svůj postup syntézy virů patentovou přihlášku (tým SUNY si svou technologii patentoval 15. října 2002 pod číslem United States Patent 6 464 972). Vzájemná rivalita obou týmů však může být ve svých konečných důsledcích prospěšná a výzkum na poli syntézy živých organismů urychlit.
Proč je možná syntéza DNA
Geny, tedy úseky DNA, které plní určitou funkci, kupříkladu růst končetin, barvu očí a tak dále, jsou u různých organismů totožné. Je tedy možné použít gen kupříkladu z mouchy a vložit jej na místo téhož genu u myši (a nebo také u člověka), výsledná DNA bude funkční, jako kdyby se nic nestalo. Pokud tedy známe pořadí a druh genů v požadované DNA, můžeme ji složit z genů pocházejících z nejrůznějších organismů, podobně jako v případě kostek stavebnice (na tomto principu je ostatně založena genetická manipulace vedoucí ke vzniku GM potravin).
