På et laboratorium på Aarhus Universitet prøver Ebbe Sloth Andersen å vekke døde ingredienser til live. Han bruker RNA som byggestein til kunstig liv.(Foto: Lars Kruse/AU)
Om kort tid kan vi skape kunstig liv, ifølge forskere
Kappløpet om å skape liv i laboratoriet, er i full gang.
LiseBrixJournalist i Videnskab.dk
Publisert
Kjemi konsentrerer seg om døde ingredienser. Biologi om levende.
Slik har oppdelingen i hvert fall tradisjonelt vært, men forskere over hele verden jobber nå med å vekke kjemien til live. Å blande ulike kjemiske stoffer sammen og skape noe levende.
De senere årene har det blitt gjort en rekke fremskritt, og flere forskere mener nå at vi er tett på det å skape kunstig liv.
– Innenfor feltet sier man generelt at vi er omtrent fem til ti år fra å ha skapt kunstig liv. Det tror jeg er realistisk, sier Kate Adamala.
Hun forsker på kunstig liv ved University of Minnesota i USA og gjorde nylig opp status over forskningsfeltet i en studie.
I Danmark jobber flere forskere også med å bygge liv fra bunnen av, og Aarhus Universitet har nettopp holdt en konferanse om emnet.
–Det skjer virkelig mye innenfor feltet for tiden, og mange forskere rundt om i verden arbeider virkelig fokusert med å skape kunstig liv. Men vi mangler fortsatt noen helt sentrale elementer før vi har klart å skape liv fra bunnen. Min vurdering er at det kan bli realisert om fem til ti år, sier Ebbe Sloth Andersen, som er lektor ved Aarhus Universitet og medarrangør av konferansen om kunstig biologi i Aarhus.
Milepæler på veien mot kunstig liv
En av de danske pionerene innen arbeidet med kunstig liv, professor Steen Rasmussen, påpeker også at vi er i ferd med å overkomme de største hindrene på veien mot å sette sammen de riktige byggesteinene for å skape liv.
– Jeg tror det er realistisk innen mindre enn ti år. Men i 2004 sa jeg også at vi var omtrent ti år unna å ha skapt kunstig liv. Problemet er at det rett og slett er vanskelig. Og samtidig er det vanskelig å skaffe penger til forskningen, forklarer Steen Rasmussen. Han er professor i fysikk og senterleder ved Center for Fundamental Living Technology (FLinT) på Syddansk Universitet.
Til tross for utfordringene, har forskerne allerede nådd flere milepæler på veien mot kunstig liv. I 2010 proklamerte faktisk den amerikanske kjendisforskeren Craig Venter til verdenspressen at han hadde skapt verdens
første kunstige liv. Mange andre forskere var uenige i påstanden. Det var nemlig snakk om levende celler som «bare» fikk byttet ut arvematerialet sitt med kunstig DNA og som deretter levde videre som nye organismer.
– Venters arbeid var på mange måter revolusjonerende, og han la stort sett grunnlaget for hele forskningsfeltet. Men han skapte ikke liv fra bunnen. Han tok ikke noe dødt og gjorde det levende. Han brukte en ubrutt linje av levende celler, forklarer Kate Adamala.
Craig Venter er et godt eksempel på at forskningen på kunstig liv i hovedsak kan deles i to leirer:
Top down: Disse forskerne tar utgangspunkt i livet slik vi kjenner det – altså naturens egne celler. Men de endrer på cellene og skifter ut byggesteinene deres med kunstige «reservedeler». Jo flere reservedeler som byttes ut, desto mer kunstig blir resultatet. Craig Venters «kunstige liv» fra 2010 tilhører altså denne retningen.
Bottom up: Disse forskerne starter helt fra bunnen uten liv. De blander «døde» ingredienser sammen og forsøker å skape noe levende og biologisk. Bottom up-forskerne har ennå ikke lykkes med å skape kunstig liv.
Danske Steen Rasmussen tilhører for bottom up-forskerne. I sitt laboratorium ved Syddansk Universitet blander han forskjellige kjemiske ingredienser i forsøk på å skape liv fra bunnen. Det kan du lese mer om her (på dansk).
– Vi har vist at vi kan ha en metabolisme, og vi kan få våre vesikler (det kunstige livet, red.anm.) til å vokse og dele seg. Så livets elementer fungerer enkeltvis, men det største problemet er å få alt til å fungere sammen, forteller Rasmussen.
Veien mot kunstig liv
I sitt laboratorium ved University of Minnesota i USA, kan Kate Adamala også krysse av for en rekke egenskaper som kjennetegner liv, i sine eksperimenter. Hun har bygget en celle med en kunstig membran som hun har gitt instrukser i form av kunstig DNA.
Annonse
Inne i cellen har hun imidlertid «jukset» ved å stjele såkalte ribosomer fra bakterier og plassere dem i de kunstige cellene. Ribosomer er velkjente byggesteiner i alle slags levende celler – fra løvetannceller til cellene i kroppen din eller din hunds kropp.
Man kan se på et ribosom som en slags fabrikk som bygger proteiner basert på instruksjonene som står skrevet i vårt DNA.
Inne i Kate Adamalas kunstige celler bygger de «stjålne» ribosomene altså proteiner ut fra instruksjonene i det kunstige DNA-et. Dermed blir det bygget velfungerende proteiner som setter seg og jobber i membranen på den kunstige cellen.
De kunstige cellene kan også ta opp næring og vokse, ifølge Adamala. Men de kan ennå ikke dele seg spontant og dermed ikke formere seg – et helt grunnleggende trekk ved levende celler. Bare hvis forskerne hjelper de kunstige cellene ved praktisk talt å skjære dem i to, kan de dele seg og formere seg.
– Dette er den største mangelen, og den er viktig. For at det skal være en reell cellesyklus, må cellen kunne regulere og dele seg selv. Våre celler kan ikke det, men det er to forskergrupper her i Europa som er veldig nære ved å lykkes med dette, sier Adamala.
Kunstig liv med RNA som byggestein
Spør man lektor Ebbe Sloth Andersen, kan ikke Kate Adamalas fremgangsmåte heller karakteriseres som 100 prosent kunstig liv, fordi hun stjeler en sentral byggestein – ribosomet – fra bakterier.
Han jobber selv med å skape kunstig liv på en helt annen måte, som ikke involverer tyveri fra noen form for levende cellers byggesteiner. I stedet prøver han å bygge kunstig liv i sitt laboratorium ut fra RNA – en byggestein som ligner mye på DNA.
– Vi tror det er mulig å skape liv som utelukkende baserer seg på RNA. Så vi prøver å gi våre RNA-molekyler viktige egenskaper som kan danne grunnlag for liv, slik som selvkopiering, forklarer Andersen.
Han legger til at man tror RNA kan ha vært et sentralt molekyl for livets opprinnelse.
–Det fantastiske med RNA-molekyler er at de både kan fungere som enzym og genetisk materiale, og vi jobber med å få dem til å formere seg effektivt og gjennomgå en form for evolusjon som kan skape forbedrede livsegenskaper.
Når kan noe anses som levende?
Annonse
Forskerne er enige om at det kan være vanskelig å avgjøre når noe kunstig kan betraktes som levende. Den vitenskapelige definisjonen av liv er nemlig ikke helt entydig. Hos den amerikanske romfartsorganisasjonen NASA er definisjonen slik:
«Livet er et selv-opprettholdende kjemisk system som er i stand til darwinistisk evolusjon.»
– Men ifølge NASAs definisjon kan jeg faktisk ikke karakteriseres som levende. Jeg kan ikke opprettholde livet på egen hånd. Jeg trenger min manns hjelp til å føre livet videre, påpeker Kate Adamala.
Dermed kan de uklare grensene gjøre det vanskelig å bli 100 prosent enige om når forskerne er helt i mål med å skape kunstig liv, mener hun.
Professor Steen Rasmussen forutser også at det vil komme vitenskapelige debatter og diskusjoner de neste årene om hvorvidt vi har skapt kunstig liv eller ikke.
– Når de første forskergruppene begynner å påstå at de har skapt kunstig liv, vil det helt sikkert være andre som mener at vi ikke er helt i mål ennå eller at det kanskje ikke er kunstig nok til å kalles kunstig liv, sier Steen Rasmussen.
Hva med etikken?
Å forstå mer er den største motivasjonen for å skape kunstig liv, både for Ebbe Sloth Andersen, Steen Rasmussen og Kate Adamala. Forståelse av hva liv egentlig er, hvordan det kan ha oppstått og om det kan ha oppstått på andre planeter.
Men hva med de etiske perspektivene? Hvilke tanker og bekymringer har de som jobber med å skape nytt liv fra bunnen av?
– Det er helt klart et stort ansvar for oss som forskere å tenke over og forholde oss til hvordan teknologien vi skaper, kan bli brukt. De fleste av oss har et edelt mål om å gjøre oss alle klokere gjennom forskningen, men man er nødt til å tenke på «dual use» – om teknologien kan bli brukt på en feilaktig eller uhensiktsmessig måte, sier Ebbe Sloth Andersen.
En utbredt bekymring er at forskningen i fremtiden kan føre til en science fiction-lignende situasjon der det kunstige livet slipper ut og konkurrerer med – eller skader – eksisterende liv.
– Det er helt klart bekymringer. Men disse bekymringene ligger et godt stykke inn i fremtiden, for akkurat nå er ingen i nærheten av å skape noe som er robust nok til å overleve utenfor laboratoriet, sier Kate Adamala.
Annonse
– Men en dag vil vi nok komme dit hvor noe kan overleve i miljøet utenfor laboratoriet. Derfor må vi allerede nå tenke på sikkerhet i vårt arbeid, mener Adamala.
Oppfordrer politikere til å lage regler nå
Adamala har selv grunnlagt nettverket Build-a-Cell, der forskere innen syntetisk biologi deler erfaringer og kunnskap, samtidig som de diskuterer etikk og sikkerhet i forskningen.
En løsning på sikkerhetsproblemet, er ifølge Adamala, å designe kunstige celler slik at de er avhengige av et spesielt stoff for å overleve. Et stoff som ikke finnes i naturen og som cellen bare kan få tilgang til så lenge forskerne sørger for å tilføre det.
– Så snart vi nærmer oss å skape noe som kan overleve utenfor laboratoriet, må vi inkorporere dette i designet av cellene. Hvis det kunstige livet en dag skulle slippe ut og være robust nok til å unngå rovdyr – og det er et stort hvis – vil det likevel dø fordi det mangler det spesielle stoffet, sier Adamala.
Hun oppfordrer politikere og lovgivere til allerede nå å begynne å sette grenser og regulere forskningen på syntetisk biologi. For nå er ikke forskningsfeltet særlig godt regulert, påpeker hun.
– De fleste regjeringer ønsker ikke å lage regler for noe som ennå ikke eksisterer, og det gir som regel mening. Men i dette tilfellet må lovgivningen være foran forskningen, slik at vi ikke først begynner å tenke på hva vi skal gjøre når vi står med en kunstig celle, sier Adamala.
– Derfor forsøker jeg i mitt arbeid å oppfordre regjeringer til å sette regler for oss nå, for det er nå det må gjøres.
