Biotechnológia ma és holnap

Az egyes fajok DNS-szekvenciájának megállapítása már jó ideje folyamatban van. Elkészült az ember, az egerek, a rizsnövény és egyes mikrobák DNS-láncának meghatározása. Most néhány tudós jóval nagyobb kihívásra készül: a “metagenómák”, vagyis egész ökorendszerek DNS-ének szekventálását tervezik.

Az új kutatások célja, hogy feltérképezzék az összes DNS-t egy maréknyi talaj vagy tengervíz, vagy akár az emberi bél falának baktérium-kolóniájában. A mikróba-fajok genetikai lenyomatának megfejtése segíthet a tudósoknak megérteni, hogy működik egy-egy mikroorganizmus-közösség.

Barátaink, a baktériumok A “metagenomika” fogalom kiötlője Jo Handelsman, a Wisconsini Egyetem növénypatológiai professzora. Mások közösségi genomikának nevezik, környezeti genomikának vagy mikróba-populációs genomikának. Mint Handelsman a New York Times-nak mondotta: “ez egy új ablakot nyit a biológiára, amely példa nélküli lehetőségeket rejt”. A közösségi genomika kezdetei az 1980-as évekre nyúlnak vissza, de csak az elmúlt tíz évben kezdtek értékelhető eredmények születni. Mostanában a tudósok arra koncentrálnak, hogy feltérképezzék egy baktériumközösség teljes géntérképét. Miért fontos ez? Részint azért, mert a baktériumok a Földön létező összes élőlény több mint felét teszik ki, és központi szerepet játszanak számos környezeti ciklusban. Többek között a nyövények által feldolgozható állapotba alakítják át a levegőben lévő nitrogént, ők hozzák létre bolygónk oxigénkészletének felét, bontják le az ásványokat, és tisztítják az ember által szennyezett környezetet. Arról nem beszélve, hogy a baktériumok nélkül nem létezne a legtöbb antibiotikum, néhány orvosság, ipari enzim, valamint olyan gének, amelyek növelik a haszonnövények ellenállását kártevőkkel és betegségekkel szemben.

Mikroszkópikus mozaik

A gond az, hogy a baktériumok több mint 99 százaléka nem tenyészthető laboratóriumokban, s ezért a tudósok keveset tudnak róluk. Viszont lehetséges kinyerni DNS-részletet talajból vagy tengervízből anélkül, hogy tudnánk valamit is az élőlényekről, amelyekből a részletet nyertük. Ez viszont a föld- vagy vízmintában jelen lévő fajok darabjaiból áll össze. A nehéz feladat az – írja a New York Times –, hogy ki kell válogatni, mely darab származik ugyanabból az egyedből, majd ezeket a darabokat a helyes sorrendbe kell rakni, hogy meghatározhassuk minden faj teljes DNS-szekvenciáját. Az ilyen genetikai lenyomatok támpontokat adhatnak a mintában jelenlévő fajokról és a szerepükről.

Mint sejthető, a feladat rendkívül nehéz. Az emberi géntérkép meghatározása három évet vett igénybe, egyes fajok géntérképéhez pedig ennél jóval több kell, még ha baktériumok is.

De vannak más jellegű nehézségek is. A tudósok között vita folyik még arról, hogy egy közösség géntérképének összeállításából mennyire származhatnak értékes információk. Ez ugyanis még önmagában nem mutatja meg, mely gének aktívak, vagy hogyan működik egy baktériumközösség. Julian Davies, a British Columbia Egyetem mikrobiológia és immunológia professzora így fogalmazott a NYT-nak: “amit így kaphatunk, az egy katalógus. Névtelen organizmusokat kapunk. A kérdés az, hogy hogyan lehet kideríteni, mit is csinálnak.”

Egy másik kutató, Steven R. Gill, az Institute for Genomic Research mikrobiológusa szerint viszont, ha ismerjük egy élőlény genetikai mintáját, akkor vissza lehet “bontatni” az anyagcseréjét. Ezzel pedig kideríthető, mivel táplálkozik, és így lehetővé válik, hogy ezeket a mikroorganizmusokat laboratóriumi körülmények között tenyésszék és vizsgálják – például azt, hogy milyen géneket kapcsolnak be vagy ki bizonyos környezeti változások. Továbblépve: elképzelhető, hogy a tudósok megállapítanak bizonyos mintákat az emberi szervezetben élő baktériumkolóniákban, amelyekből időben kikövetkeztethető, hogy az illető meg fog betegedni.

Biotech házilag

Ha önt nem hozta izgalomba, amit eddig olvasott, és úgy véli, hogy a biotechnológia szakbarbárokon kívül mást nem érdekelhet, akkor olvasson tovább. Freeman Dyson fizikus az O’Reilly Open Source Convention 2004. konferencián tartott előadást a biotechnológiáról, amelyet “a XXI. század új művészeti formájának” nevezett. Szerinte a biotechnológia “háziasítása” révén a kertészet vagy a pitontenyésztés merőben új lehetőségeket nyit meg. Igaz, ez nem holnap vagy két év múlva lesz. Dyson szerint ugyanis a biotechnológia ma olyan szinten áll, mint a számítástechnika az 1960-as években. A “végén” a gyerekek olcsó DNS-szintetizáló gépeket vásárolnak, valahogy úgy, mint ma CD-lejátszókat, és azok segítségével versenyezhetnek majd, kinek lesz legszúrósabb a kaktusza.

Persze mindez aggasztó perspektívákat is nyithat – ismerte el előadásában Dyson. Az új lehetőségek egyeseket arra bátoríthatnak, hogy “tiszta” fajokat hozzanak létre az emberek között is. De a kevésbé éles kérdésekben sem lesz könnyű dönteni. A tét ugyanis az lesz, hogy ne korlátozzuk az emberi kreativitást, de ugyanakkor gátoljuk meg, hogy bárki ártó szándékkal hozzon létre új génstruktúrákat. Dyson szerint nincsenek könnyű megoldások, így bíznunk kell az emberek józanságában. Kockázatmentes élet nincs – szögezte le. Mindezzel együtt a technológiától nem kell félni, segítségével eljön a szabadság és a kreativitás új korszaka. A kutató szerint “soha nem lehet megjósolni, hogyan fejlődik a technológia – épp az a szépsége, hogy nem látható előre”.