Dá se vyrobit umělá bakterie?

Americký biolog Craig Venter, který se proslavil v souvislosti s projektem čtení lidského genomu, představil v roce 2002 další vskutku bombastický záměr – vytvořit první syntetickou bakterii. 21. STOLETÍ pátralo, kam tento vědecký projekt od té doby dospěl?Americký biolog Craig Venter, který se proslavil v souvislosti s projektem čtení lidského genomu, představil v roce 2002 další vskutku bombastický záměr - vytvořit první syntetickou bakterii. 21. STOLETÍ pátralo, kam tento vědecký projekt od té doby dospěl?

Umělé buňky a organismy jsou dnes rutinně vytvářeny po stovkách, tedy alespoň pokud pod tímto pojmem rozumíme organismy, které obsahují nějakou jinou genetickou informaci, než kterou dostaly v genomu (veškerá genetická informace uložená v DNA) do vínku od matky přírody.  „Venter má však na mysli nikoliv přidat do existujícího organismu další gen nebo chromozom, ale skutečně syntetizovat organismus zcela nový.“, vysvětluje Petr Pajer z Ústavu molekulární genetiky AV ČR. O něčem takovém snilo sice lidstvo s trochou nadsázky už od dob Golema, biologie si však na podobné projekty mohla začít troufat až v posledních letech.

Shora, nebo zdola?
K řešení problematiky nejjednoduššího života existují minimálně dva přístupy, které mohou vést ke zcela odlišným výsledkům. „Mohli bychom je označit jako shora-dolů a zdola-nahoru“ doplňuje Petr Pajer. „První přístup spočívá v postupném oklešťování existujícího organismu až k jeho nejjednodušší životaschopné formě. Nevýhodou tohoto přístupu je například zjevná skutečnost, že pokud vyjdeme z různých organismů, pak pravděpodobně dostaneme i odlišné výsledky (týká se to např. „minimální“ sady genů v genomu). Druhý přístup naopak začíná s neživými komponenty a jeho cílem je jejich skládáním vytvořit systém, který by splňoval základní definice života (metabolismus, rozmnožování…).“
Při přípravě umělého života ovšem narážíme na řadu problémů a nelze tedy postupovat striktně podle nějakého stavebního plánu. Živá buňka není dům, ale dynamická struktura, ve které se neustále něco děje. Navíc ani nejsme zatím schopni dostatečně přesně manipulovat přímo s objekty na molekulární úrovni. Na to bychom museli mít nějaké „pinzety“ velikosti molekul. V praxi proto  musíme postupovat podobně jako pozemská evoluce, když „vyráběla“  první buňku. „Dáte prostě dohromady určité komponenty a budete doufat, že se nějak samy složí, že systém začne fungovat,“ vysvětluje Petr Pajer. „A pokud k tomu nedojde, zkusí se to znovu a znovu, vždy za trochu jiných podmínek.“

Nechat to na přírodě!
Vlastně dnes ani nevíme, jak takový systém oživit, a musíme proto doufat, že obživne sám, například když se nám podaří využít nějakou laboratorní a mnohonásobně zrychlenou obdobu přírodního výběru.
Pro ilustraci lze zmínit potíže, na které narážejí molekulární biologové při tvorbě umělých chromozomů. Také v tomto případě se ukazuje, že je jednodušší se do toho přírodě moc neplést a nechat celý proces proběhnout spontánně, tedy syntetizovat tak velké kusy DNA, jak jsme schopni, a nechat buňku, aby si nový chromozom složila sama. Pokud už se jednou umělý chromozom podaří vytvořit, je velká naděje, že už se bude chovat standardním způsobem, tedy že se udrží v buňkách i při dělení a bude se normálně přenášet do dalších generací. Takový proces se podařilo realizovat nejen u jednotlivých buněk, ale na světě je již i celé plemeno myší s jedním chromozomem navíc.
 
Složitá cesta
Když Craig Venter oznámil pokus o tvorbu umělé buňky, kladl si kromě teoretických otázek (evoluční teorie, vznik života…) i zcela praktické cíle. Chystaná bakterie měla třeba pomoci s vodíkem pro předpokládaný budoucí věk vodíkové energetiky, počítalo se taktéž se snížením škodlivin, eventuálně i se vznikem nějakého efektivnějšího způsobu fotosyntézy. Hned v roce 2002 Venterův tým oznámil, že se mu za pouhé dva týdny podařilo synteticky „vyrobit“ umělý virus (konkrétně bakteriofág Phi-X174). K jakému dalšímu  pokroku mezitím došlo?
Podle Petra Pajera bylo určitým mezníkem výzkumu stanovení takzvaného minimálního genomu, tj. genomu obsahujícího něco málo přes 200 genů, které jsou pro nejprimitivnější život naprosto nepostradatelné. Vědci přitom vycházeli  z bakterie Mycoplasma genitalium, která je se svými asi 500 geny nejjednodušším přirozeným organismem vůbec (pokud tedy za živé nepokládáme viry). Dalším klíčovým úkolem má nyní být vlastní sestavení takové minimální životní formy. Nikoliv pouze oklešťováním již existujícího organismu, ale laboratorní syntézou.

Spory a kritiky
Kromě nábožensky laděných výzev aktivistů, kteří v podobných případech vždy opakují, že vědci si hrají na boha, vyvolal Venterův projekt i serióznější kritiku.   Předpokládaný efekt projektu řada odborníků zpochybňuje s tím, že umělý „minimální“ mikroorganismus bude jen jakousi skleníkovou květinkou. Budeme jej nuceni horko těžko udržovat při životě v umělých laboratorních podmínkách. Fantazie o syntéze vodíku mají Venterovi podle kritiků pouze otevřít cestu k americkým grantovým penězům.
Příznivci projektu ovšem tvrdí, že minimální organismus je pouze začátek. Následně budeme do skládačky přidávat další geny podle své potřeby a vytvářet tak už organismy šité na míru našim konkrétním požadavkům. Jak vidno, předpokládaný postup vlastně kombinuje výše zmíněné přístupy „zdola“ a „shora“.

Pozor na teroristy!
V červnu letošního roku Craiga Ventera oznámil, že jeho tým vypracuje studii, která by měla shrnout co všechno může umělý život přinést. Měla by ale také odhadnout možná rizika. V současné atmosféře nepřekvapuje, že analýza se zaměří i na potenciální zneužití syntetických organismů teroristy.
Venterův tým také studuje dosud málo známé bakterie žijící ve vodě a ve vzduchu. V letošním roce má být nově přečtena genetická informace asi 100 vodních mikroorganismů a současně prozkoumány biochemické přeměny, které tyto mikroorganismy dovedou. Tak mají být identifikovány geny, které by se lidstvu do budoucna mohly hodit.
 
Více se dozvíte: http://www.venterinstitute.org

Umělý organismus a evoluce
Pokud se nám skutečně podaří připravit živou bakterii z neživé hmoty, bude mít takový úspěch samozřejmě závažné filozofické dopady. Vyvstane ihned otázka, zda první buňky vznikly před nějakými 4 miliardami let podobným procesem, jaký jsme nyní nechali zrychleně proběhnout v laboratoři.
Podle Petra Pajera však není cílem podobných projektů přesně rekonstruovat evoluci, ale spíše ukázat, že na vzniku života není nic nemožného a snad naznačit, jaké chemické procesy se na tom všem mohly podílet. „Což se snad přece jen více či méně úspěšně daří,“ shrnuje Pajer.

Biologické zbraně
Současná atmosféra strachu z terorismu samozřejmě nahrává různým konspiračním teoriím o tom, že řada současných hrozeb byla ve skutečnosti vytvořena uměle. Jaká je realita? „V průběhu 20. století rozvinulo několik států, nejprve Japonsko a posléze Sovětský svaz a USA, velmi rozsáhlý a nákladný program biologických zbraní,“ připouští Petr Pajer.
V rámci biologických zbrojních programů byly vyšlechtěny bakteriální a virové patogeny s vyšší infekčností, přežíváním i odolností vůči antibiotikům. Všechny byly vytvořeny jako variace na již existující organismy. Se současným Venterovým projektem umělých buněk to nemělo nic společného. 
Programový přístup USA k vývoji biologických zbraní se radikálně lišil od přístupu praktikovaného Sovětským svazem. Zatímco USA společně s vývojem nové biologické zbraně vyvíjely i odpovídající vakcínu/lék, Sověti zastávali názor, že zbraň, proti které existuje protizbraň, není pro vojenské účely dostatečně dobrá.
Možné budoucí zneužití se však podle Petra Pajera prozatím nezdá být příliš akutní. „Do budoucnosti samozřejmě vidět nemůžeme, ale vývoj patogenů je náročný jak finančně, tak z hlediska personálního a bezpečnostního, a dovolit si ho mohou pouze velmi bohaté státy. Faktem navíc zůstává, že v těch několika historických případech, kdy byly biologické zbraně prokazatelně použity, nezaznamenaly jako zbraň zásadní úspěch.“

Rubriky:  Zajímavosti
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Na planině Nazca v Peru byly nalezeny další obrazce

Na planině Nazca v Peru byly...

Odborný japonský tým pod vedením ostříleného archeologa Masata Sakaie...
Šťastný den pro gaviála

Šťastný den pro gaviála

Ochráncům přírody se podařil vskutku významný objev, který by mohl znamenat...
Jak lépe využívat a skladovat vodík?

Jak lépe využívat a skladovat...

Odborníci z Ústeckého materiálového centra Přírodovědecké fakulty Univerzity Jana Evangelisty...
Dýchněte si za peníze… indické bary nabízejí zákazníkům čerstvý vzduch

Dýchněte si za peníze… indické...

Indické bary stále častěji rozšiřují svou nabídku o nový zajímavý kousek...
Jak se vypočítává věk psa? Vědci boří zakořeněné mýty

Jak se vypočítává věk psa? Vědci...

Když se řekne stáří psa, tak si většina jistě vybaví pomůcku násobit věk...
Pravěká „metropole“

Pravěká „metropole“

Letošní druhá polovina roku se ukázala jako doba bohatá na nálezy z doby bronzové....
V Čechách byl nalezen 3 tisíce let starý bronzový meč

V Čechách byl nalezen 3 tisíce let...

Na Rychnovsku byl počátkem listopadu náhodnou osobou nalezen meč, jehož...
Uhasit hořící Teslu? Není to žádná sranda!

Uhasit hořící Teslu? Není to...

Minulý měsíc obletěla svět zpráva o nehodě Tesly v Rakousku. Vozidlo tehdy...
Více než polovina kuřáků v ČR chce se svým zlozvykem skoncovat

Více než polovina kuřáků v ČR...

Závislost na tabáku je příčinou každého pátého úmrtí v České republice. Až...
Prastarý africký veletok je mnohem starší, než vědci předpokládali

Prastarý africký veletok je mnohem...

Nejznámější africký veletok – řeka Nil – je podle nejnovějších...

Nenechte si ujít další zajímavé články

389 km za hodinu aneb nejrychlejší zvířata na světě

389 km za hodinu aneb nejrychlejší...

Nejrychlejší člověk na světě, Usain Bolt, dokáže na krátké trase vyvinout...
Uplatní se malé modulární reaktory?

Uplatní se malé modulární reaktory?

Přestože se malé modulární jaderné reaktory nachází teprve na počátku své...
Klenot namibské pouště: Uhrančivá krása surrealistické krajiny

Klenot namibské pouště: Uhrančivá...

Poušť nemusí znamenat jenom nekonečný písek. Existují takové, kde se potulují...
Hráli si potomci šlechticů nejraději s dřevěnými koníky?

Hráli si potomci šlechticů nejraději...

Šestiletý František nechce dát z ruky dřevěného koníka, svoji nejoblíbenější...
Podílí se tabák na vzniku deprese a schizofrenie?

Podílí se tabák na vzniku...

Že má kouření vliv na vzniku rakoviny již potvrdilo mnoho klinických...
Obrovské stavitelské chyby: Obytný dům, který se vzepřel demolici

Obrovské stavitelské chyby: Obytný...

Stavitelských chyb je okolo nás bohužel velké množství,...
Když dějinám vládne počasí: Jak ovlivnilo historii?

Když dějinám vládne počasí: Jak...

Jak se říká: Historii tvoří vítězové! Ne vždy se tak ale stalo...
Jak ovlivňují nové technologie náš mozek?

Jak ovlivňují nové technologie...

Informace se na nás hrnou ze všech stran. A je jich čím dál tím víc....
Nejrafinovanější lháři zvířecí říše

Nejrafinovanější lháři zvířecí říše

Lhát se sice nemá, ale i mezi zvířaty se sem tam nějaká ta nepravda může hodit....
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.