Kaj je življenje? Večji del 20. stoletja to vprašanje biologov ni veliko zadevalo. Življenje je izraz za pesnike in ne za znanstvenike, je leta 2008 dejal sintetični biolog Andrew Ellington, ki je svojo kariero začel s preučevanjem, kako se je začelo življenje. Kljub Ellingtonovim besedam so sorodna področja nastanka življenja in raziskave astrobiologije ponovno osredotočili na smisel življenja. Znanstveniki morajo spoznati drugo obliko, ki jo je življenje lahko sprejelo pred štirimi milijardami let, ali obliko, ki bi jo morda potrebovali na drugih planetih, na drugih planetih, kaj je tisto, zaradi česar je nekaj živega.
Življenje pa je premikajoča se tarča, kot že dolgo ugotavljajo filozofi. Aristotel je "življenje" in "življenje" smatral za različna pojma - slednji je bil v njegovem primeru skupek obstoječih bitij, ki naseljujejo naš svet, kot so psi, sosedje in bakterije na koži. Da bi spoznali življenje, moramo preučiti žive; vendar se življenje vedno spreminja v prostoru in času. Pri poskusu definiranja življenja moramo upoštevati življenje, ki ga poznamo in ne poznamo. Po besedah raziskovalca izvornega življenja Pierra Luigija Luisija z univerze v Romu Tre obstaja življenje, kakršno je, zdaj, življenje, kot bi bilo, in življenje, kakršno je bilo nekoč. Te kategorije kažejo na dilemo, ki so jo obravnavali srednjeveški mistični filozofi. Življenje, kot so opazili, je vedno veliko več kot življenje in zaradi tega paradoksalno,živim ne bo nikoli na voljo. Zaradi te vrzeli med resničnim in možnim življenjem se številne definicije življenja osredotočajo na njegovo sposobnost spreminjanja in razvijanja, namesto da bi bile omejene na določanje nespremenljivih lastnosti življenja.
Ali je mogoče življenje ustvariti v laboratoriju?
V začetku devetdesetih let je biolog Gerald Joyce, ki je trenutno na Kalifornijskem inštitutu za biološke raziskave v Kaliforniji, NASA-u svetoval o možnostih življenja na drugih planetih, pomagal razviti eno najpogosteje uporabljenih definicij življenja. Znana je kot kemijska darvinska definicija: "Življenje je samooskrben kemični sistem, ki je sposoben Darwinove evolucije." Leta 2009 je po desetletjih dela Joycejeva skupina objavila članek z opisom molekule RNA, ki je sposobna katalizirati lastno sintezno reakcijo in ustvariti več svojih kopij. Ta kemični sistem je zadovoljil Joyceovo definicijo življenja. Toda nihče si ga ni upal poklicati živega. Težava je v tem, da ni storila nič novega ali nenavadnega.
"Nekega dne bo ta genom lahko presenetil svojega ustvarjalca z besedo - trikom ali novim korakom v igri skoraj življenja -, ki ga ne pričakuje, da bo slišal," so o ustvarjanju zapisali New York Times. "Če bi se zgodilo, če bi se zgodilo tudi meni, bi bil vesel," pravi dr. Joyce. In doda: "Ne domnevam, da trdim, ampak je živo."
Joyce poskuša razumeti življenje z ustvarjanjem preprostih življenjskih sistemov v laboratoriju. V postopku on in drugi sintetični biologi utelešajo nove vrste življenja v živi obliki. Vsak poskus sinteze novih oblik življenja kaže na dejstvo, da je možnih življenjskih oblik veliko več, morda neskončno več. Sintetični biologi lahko spremenijo način življenja ali sposobnosti, ki se razvijejo. Njihovo delo odpira nova vprašanja o evolucijski definiciji življenja. Kako uvrstiti življenje v spremenjeno življenje, ki je postalo produkt evolucijske prelomnice, produkt preloma evolucijske verige?
Zgodovina nastanka sintetične biologije sega v leto 1977, ko je Drew Andy, eden od ustanoviteljev sintetične biologije in zdaj profesor bioinženiringa na univerzi Stanford v Kaliforniji, poskušal ustvariti računalniški model najpreprostejše življenjske oblike, ki bi jo lahko našel: bakteriofag T7, virus, ki okuži bakterije. colibacillus. Kristalna glava na ukrivljenih nogah tega virusa je kot zemlja, ki pristane na Luni in zgrabi nosilca bakterij. Ta bakteriofag je tako preprost, da ga po nekaterih definicijah niti ne moremo imenovati živega. (Kot vsi virusi se tudi za razmnoževanje zanaša na molekularni inženiring svoje gostiteljske celice.) Bakteriofag T7 ima skupaj 56 genov in Andy je menil, da bi bilo mogoče ustvariti model, ki bi upošteval vsak del faga in kako ti deli delujejo skupaj:idealna predstavitev, ki napoveduje, kako se bo fag spremenil, če se eden od teh genov odstrani oz.
Promocijski video:
Andy je zgradil vrsto mutantov bakteriofagov T7 s sistematičnim izbijanjem genov ali spreminjanjem njihove lokacije v drobnem genomu T7. Toda mutantni fagi so modelu ustrezali za zelo kratek čas. Sprememba, ki naj bi povzročila njihovo oslabitev, je privedla do tega, da so njihovi potomci uničili celice E. coli dvakrat hitreje kot prej. Ni delovalo. Na koncu je Andy spoznal: "Če hočemo modelirati naravni svet, moramo naravni svet prepisati tako, da postane simuliran." Namesto da bi iskali boljši zemljevid, spremenite ozemlje. Tako se je rodilo področje sintetične biologije. Andy se je s pomočjo izposojevalnega načina lotil refaktorstva T7 genoma bakteriofaga. Ustvaril je bakteriofag T7.1, življenjsko obliko, oblikovano tako, da je človeški um lažje razlagal.
Phage T7.1 je primer tako imenovanega nad-darvinističnega življenja: življenje, ki svoj obstoj dolguje človeškemu oblikovanju, ne naravni selekciji. Bioinženirji, kot je Andy, življenje gledajo na dva načina: kot fizično strukturo na eni strani in kot informacijsko strukturo na drugi strani. Teoretično bi moral idealni prikaz življenja aktivirati neviden prehod med informacijo in materijo, načrtovanje in izvedba: sprememba nekaj črk DNK na zaslonu računalnika, tiskanje organizma po vašem načrtu. S tem pristopom evolucija grozi, da bo uničila inženirsko zasnovo. Ohranjanje biološke zasnove lahko zahteva, da se predvideni organizem ne more razmnoževati ali razvijati.
Nasprotno, želja Joycea, da preseneti svoje molekule, kaže, da je zmožnost odpiranja evolucije - "iznajdljiva, vsemogočna, neomejena" - najpomembnejše merilo življenja. V skladu s to idejo Joyce zdaj definira življenje kot genetski sistem, ki vsebuje več bitov informacij, kot je število, ki je potrebno za njegovo nadaljevanje. Toda v skladu s to definicijo, če vzamemo dva enaka sistema z različnimi zgodovinami - enega zasnovanega, drugega pa razvitega - bo le slednji veljal za živega; racionalno zasnovan sistem, ne glede na njegovo kompleksnost, bo preprosto "tehnološki artefakt".
Oblikovanje in evolucija nista vedno v nasprotju. Mnogi projekti sintetične biologije uporabljajo mešanico racionalnega načrtovanja in usmerjenega razvoja: zgradijo množico mutantnih celic - v različnih različicah - in izberejo najboljšo. Čeprav Joyceov nov pogled na življenje vključuje evolucijo, zahteva tudi nenadno pojavljanje in ne dolgotrajen darvinski razvoj. Nujno življenje se prilega kulturi nenadnih novosti, katere ideje vključujejo čarobni videz delovnega popka s 3D-tiskalnika. Oblikovanje in evolucija sta tudi združljiva, če bioinženirji vidijo genetsko raznolikost kot zakladnico oblikovalskih elementov za oblike življenja v prihodnosti.
Za nekatere sintetične biologe gre pot do tistega, kar mistiki imenujejo življenje onkraj življenja - ki presega življenje, kot ga poznamo - skozi biološki inženiring. Andy svoj klic opisuje v želji, da bi prispeval k življenju, sprožil nove vrste "neverjetnih modelov, ki bodo cveteli in obstajali." Joyce primerja življenje in tehnologijo s temeljno termodinamično nagnjenostjo k motnjam in propadanju. Katere nove oblike bo dobivalo življenje? Čas bo povedal.
Ilya Khel