Langt fram til kunstig liv

Forskere lager selvlysende akvariefisk og ris med gener fra blomster. Hvor vanskelig kan det være å lage en liten kunstig bakterie?

Published
Datagenerert bilde som skal forestille en bakterie. (Illustrasjon: iStockphoto)
Datagenerert bilde som skal forestille en bakterie. (Illustrasjon: iStockphoto)

Jordkloden ble dannet for rundt 4,6 milliarder år siden. Før det hadde gått én milliard år, oppstod livet.

Livet utviklet seg fra encellede skapninger til mer kompliserte organismer. Det fikk bein å gå på og hjerner å tenke med.

Noe av det som er spesielt med å være menneske, er at vi bruker hjernen til å lure på hvor vi kommer fra. Hvordan ble livet til?

Og ikke bare det. Kan vi få til noe av den samme magien i laboratoriet?

GlFish og Golden rice

Alt liv på jorda er basert på den samme typen arvestoff, nemlig DNA. Dette er cellenes egen oppskrift på liv. Vi har lært oss å forstå ganske mye om hvordan dette arvestoffet virker, og vi har lært å manipulere det.

For eksempel har vi satt gener fra en selvlysende manet inn i akvariefisk, så de også blir selvlysende. Resultatet har fått navnet GloFish og selges foreløpig bare i USA.

Ved å klippe og lime i arvestoffet har forskere skapt en type ris som produser mye betakaroten, et forstadium til A-vitamin. Formålet er å hindre A-vitaminmangel i fattige land. Genene som er lagt til i risen er hentet fra blomster, og risen kalles Golden rice.

Dette er Craig Venters såkalte syntetiske bakterie, som forskerne har døpt M. mycoides JCVI-syn1.0. (Foto: Tom Deerinck og Mark Ellisman)
Dette er Craig Venters såkalte syntetiske bakterie, som forskerne har døpt M. mycoides JCVI-syn1.0. (Foto: Tom Deerinck og Mark Ellisman)

Det er mulig å bestille masseproduserte DNA-biter, kalt genetiske sevkenser, på postordre. Har du penger og kunnskap nok, kan du sette opp din egn genlab i garasjen, og for eksempel lage bakterier med helt nye egenskaper.

Når vi kan gjøre alt det, hvor langt er det igjen til vi kan skape levende organismer fra bunnen av?

Venters bakterie

I mai 2010 ble det stor oppstandelse da avisoverskrifter annonserte at den amerikanske forskeren Craig Venter hadde klart å skape syntetisk liv.

I sentrum av historien sto bakterien Mycoplasma mycoides. I et dataprogram skrev forskerne en plan over rekkefølgen på de over én million baseparene i bakteriens arvestoff. Basepar er de kjemiske bokstavene som bygger opp informasjonen i DNAet.

Deretter laget de en syntetisk versjon av arvestoffet, molekyl for molekyl. De begynte med molekylbiter på 1000 bokstaver, som ble limt sammen, blant annet ved å putte dem inn i gjærsopp. Det fungerte, selv om forskerne ikke helt vet hvordan.

Craig Venter sier han har skapt verdens første syntetiske bakterie, men DNAet er det eneste forskerne har bygd opp fra grunnen av. I tillegg er dette DNAet en kopi av arvestoffet til en levende bakterie. (Foto: Credit: J. Craig Venter Institute)
Craig Venter sier han har skapt verdens første syntetiske bakterie, men DNAet er det eneste forskerne har bygd opp fra grunnen av. I tillegg er dette DNAet en kopi av arvestoffet til en levende bakterie. (Foto: Credit: J. Craig Venter Institute)

Det ferdiglimte arvestoffet ble deretter overført til det tomme skallet av en Mycoplasma mycoides-bakterie som hadde fått sitt opprinnelige DNA fjernet. Etter hvert forsvant alle spor etter den opprinnelige bakterie-cella, og forskerne satt igjen med de kaller en syntetisk versjon av bakterien.

Men er dette egentlig syntetisk eller kunstig liv?

Syntetisk biologi

- Vi kan godt kalle det syntetisk biologi, for DNAet ble laget fra grunnen av, men vi kan ikke kalle det syntetisk liv, sier professor Dag E. Helland.

Han jobber ved Molekylærbiologisk institutt ved Universitetet i Bergen, og er leder av Den nasjonale forskningsetiske komité for naturvitenskap og teknologi (NENT).

Helland mener det er en del overdrivelser i beskrivelsene av Venters nye bakterie.

- Dette er en utvidelse av genteknologien. Før skiftet vi ut ett og ett gen i organismer. Her har forskerne tatt store deler av kromosomer og satt sammen. Men de bruker eksisterende celler. Bare DNAet er syntetisk, sier han.

Og forskerne fant heller ikke på DNAet selv. De kopierte isteden den kjente genetiske sekvensen til bakterien.

- Overselger

- Jeg syns Craig Venter er veldig dyktig, men han overselger dette med syntetisk liv. Han tar elementer fra levende organismer, setter dem sammen, og lager nye organismer. Det er ikke noe nytt, selv om han bruker større genetiske elementer, sier Helland.

Professor Dag E. Helland. (Foto: Lise Ekern/Forskningsetiske komiteer)
Professor Dag E. Helland. (Foto: Lise Ekern/Forskningsetiske komiteer)

- Ordene syntetisk liv tror jeg mange forstår som at det handler om helt nye biologiske prinsipper, sier han.

Syntetisk liv ville det vært dersom alle komponentene var bygd opp fra bunnen. Det er alt for komplisert og helt urealistisk å gjøre med dagens teknologi.

- Livet er så sammensatt. Vi kan sette sammen deler av det til noe nytt, men ikke bygge det opp fra bunnen, sier Helland.

Lang utvikling

Det er altså ikke noen god strategi å kaste sammen tilfeldige DNA-biter og putte dem inn i celler for å se om det blir noe av det.

- Livet på jorda i dag har utviklet seg over flere milliarder år. Det er selektert og tilpasset miljøet. Sannsynligheten for å lykkes med en slik strategi er tilnærmet null.

- Kompleksiteten er et av hinderne for at vi bare kan sette oss ned og snakke om en rent syntetisk organisme. Vi må holde oss til de DNA-sekvensene som lager funksjonelle proteiner - altså ta det vi allerede vet virker, sier Helland.

Oppskriften - DNAet - er heller ikke nok i seg selv for å få til en organisme.

- Tenk deg at du har en bok. For å få formidlet det som står der, trenger du noen som leser teksten. Det er ikke boka i seg selv som framfører teksten, sier Helland.

- Det er mange komponenter i en celle som vi ikke forstår helt, for eksempel organiseringen av membraner og proteinfolding.

Uhyre sammensatt

I forhold til kroppen din, er det kanskje lett å tenke seg at en bakterie er en enkel organisme. Men når det handler om å bygge liv fra grunnen, er selv de enkleste organismer uhyre sammensatte.

Diagram over en prokaryot celle. Prokaryoter er encellede eller kolonidannende organismer som mangler cellekjerne (gresk [pro-] = «før», [karyon] = «nøttekjerne»). Bakterier er prokaryoter, og selv om de er enklere enn mange andre celler, er de uhyre sammensatte organismer. (Illustrasjon: Wikimedia Commons)
Diagram over en prokaryot celle. Prokaryoter er encellede eller kolonidannende organismer som mangler cellekjerne (gresk [pro-] = «før», [karyon] = «nøttekjerne»). Bakterier er prokaryoter, og selv om de er enklere enn mange andre celler, er de uhyre sammensatte organismer. (Illustrasjon: Wikimedia Commons)

- Vi forstår ikke bakterier fullt ut enda. De har utviklet seg gjennom evolusjon, og vi forstår ikke alle prinsippene for hvordan de er bygd opp.

Helland bruker et annet bilde for å forklare hvordan oppskriften - DNAet - ikke er nok i seg selv til å lage organismer.

- Det er omtrent som du bruker en kokebok. Du klarer ikke å lage så gode retter bare med kokeboka. Skal du lage lasagne trenger du råmateriale - pasta, kjøttdeig, løk og så videre - og du trenger kunnskap om råmaterialet. Dessuten trenger du panner og varme.

- Tenk deg så at du blir sendt tilbake til steinalderen for å lage lasagne. Da må du finne et stykke jern å lage panne av, du må finne opp det å lage pasta, du må tenne bål ved å rulle en trestokk mot en annen, og så videre.

- Så vi kan bare glømme å lage syntetisk liv?

- I alle fall de neste 300-400 årene. Lenger enn det bekymrer jeg meg ikke, sier Helland.