ในเดือนพฤศจิกายน 2017 สื่อสิ่งพิมพ์ทางอินเทอร์เน็ตของอังกฤษ The Independent ตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับโครงการชีววิทยาสังเคราะห์ใหม่ของกระทรวงกลาโหมสหรัฐ (DARPA) และ Advanced Plant Technologies (APT) แผนกทหารวางแผนที่จะสร้างสาหร่ายดัดแปลงพันธุกรรมที่สามารถทำหน้าที่เป็นเซ็นเซอร์แบบค้ำจุนตัวเองเพื่อรวบรวมข้อมูลในสภาวะที่การใช้เทคโนโลยีแบบดั้งเดิมเป็นไปไม่ได้ สิ่งนี้เป็นจริงแค่ไหนและคุกคามมนุษยชาติอย่างไร?
สันนิษฐานว่าความสามารถตามธรรมชาติของพืชสามารถนำมาใช้ในการตรวจจับสารเคมีที่เกี่ยวข้อง จุลินทรีย์ที่เป็นอันตราย การแผ่รังสี และสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า ในเวลาเดียวกัน การเปลี่ยนจีโนมของพวกเขาจะทำให้กองทัพสามารถควบคุมสภาพแวดล้อมได้ไม่เพียงเท่านั้น ซึ่งจะทำให้สามารถตรวจสอบปฏิกิริยาของพืชจากระยะไกลโดยใช้วิธีการทางเทคนิคที่มีอยู่
เชื่อฟังไวรัส
Blake Bextine ผู้จัดการโครงการ APT ระบุว่าเป้าหมายของ DARPA ในกรณีนี้คือการพัฒนาระบบที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพสำหรับการออกแบบ การสร้าง และการทดสอบแพลตฟอร์มชีวภาพต่างๆ โดยตรงด้วยความสามารถที่ปรับเปลี่ยนได้สูง ซึ่งสามารถนำไปใช้กับสถานการณ์ต่างๆ ได้หลากหลาย
ขอแสดงความนับถือต่อนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันและแผนกทหารของสหรัฐฯ ซึ่งสนับสนุนการพัฒนาชีววิทยาสังเคราะห์อย่างแข็งขัน ในเวลาเดียวกัน เราสังเกตว่าความก้าวหน้าที่สำคัญในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ซึ่งผลลัพธ์ที่คาดว่าจะได้รับซึ่งควรมุ่งเป้าไปที่ประโยชน์ของมนุษยชาติ ได้สร้างปัญหาใหม่โดยสิ้นเชิง ซึ่งผลที่ตามมานั้นคาดเดาไม่ได้และคาดเดาไม่ได้ ปรากฎว่าขณะนี้สหรัฐอเมริกามีความสามารถทางเทคนิคในการออกแบบจุลินทรีย์เทียม (สังเคราะห์) ที่ไม่มีอยู่ในสภาพธรรมชาติ ซึ่งหมายความว่าเรากำลังพูดถึงอาวุธชีวภาพรุ่นใหม่ (BW)
หากคุณจำได้ ในศตวรรษที่ผ่านมา การวิจัยอย่างเข้มข้นของสหรัฐฯ เกี่ยวกับการพัฒนา BW มุ่งเป้าไปที่การได้มาซึ่งสายพันธุ์ของเชื้อโรคที่ก่อให้เกิดโรคติดต่ออันตรายในมนุษย์ที่มีคุณสมบัติที่เปลี่ยนแปลงไป (การเอาชนะภูมิคุ้มกันจำเพาะ การดื้อยาปฏิชีวนะ การก่อโรคที่เพิ่มขึ้น) และการพัฒนา วิธีการระบุและมาตรการป้องกัน ส่งผลให้วิธีการบ่งชี้และการระบุจุลินทรีย์ดัดแปลงพันธุกรรมได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น ได้มีการพัฒนาแบบแผนสำหรับการป้องกันและรักษาการติดเชื้อที่เกิดจากแบคทีเรียรูปแบบธรรมชาติและรูปแบบที่ดัดแปลง
การทดลองครั้งแรกเกี่ยวกับการใช้เทคนิคและเทคโนโลยีของ recombinant DNA ได้ดำเนินการในทศวรรษที่ 70 และทุ่มเทให้กับการปรับเปลี่ยนรหัสพันธุกรรมของสายพันธุ์ธรรมชาติโดยการรวมยีนเดี่ยวในจีโนมของพวกมันที่สามารถเปลี่ยนคุณสมบัติของแบคทีเรียได้ ซึ่งเป็นการเปิดโอกาสให้นักวิทยาศาสตร์แก้ปัญหาสำคัญๆ เช่น การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ ไฟฟ้าจากแบคทีเรีย ยา ยาวินิจฉัยโรคและการวินิจฉัยหลายชุด วัคซีนสังเคราะห์ เป็นต้น ตัวอย่างของความสำเร็จในการดำเนินการตามเป้าหมายดังกล่าวคือการสร้างแบคทีเรีย ประกอบด้วย DNA รีคอมบิแนนท์ และผลิตอินซูลินสังเคราะห์ …
แต่ก็มีอีกด้านหนึ่งในปีพ.ศ. 2545 ไวรัสโปลิโอที่ทำงานได้ได้รับการสังเคราะห์ขึ้นเอง ซึ่งรวมถึงไวรัสที่คล้ายกับเชื้อก่อโรคไข้หวัดใหญ่ในสเปน ซึ่งคร่าชีวิตผู้คนไปหลายสิบล้านคนในปี พ.ศ. 2461 แม้ว่าจะมีความพยายามในการสร้างวัคซีนที่มีประสิทธิภาพโดยอาศัยสายพันธุ์เทียมดังกล่าว
ในปี พ.ศ. 2550 นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันวิจัย J. Craig Venter (JCVI ประเทศสหรัฐอเมริกา) สามารถขนส่งจีโนมทั้งหมดของแบคทีเรียชนิดหนึ่ง (Mycoplasma mycoides) ไปยังอีกชนิดหนึ่ง (Mycoplasma capricolum) ได้เป็นครั้งแรก และพิสูจน์ให้เห็นถึงความมีชีวิตของจุลินทรีย์ชนิดใหม่. เพื่อตรวจสอบแหล่งกำเนิดสังเคราะห์ของแบคทีเรียดังกล่าว เครื่องหมายซึ่งเรียกว่าลายน้ำ มักจะถูกนำมาใช้ในจีโนมของพวกมัน
ชีววิทยาสังเคราะห์เป็นพื้นที่ที่มีการพัฒนาอย่างเข้มข้น ซึ่งแสดงถึงขั้นตอนใหม่ที่มีคุณภาพในการพัฒนาพันธุวิศวกรรม ตั้งแต่การถ่ายทอดยีนหลายตัวระหว่างสิ่งมีชีวิตไปจนถึงการออกแบบและการสร้างระบบชีวภาพที่ไม่เหมือนใครซึ่งไม่มีอยู่ในธรรมชาติด้วยฟังก์ชันและคุณสมบัติ "โปรแกรม" นอกจากนี้ การจัดลำดับจีโนมและการสร้างฐานข้อมูลของจีโนมที่สมบูรณ์ของจุลินทรีย์ต่างๆ จะทำให้สามารถพัฒนากลยุทธ์ที่ทันสมัยสำหรับการสังเคราะห์ดีเอ็นเอของจุลินทรีย์ในห้องปฏิบัติการ
ดังที่คุณทราบ DNA ประกอบด้วยสี่เบส ลำดับและองค์ประกอบที่กำหนดคุณสมบัติทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิต วิทยาศาสตร์สมัยใหม่อนุญาตให้มีการนำฐานที่ "ผิดธรรมชาติ" เข้ามาในจีโนมสังเคราะห์ ซึ่งการทำงานของเซลล์นั้นยากมากที่จะตั้งโปรแกรมล่วงหน้า และการทดลองดังกล่าวเกี่ยวกับ "การแทรก" ลงในจีโนมเทียมของลำดับดีเอ็นเอที่ไม่รู้จักซึ่งมีหน้าที่ที่ไม่รู้จักนั้นได้ดำเนินการไปแล้วในต่างประเทศ ในสหรัฐอเมริกา บริเตนใหญ่ และญี่ปุ่น มีการจัดตั้งศูนย์สหสาขาวิชาชีพที่เกี่ยวข้องกับชีววิทยาสังเคราะห์ขึ้น นักวิจัยจากผู้เชี่ยวชาญพิเศษต่างๆ ทำงานที่นั่น
ในเวลาเดียวกัน เป็นที่แน่ชัดว่าการใช้เทคนิควิธีการสมัยใหม่เพิ่มโอกาสของการผลิต "โดยบังเอิญ" หรือโดยเจตนาของอาวุธชีวภาพที่มนุษย์ไม่รู้จักด้วยปัจจัยก่อโรคชุดใหม่ทั้งหมด ในเรื่องนี้มีประเด็นสำคัญเกิดขึ้น - รับรองความปลอดภัยทางชีวภาพของการศึกษาดังกล่าว ผู้เชี่ยวชาญหลายคนกล่าวว่าชีววิทยาสังเคราะห์เป็นกิจกรรมที่มีความเสี่ยงสูงที่เกี่ยวข้องกับการสร้างจุลินทรีย์ที่มีศักยภาพใหม่ ไม่สามารถปฏิเสธได้ว่ารูปแบบชีวิตที่สร้างขึ้นในห้องปฏิบัติการสามารถหลบหนีจากหลอดทดลอง เปลี่ยนเป็นอาวุธชีวภาพได้ และสิ่งนี้จะคุกคามความหลากหลายทางธรรมชาติที่มีอยู่
ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับข้อเท็จจริงที่ว่าโชคไม่ดีที่ปัญหาสำคัญอีกประการหนึ่งไม่ได้สะท้อนให้เห็นในสิ่งพิมพ์เกี่ยวกับชีววิทยาสังเคราะห์ กล่าวคือ การรักษาเสถียรภาพของจีโนมของแบคทีเรียที่สร้างขึ้นโดยเทียม นักจุลชีววิทยาตระหนักดีถึงปรากฏการณ์ของการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงหรือการสูญเสีย (การลบ) ของยีนในจีโนมของแบคทีเรียและไวรัส ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของเซลล์ อย่างไรก็ตาม ภายใต้สภาวะธรรมชาติ ความถี่ของการกลายพันธุ์ดังกล่าวจะต่ำ และจีโนมของจุลินทรีย์มีลักษณะเฉพาะโดยความเสถียรสัมพัทธ์
กระบวนการวิวัฒนาการได้หล่อหลอมความหลากหลายของโลกของจุลินทรีย์มาเป็นเวลานับพันปี ทุกวันนี้ การจำแนกประเภททั้งหมดของครอบครัว สกุล และสายพันธุ์ของแบคทีเรียและไวรัสขึ้นอยู่กับความเสถียรของลำดับพันธุกรรม ซึ่งช่วยให้สามารถระบุและกำหนดคุณสมบัติทางชีวภาพที่เฉพาะเจาะจงได้ สิ่งเหล่านี้เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการสร้างวิธีการวินิจฉัยที่ทันสมัย เช่น การกำหนดโปรไฟล์โปรตีนหรือกรดไขมันของจุลินทรีย์โดยใช้แมสสเปกโตรเมทรี MALDI-ToF หรือโครโม-แมสสเปกโตรเมทรี การระบุลำดับดีเอ็นเอที่จำเพาะของจุลินทรีย์แต่ละชนิดโดยใช้การวิเคราะห์ PCR เป็นต้นในเวลาเดียวกัน ความเสถียรของจีโนมสังเคราะห์ของจุลินทรีย์ "คิเมริก" ยังไม่เป็นที่ทราบในขณะนี้ และเป็นไปไม่ได้ที่จะคาดการณ์ว่าเราจะสามารถ "หลอกลวง" ธรรมชาติและวิวัฒนาการได้มากเพียงใด ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากมากที่จะทำนายผลที่ตามมาของการแทรกซึมของจุลินทรีย์เทียมโดยไม่ได้ตั้งใจหรือโดยเจตนานอกห้องปฏิบัติการ แม้จะมี "ความไม่เป็นอันตราย" ของจุลินทรีย์ที่สร้างขึ้น แต่การปลดปล่อย "สู่แสง" ในสภาวะที่แตกต่างจากห้องปฏิบัติการอย่างสิ้นเชิงสามารถนำไปสู่การกลายพันธุ์ที่เพิ่มขึ้นและการก่อตัวของสายพันธุ์ใหม่โดยไม่ทราบคุณสมบัติที่อาจก้าวร้าว ภาพประกอบที่ชัดเจนของตำแหน่งนี้คือการสร้างแบคทีเรียซินเธียเทียม
ความตายบนขวด
Cynthia (Mycoplasma Laboratorium) เป็นเชื้อมัยโคพลาสมาสายพันธุ์สังเคราะห์ที่ได้จากห้องปฏิบัติการ มันสามารถทำซ้ำได้อย่างอิสระและตามรายงานของสื่อต่างประเทศเพื่อกำจัดผลที่ตามมาของภัยพิบัติน้ำมันในน่านน้ำของอ่าวเม็กซิโกโดยการดูดซับมลพิษ
ในปี 2554 มีการปล่อยแบคทีเรียลงสู่มหาสมุทรเพื่อทำลายน้ำมันที่หกรั่วไหลซึ่งเป็นภัยคุกคามต่อระบบนิเวศของโลก การตัดสินใจที่ผิดพลาดและคำนวณได้ไม่ดีนี้ในไม่ช้าก็กลายเป็นผลร้ายที่ตามมา - จุลินทรีย์ไม่สามารถควบคุมได้ มีรายงานเกี่ยวกับโรคร้ายแรงซึ่งนักข่าวเรียกโรคระบาดสีน้ำเงินและทำให้เกิดการสูญพันธุ์ของสัตว์ในอ่าวเม็กซิโก ในเวลาเดียวกัน สิ่งพิมพ์ทั้งหมดที่ก่อให้เกิดความตื่นตระหนกในหมู่ประชากรเป็นของวารสาร ในขณะที่สิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์ชอบที่จะเงียบ ปัจจุบันยังไม่มีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์โดยตรง (หรือถูกซ่อนไว้โดยเจตนา) ว่าโรคร้ายแรงที่ไม่ทราบสาเหตุเกิดจากซินเธีย อย่างไรก็ตาม ไม่มีควันถ้าไม่มีไฟ ดังนั้นรุ่นที่ระบุไว้ของภัยพิบัติทางนิเวศวิทยาในอ่าวเม็กซิโกจึงต้องให้ความสนใจและศึกษาอย่างใกล้ชิด
สันนิษฐานว่าในกระบวนการดูดซับผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม ซินเทียได้เปลี่ยนแปลงและขยายความต้องการทางโภชนาการโดยการรวมโปรตีนจากสัตว์ไว้ใน "อาหาร" เมื่อเข้าไปในบาดแผลขนาดเล็กบนร่างกายของปลาและสัตว์ทะเลอื่นๆ มันแพร่กระจายผ่านกระแสเลือดไปยังอวัยวะและระบบทั้งหมด ซึ่งกัดกร่อนทุกสิ่งที่ขวางทางของมันอย่างแท้จริงในเวลาอันสั้น ในเวลาเพียงไม่กี่วัน ผิวหนังของแมวน้ำจะเต็มไปด้วยแผลพุพอง มีเลือดออกตลอดเวลา และเน่าเปื่อยอย่างสมบูรณ์ อนิจจา มีรายงานผู้เสียชีวิตจากโรคนี้ (ซึ่งมีอาการเดียวกัน) และผู้คนกำลังว่ายน้ำในอ่าวเม็กซิโก
จุดสำคัญคือความจริงที่ว่าในกรณีของ synthia โรคนี้ไม่สามารถรักษาด้วยยาปฏิชีวนะที่รู้จักได้เนื่องจากนอกเหนือจาก "ลายน้ำ" แล้วยีนสำหรับความต้านทานต่อยาต้านแบคทีเรียยังถูกนำเข้าสู่จีโนมของแบคทีเรีย ฝ่ายหลังทำให้เกิดคำถามและความประหลาดใจ เหตุใดจุลินทรีย์ซาโพรไฟติกดั้งเดิมที่ไม่สามารถก่อให้เกิดโรคในมนุษย์และสัตว์ได้ จึงต้องการยีนต้านทานยาปฏิชีวนะ?
ในเรื่องนี้ความเงียบของเจ้าหน้าที่และผู้เขียนของการติดเชื้อนี้ดูแปลกอย่างน้อย ผู้เชี่ยวชาญบางคนระบุว่า มีการปกปิดระดับที่แท้จริงของโศกนาฏกรรมในระดับรัฐบาล นอกจากนี้ยังแนะนำว่าในกรณีของการใช้ซินเทีย เรากำลังพูดถึงการใช้อาวุธแบคทีเรียในวงกว้างของการกระทำ ซึ่งเป็นภัยคุกคามต่อการเกิดขึ้นของโรคระบาดข้ามทวีป ในเวลาเดียวกัน เพื่อขจัดความตื่นตระหนกและข่าวลือ สหรัฐอเมริกามีคลังแสงทั้งหมดของวิธีการที่ทันสมัยในการระบุจุลินทรีย์ และไม่ยากที่จะระบุสาเหตุของการติดเชื้อที่ไม่รู้จักนี้ แน่นอนว่าไม่สามารถตัดออกได้ว่านี่เป็นผลมาจากผลกระทบโดยตรงของน้ำมันต่อสิ่งมีชีวิต แม้ว่าอาการของโรคจะบ่งบอกถึงลักษณะการติดเชื้อมากกว่าก็ตาม อย่างไรก็ตาม คำถามที่เราพูดซ้ำนั้นต้องการความชัดเจน
ความกังวลตามธรรมชาติเกี่ยวกับการวิจัยที่ไม่มีการควบคุมของนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียและชาวต่างประเทศจำนวนมาก เพื่อลดความเสี่ยง มีการเสนอแนวทางหลายประการ - การแนะนำความรับผิดชอบส่วนบุคคลสำหรับการพัฒนาด้วยผลลัพธ์ที่ไม่สามารถตั้งโปรแกรมได้ การเพิ่มความรู้ทางวิทยาศาสตร์ในระดับของการฝึกอบรมวิชาชีพ และการรับรู้ของสาธารณชนในวงกว้างเกี่ยวกับความสำเร็จของชีววิทยาสังเคราะห์ผ่านสื่อ แต่ชุมชนพร้อมที่จะปฏิบัติตามกฎเหล่านี้หรือไม่? ตัวอย่างเช่น การนำสปอร์ของแอนแทรกซ์ออกจากห้องปฏิบัติการในสหรัฐฯ และส่งไปยังซองจดหมายทำให้เกิดความสงสัยในประสิทธิภาพของการควบคุม ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อพิจารณาถึงความเป็นไปได้ที่ทันสมัย การมีอยู่ของฐานข้อมูลของลำดับพันธุกรรมของแบคทีเรีย รวมถึงตัวแทนที่เป็นสาเหตุของการติดเชื้อที่เป็นอันตรายโดยเฉพาะ เทคนิคการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ วิธีการสร้างจุลินทรีย์เทียม เป็นไปไม่ได้ที่จะยกเว้นไม่ให้แฮ็กเกอร์เข้าถึงข้อมูลนี้โดยไม่ได้รับอนุญาตด้วยการขายให้กับผู้มีส่วนได้เสียในภายหลัง
จากประสบการณ์ของ "การเปิดตัว" ของซินเธียในสภาพธรรมชาติ มาตรการที่เสนอทั้งหมดไม่ได้ผลและไม่รับประกันความปลอดภัยทางชีวภาพของสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ยังไม่สามารถตัดออกได้ว่าอาจมีผลกระทบทางนิเวศวิทยาในระยะยาวจากการนำจุลินทรีย์เทียมเข้าสู่ธรรมชาติ
มาตรการควบคุมที่เสนอ - ความตระหนักรู้ของสื่อในวงกว้างและความรับผิดชอบทางจริยธรรมที่เพิ่มขึ้นของนักวิจัยในการสร้างจุลินทรีย์รูปแบบเทียม - ยังไม่ได้รับการส่งเสริม ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดคือกฎระเบียบทางกฎหมายเกี่ยวกับความปลอดภัยทางชีวภาพของรูปแบบชีวิตสังเคราะห์และระบบการติดตามในระดับสากลและระดับประเทศตามระบบการประเมินความเสี่ยงใหม่ ซึ่งควรรวมถึงการศึกษาผลที่ตามมาจากหลักฐานเชิงทดลองที่ครอบคลุมใน สาขาชีววิทยาสังเคราะห์ แนวทางแก้ไขที่เป็นไปได้อาจเป็นการสร้างสภาผู้เชี่ยวชาญระดับนานาชาติเพื่อประเมินความเสี่ยงของการใช้ผลิตภัณฑ์ของตน
การวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าวิทยาศาสตร์ได้มาถึงพรมแดนใหม่อย่างสมบูรณ์และก่อให้เกิดปัญหาที่ไม่คาดคิด จนถึงปัจจุบัน แผนงานสำหรับการบ่งชี้และการระบุสารอันตรายได้มุ่งเป้าไปที่การตรวจจับโดยอาศัยการระบุตัวบ่งชี้แอนติเจนหรือยีนที่เฉพาะเจาะจง แต่เมื่อสร้างจุลชีพชนิดคิเมริกที่มีปัจจัยก่อโรคต่างกัน วิธีการเหล่านี้ไม่ได้ผล
นอกจากนี้ โครงการที่พัฒนาขึ้นในปัจจุบันสำหรับการป้องกันโรคที่เฉพาะเจาะจงและในกรณีฉุกเฉิน การรักษาด้วย etiotropic ของการติดเชื้อที่เป็นอันตรายอาจกลายเป็นว่าไร้ประโยชน์เนื่องจากมีการคำนวณแม้ในกรณีของการใช้ตัวเลือกที่ปรับเปลี่ยนสำหรับเชื้อโรคที่รู้จัก
มนุษยชาติได้เข้าสู่เส้นทางของสงครามชีวภาพโดยไม่รู้ตัวโดยไม่ทราบผลที่ตามมา อาจไม่มีผู้ชนะในสงครามครั้งนี้