Im November 2017 veröffentlichte die britische Internetpublikation The Independent einen Artikel über das neue Programm der synthetischen Biologie der Advanced Research Projects Agency (DARPA) des US-Verteidigungsministeriums, Advanced Plant Technologies (APT). Die Militärabteilung plant, genetisch veränderte Algen zu entwickeln, die als autarke Sensoren fungieren können, um Informationen unter Bedingungen zu sammeln, bei denen der Einsatz herkömmlicher Technologien unmöglich ist. Wie realistisch ist das und wie bedroht es die Menschheit?
Es wird davon ausgegangen, dass die natürlichen Fähigkeiten von Pflanzen genutzt werden können, um relevante Chemikalien, schädliche Mikroorganismen, Strahlung und elektromagnetische Signale nachzuweisen. Gleichzeitig wird die Veränderung ihres Genoms es dem Militär ermöglichen, den Zustand der Umwelt zu kontrollieren und nicht nur. Dies wiederum wird es ermöglichen, die Reaktion von Anlagen mit vorhandenen technischen Mitteln aus der Ferne zu überwachen.
Gehorsame Viren
Laut Blake Bextine, APT-Programmmanager, besteht das Ziel von DARPA in diesem Fall darin, ein effizientes wiederverwendbares System zum Entwerfen, direkten Erstellen und Testen verschiedener biologischer Plattformen mit hochgradig anpassungsfähigen Fähigkeiten zu entwickeln, die auf eine Vielzahl von Szenarien angewendet werden können.
Lassen Sie uns den amerikanischen Wissenschaftlern und dem US-Militärministerium Tribut zollen, das die Entwicklung der synthetischen Biologie aktiv fördert. Gleichzeitig stellen wir fest, dass die bedeutenden Fortschritte der letzten Jahre, deren erwartete Ergebnisse zum Wohle der Menschheit abzielen sollten, ein völlig neues Problem geschaffen haben, dessen Folgen unvorhersehbar und unvorhersehbar sind. Es stellt sich heraus, dass die Vereinigten Staaten jetzt die technische Fähigkeit besitzen, künstliche (synthetische) Mikroorganismen zu entwickeln, die unter natürlichen Bedingungen nicht vorkommen. Das heißt, wir sprechen von einer neuen Generation biologischer Waffen (BW).
Wenn Sie sich erinnern, zielte die intensive US-amerikanische Forschung zur Entwicklung von BW im letzten Jahrhundert sowohl darauf ab, Erregerstämme gefährlicher Infektionskrankheiten beim Menschen mit veränderten Eigenschaften (Überwindung der spezifischen Immunität, Polyantibiotika-Resistenz, Erhöhung der Pathogenität) zu gewinnen, als auch auf die Entwicklung von ihrer Identifizierung und Schutzmaßnahmen. Dadurch wurden die Methoden zur Indikation und Identifizierung von gentechnisch veränderten Mikroorganismen verbessert. Es wurden Schemata zur Vorbeugung und Behandlung von Infektionen entwickelt, die durch natürliche und modifizierte Bakterienformen verursacht werden.
Die ersten Experimente zum Einsatz von Techniken und Technologien rekombinanter DNA wurden bereits in den 70er Jahren durchgeführt und waren der Modifikation des genetischen Codes natürlicher Stämme gewidmet, indem einzelne Gene in ihr Genom aufgenommen wurden, die die Eigenschaften von Bakterien verändern könnten. Dies eröffnete den Wissenschaftlern Möglichkeiten, so wichtige Probleme wie die Produktion von Biokraftstoffen, Bakterienstrom, Medikamenten, Diagnostika und Multidiagnostikplattformen, synthetische Impfstoffe usw. zu lösen. Ein Beispiel für die erfolgreiche Umsetzung solcher Ziele ist die Schaffung eines Bakteriums die rekombinante DNA enthält und synthetisches Insulin produziert …
Aber es gibt auch eine andere Seite. Im Jahr 2002 wurden lebensfähige Polioviren künstlich synthetisiert, darunter auch solche, die dem Erreger der Spanischen Grippe ähnlich sind, die 1918 Dutzende Millionen Menschenleben forderte. Es werden zwar Versuche unternommen, wirksame Impfstoffe basierend auf solchen künstlichen Stämmen zu schaffen.
2007 konnten Wissenschaftler des J. Craig Venter Research Institute (JCVI, USA) erstmals das gesamte Genom einer Bakterienart (Mycoplasma mycoides) zu einer anderen (Mycoplasma capricolum) transportieren und die Lebensfähigkeit eines neuen Mikroorganismus nachweisen. Um die synthetische Herkunft solcher Bakterien zu bestimmen, werden meist Marker, die sogenannten Wasserzeichen, in ihr Genom eingebracht.
Die Synthetische Biologie ist ein sich intensiv entwickelndes Gebiet, das einen qualitativ neuen Schritt in der Entwicklung der Gentechnik darstellt. Von der Übertragung mehrerer Gene zwischen Organismen bis hin zum Design und Bau einzigartiger biologischer Systeme, die es in der Natur nicht gibt, mit "programmierten" Funktionen und Eigenschaften. Darüber hinaus wird es die Genomsequenzierung und die Erstellung von Datenbanken mit vollständigen Genomen verschiedener Mikroorganismen ermöglichen, moderne Strategien für die DNA-Synthese beliebiger Mikroben im Labor zu entwickeln.
Wie Sie wissen, besteht die DNA aus vier Basen, deren Reihenfolge und Zusammensetzung die biologischen Eigenschaften lebender Organismen bestimmen. Die moderne Wissenschaft erlaubt es, "unnatürliche" Basen in das synthetische Genom einzubringen, deren Funktion in der Zelle im Voraus nur sehr schwer zu programmieren ist. Und solche Experimente zum „Einfügen“unbekannter DNA-Sequenzen mit unbekannter Funktion in das künstliche Genom werden bereits im Ausland durchgeführt. In den USA, Großbritannien und Japan haben sich multidisziplinäre Zentren zur synthetischen Biologie etabliert, in denen Forscher unterschiedlicher Fachrichtungen arbeiten.
Gleichzeitig ist es offensichtlich, dass der Einsatz moderner methodischer Techniken die Wahrscheinlichkeit einer "zufälligen" oder absichtlichen Produktion von chimären Wirkstoffen von der Menschheit unbekannten biologischen Waffen mit einem völlig neuen Satz von Pathogenitätsfaktoren erhöht. In diesem Zusammenhang ergibt sich ein wichtiger Aspekt – die Gewährleistung der biologischen Sicherheit solcher Studien. Die Synthetische Biologie gehört nach Meinung einiger Spezialisten zu den Tätigkeitsfeldern mit hohen Risiken, die mit der Konstruktion neuer lebensfähiger Mikroorganismen verbunden sind. Es ist nicht auszuschließen, dass im Labor geschaffene Lebensformen aus dem Reagenzglas entweichen, zu biologischen Waffen werden und die vorhandene natürliche Vielfalt bedroht.
Besonders zu beachten ist die Tatsache, dass leider ein weiteres wichtiges Problem in Veröffentlichungen zur Synthetischen Biologie nicht berücksichtigt wurde, nämlich die Erhaltung der Stabilität des künstlich erzeugten Bakteriengenoms. Mikrobiologen kennen das Phänomen spontaner Mutationen durch Veränderung oder Verlust (Deletion) eines Gens im Genom von Bakterien und Viren, die zu einer Veränderung der Eigenschaften der Zelle führen. Unter natürlichen Bedingungen ist die Häufigkeit des Auftretens solcher Mutationen jedoch gering und das Genom von Mikroorganismen zeichnet sich durch eine relative Stabilität aus.
Der Evolutionsprozess hat die Vielfalt der mikrobiellen Welt über Jahrtausende geprägt. Die gesamte Klassifizierung von Familien, Gattungen und Arten von Bakterien und Viren basiert heute auf der Stabilität genetischer Sequenzen, die deren Identifizierung ermöglicht und spezifische biologische Eigenschaften bestimmt. Sie waren Ausgangspunkt für die Entwicklung so moderner diagnostischer Methoden wie der Bestimmung von Protein- oder Fettsäureprofilen von Mikroorganismen mittels MALDI-ToF-Massenspektrometrie oder Chromo-Massenspektrometrie, Identifizierung mikrobenspezifischer DNA-Sequenzen mittels PCR-Analyse usw. Gleichzeitig ist die Stabilität des synthetischen Genoms "chimärer" Mikroben derzeit unbekannt, und es ist unmöglich vorherzusagen, wie sehr wir Natur und Evolution "täuschen" konnten. Daher ist es sehr schwierig, die Folgen eines versehentlichen oder absichtlichen Eindringens solcher künstlicher Mikroorganismen außerhalb des Labors vorherzusagen. Auch bei der „Unschädlichkeit“der erzeugten Mikrobe kann ihre Freisetzung „ins Licht“unter völlig anderen Bedingungen als im Labor zu erhöhter Veränderlichkeit und zur Bildung neuer Varianten mit unbekannten, möglicherweise aggressiven Eigenschaften führen. Ein anschauliches Beispiel für diese Position ist die Schaffung eines künstlichen Bakteriums Cynthia.
Tod auf der Flasche
Cynthia (Mycoplasma laboratorium) ist ein im Labor gewonnener synthetischer Mykoplasmenstamm. Es ist unabhängig vervielfältigungsfähig und sollte nach ausländischen Medienberichten die Folgen der Ölkatastrophe in den Gewässern des Golfs von Mexiko beseitigen, indem es Verschmutzungen absorbiert.
Im Jahr 2011 wurden Bakterien in die Ozeane geschossen, um Ölverschmutzungen zu zerstören, die eine Bedrohung für die Ökologie der Erde darstellen. Diese vorschnelle und schlecht kalkulierte Entscheidung hatte bald schlimme Folgen – die Mikroorganismen gerieten außer Kontrolle. Es gab Berichte über eine schreckliche Krankheit, die von Journalisten als blaue Pest bezeichnet wurde und das Aussterben der Fauna im Golf von Mexiko verursachte. Gleichzeitig gehören alle Veröffentlichungen, die in der Bevölkerung Panik auslösten, zu den Zeitschriften, während wissenschaftliche Veröffentlichungen lieber schweigen. Derzeit gibt es keine direkten wissenschaftlichen Beweise (oder sie werden absichtlich versteckt), dass die unbekannte tödliche Krankheit durch Cynthia verursacht wird. Allerdings gibt es ohne Feuer keinen Rauch, daher erfordern die genannten Versionen der ökologischen Katastrophe im Golf von Mexiko genaue Aufmerksamkeit und Studie.
Es wird angenommen, dass Cynthia bei der Aufnahme von Erdölprodukten die Ernährungsbedürfnisse verändert und erweitert hat, indem sie tierische Proteine in die "Diät" aufgenommen hat. Es gelangt in mikroskopisch kleine Wunden am Körper von Fischen und anderen Meerestieren, breitet sich über den Blutkreislauf in alle Organe und Systeme aus und korrodiert buchstäblich in kurzer Zeit alles, was ihm in den Weg kommt. In nur wenigen Tagen ist die Haut der Robben mit Geschwüren bedeckt, blutet ständig und ist dann vollständig verrottet. Leider gab es Berichte über tödliche Fälle der Krankheit (mit dem gleichen Symptomkomplex) und Schwimmen im Golf von Mexiko.
Ein wesentlicher Punkt ist die Tatsache, dass bei Synthia die Krankheit nicht mit bekannten Antibiotika behandelt werden kann, da zusätzlich zu den „Wasserzeichen“Gene für die Resistenz gegen antibakterielle Medikamente in das Bakteriengenom eingebracht wurden. Letzteres wirft Fragen und Überraschungen auf. Warum braucht die ursprüngliche saprophytische Mikrobe, die bei Mensch und Tier keine Krankheiten verursachen kann, Antibiotika-Resistenzgene?
In dieser Hinsicht sieht das Schweigen der Beamten und Autoren dieser Infektion zumindest seltsam aus. Nach Ansicht einiger Experten wird das wahre Ausmaß der Tragödie auf Regierungsebene verschwiegen. Es wird auch vorgeschlagen, dass es sich bei der Verwendung von Synthia um den Einsatz bakteriologischer Waffen mit einem breiten Wirkungsspektrum handelt, die die Gefahr einer interkontinentalen Epidemie darstellen. Um Panik und Gerüchte zu zerstreuen, verfügen die Vereinigten Staaten gleichzeitig über das gesamte Arsenal moderner Methoden zur Identifizierung von Mikroorganismen, und es ist nicht schwierig, den ätiologischen Erreger dieser unbekannten Infektion zu bestimmen. Natürlich kann nicht ausgeschlossen werden, dass dies auf die direkte Wirkung von Öl auf einen lebenden Organismus zurückzuführen ist, obwohl die Symptome der Krankheit eher auf ihre ansteckende Natur hinweisen. Dennoch erfordert die Frage, die wir wiederholen, Klarheit.
Natürliche Besorgnis über die unkontrollierte Forschung vieler russischer und ausländischer Wissenschaftler. Um das Risiko zu reduzieren, werden mehrere Richtungen vorgeschlagen - die Einführung von Eigenverantwortung für Entwicklungen mit nicht programmierbaren Ergebnissen, eine Erhöhung der wissenschaftlichen Kompetenz auf der Ebene der Berufsausbildung und ein breites öffentliches Bewusstsein für die Errungenschaften der synthetischen Biologie durch die Medien. Aber ist die Community bereit, diese Regeln zu befolgen? Die Entnahme von Milzbrandsporen aus einem US-Labor und der Versand in Umschlägen lässt beispielsweise Zweifel an der Wirksamkeit der Bekämpfung aufkommen. Darüber hinaus wird unter Berücksichtigung moderner Möglichkeiten die Verfügbarkeit von Datenbanken mit genetischen Sequenzen von Bakterien, einschließlich Erregern besonders gefährlicher Infektionen, DNA-Synthesetechniken und Methoden zur Erzeugung künstlicher Mikroben erleichtert. Es ist nicht auszuschließen, dass Hacker unberechtigte Zugriffe auf diese Informationen mit anschließendem Verkauf an Interessenten erhalten.
Wie die Erfahrung zeigt, Cynthia in natürliche Bedingungen zu „vertreiben“, sind alle vorgeschlagenen Maßnahmen wirkungslos und garantieren nicht die biologische Sicherheit der Umwelt. Darüber hinaus ist nicht auszuschließen, dass die Einschleppung eines künstlichen Mikroorganismus in die Natur langfristige ökologische Folgen haben kann.
Die vorgeschlagenen Kontrollmaßnahmen – breites Medienbewusstsein und erhöhte ethische Verantwortung der Forscher bei der Schaffung künstlicher Formen von Mikroorganismen – sind noch nicht ermutigend. Am wirksamsten ist die gesetzliche Regelung der biologischen Sicherheit synthetischer Lebensformen und des Systems ihrer Überwachung auf internationaler und nationaler Ebene nach dem neuen Risikobewertungssystem, das eine umfassende experimentelle evidenzbasierte Untersuchung der Folgen in das Gebiet der synthetischen Biologie. Eine mögliche Lösung könnte auch die Einrichtung eines internationalen Expertenrats sein, um die Risiken der Verwendung seiner Produkte zu bewerten.
Die Analyse zeigt, dass die Wissenschaft völlig neue Grenzen erreicht und unerwartete Probleme aufgeworfen hat. Bisherige Systeme zur Indikation und Identifizierung gefährlicher Agenzien zielten auf deren Nachweis auf der Grundlage der Identifizierung spezifischer antigener oder genetischer Marker ab. Bei der Erzeugung chimärer Mikroorganismen mit unterschiedlichen Pathogenitätsfaktoren sind diese Ansätze jedoch unwirksam.
Darüber hinaus können sich die derzeit entwickelten Schemata zur spezifischen und Notfallprophylaxe, ätiotropen Therapie gefährlicher Infektionen auch als nutzlos erweisen, da sie auch bei Verwendung modifizierter Optionen für einen bekannten Erreger berechnet werden.
Die Menschheit hat unwissentlich den Weg der biologischen Kriegsführung mit unbekannten Konsequenzen betreten. Es mag keine Gewinner in diesem Krieg geben.
