V laboratořích začíná vznikat život, jaký příroda ani po stamilionech let evoluce nezná

Co teď budete číst, není úryvek z hermetické knihy. Není to ani sci-fi. Dokonce to není ani sen, na jehož uskutečnění netrpělivě čekáme.
Už na ně totiž došlo. Vítejte v éře, kterou zahájila první úspěšná teleportace života.

Jako každý jiný den rozpaluje žhnoucí kalifornské slunce tisíce čtverečních kilometrů Mohavské pouště. Tentokrát se ale krom písku a skalisek odráží i od lesklého kovu automatické laboratoře. Její robotická paže pomalu zkoumá horkou půdu a pak sterilní ocelovou trubkou rychle proniká pod povrch. S tichým zabzučením odebírá vzorek – a jeden z nejpřevratnějších pokusů současné vědy začíná.

Přístroje hbitě třídí mrtvou hmotu pouštního písku od buněk půdních mikrobů. Ty čeká rychlá smrt, aby z nich další aparatura mohla bleskově vysát dvojitou šroubovici dědičné informace a písmenko po písmenku ji pečlivě přečíst. Obrovský balík dat pak satelitní anténa vystřeluje do vesmíru, aby je telekomunikační družice mohla přesměrovat do dvě stě kilometrů vzdáleného J. Craig Venter Institute v kalifornské La Jolle.

„Už je to tady!“ jásají vědci u obrazovek. Data nasávají přístroje určené k syntéze dědičné informace. Bleskově přikládají jedno písmeno genetického kódu k druhému a řetězí je do přesné kopie dědičné informace usmrcených pouštních mikrobů. Výsledek putuje k další aparatuře, kde se to hemží „krotkými“ laboratorními bakteriemi. Jak se dělí, vstřebávají místo své dědičné informace nově syntetizovanou kopii DNA mikroba z Mohavské pouště. Rychle se tak mění všechny jejich vlastnosti a v kalifornské laboratoři se znenadání objevují mikrobi, jejichž domovem byl ještě před nedávném mohavský písek.

„Teleportace života právě proběhla,“ usmívá se genetik John Craig Venter – muž, který stál společně s vědci z americké NASA u zrodu celého projektu. Nedá se říct, že by přeháněl.

Umělá abeceda

Příběh, který by se ještě nedávno celkem dobře vyjímal ve sci-fi románu, je přitom pouhou předehrou k ještě fantastičtějším opusům. NASA připravuje výsadek obdobné automatické laboratoře na Marsu. Pokud by tam narazila na jakékoli formy života, počítají vědci s tím, že by data o jejich dědičné informaci analogickým způsobem teleportovala přímo do pozemských výzkumných středisek. „Předem tak vyloučíme, že by mohla nastat situace, kdy například sonda přivážející živé organismy z Marsu havaruje a roztříští se kdesi uprostřed Amazonie,“ vysvětluje Craig Venter, jemuž se celkem trefně přezdívá „Bill Gates genetiky“.

Fantastické? Bezpochyby. Prudce se rozvíjející vědní obor, pro který se už ujalo souhrnné označení syntetická biologie, toho ale slibuje ještě mnohem víc. Mnohé jeho ambiciózní projekty už se přestěhovaly z říše fantazie do reality.

Patnáct let bádal Floyd Romesberg z kalifornského Scripps Research Institute, čím by mohl nahradit v dvojité šroubovici DNA čtyři přírodní písmena genetického kódu, s jejichž pomocí příroda zapisuje do buněk vše, co je zapotřebí k nepřeberné rozmanitosti pozemského života. Touto abecedou je do dvanácti milionů písmen genetického kódu kupříkladu vepsáno vše potřebné pro vznik buňky pekařské kvasinky. Ze stejné čtveřice se skládá i lidský genom roztažený do tří miliard písmen. A také v jednom z největších známých genomů, jenž patří japonské rostlině Paris japonica (a tvoří jej 150 miliard písmen genetického kódu), nenašli genetici nic jiného než čtyřpísmennou abecedou života.

Romesberg ale nedávno vybavil obyčejnou střevní bakterii Escherichia coli dědičnou informací, v níž se vedle čtveřice přírodních písmen nacházela i další dvě, ryze umělá. „Původně jsme ani ve snu nedoufali, že by tahle písmena mohla fungovat v živé buňce,“ přiznává Romesbergův spolupracovník Denis Malyshev. Bakterie se však s cizorodou dvojící bez potíží vypořádaly a předávaly dědičnou informaci s šestipísmennou abecedou dalším pokolením buněk. „Tohle pokládala za nemožné celá plejáda odborníků,“ dává Malyshevovi za pravdu jeden z průkopníků syntetické biologie Steven Benner. „Teď ale padly všechny překážky. Pokud se vrátíme o čtyři miliardy roků do minulosti a necháme v laboratoři proběhnout novou evoluci, můžeme získat formu života se zcela odlišným systémem dědičné informace,“ dodává nadšeně.

Konstruktéři života

Sám Romesberg je však k něčemu takovému skeptický. „Mnohokrát slyšíme, že jsme s to vytvořit organismus se zcela nepřirozenou dědičnou informací, ale to se nepovede, protože tradiční forma DNA je v mnoha ohledech pozemským formám života vlastní a ony ji potřebují,“ odmítá Bennerovu vizi.

I tak je ale přesvědčen, že mikrobi se syntetickými písmeny genetického kódu mohou přinést lidem užitek. Doufá například, že donutí bakterie s obohaceným genetickým kódem vyrábět bílkoviny z širšího sortimentu aminokyselin, než se dosud děje. Příroda totiž nabízí více než 500 těchto základních stavebních kamenů bílkovin a přirozený genetický kód je teoreticky dimenzován na použití až 60 z nich. Ve skutečnosti jich ale využívají bakterie, kvasinky či lidé jen 22. Romesberg proto doufá, že bakterie s rozšířenou abecedou by mohly sáhnout i po aminokyselinách, které stávající pozemský život nechává při výrobě bílkovin ležet ladem. Nové bílkoviny s netradičními aminokyselinami by se pak mohly uplatnit například jako léky proti rakovině. Tahle Romesbergova naděje celkem výstižně demonstruje, co dnes syntetická biologie nabízí i co zatím není ani teoreticky v jejích možnostech. Nedovede vytvořit v laboratoři chemickou syntézou kompletní buňku, natožpak sedmikrásku, králíka nebo člověka. Umí však vyrobit i velmi složité molekuly, které jsou pro buňku životně nezbytné a plní v ní důležité úlohy.

Vědci se ovšem nechtějí omezovat na pouhé kopírování nebo mírné obměny molekul okoukaných z přírody. Jejich ambice jde mnohem dál a už teď jsou schopni konstruovat z jejich kombinací uvnitř buněk zcela nové „stroje“. Pro příklad není třeba chodit daleko. V praxi se již dnes takovýmto způsobem získává artemisinin, komplikovaná látka, již produkuje pelyněk roční a která je bezkonkurenčně nejúčinnějším lékem proti malárii. Sklizeň pelyňku jako základní suroviny pro výrobu léku ovšem silně kolísá, což samozřejmě velmi ohrožuje stabilitu trhu s artemisininem a výsledné ceny životně důležitých léků. Respektive ohrožovalo, protože díky syntetické biologii už teď artemisinin ve velkém produkují laboratorní kvasinky, jimž byla voperována synteticky vytvořená „výrobní linka“ na produkci této chemicky komplikované látky. „Byl to dlouho pouhý sen, ale ten se teď proměnil ve skutečnost,“ radoval se vedoucí výzkumného týmu Jay Keasling z University of California v Berkeley po dvanácti letech usilovné práce.

Konstrukce artemisininové „výrobní linky“ přitom zdaleka nepředstavuje vrchol možností, které má syntetická biologie zcela reálně před sebou. Buňkám bakterií bude například už v dohledné budoucnosti možné dodat schopnosti elektronických součástek a konstruovat v nich obvody, jaké jsme dosud znali jen z elektronických čipů. Takové buňky pak budou moci monitorovat děje v organismu člověka, vyhodnocovat jejich průběh a reagovat na odklon od normálu korekčním zásahem. Střevní bakterie by nás například mohla už zanedlouho hlídat před nákazou původci nebezpečných infekcí a na jejich výskyt reagovat produkcí potřebného léčiva. Stejně tak bychom mohli mít v těle buňky, které odhalí nádorové bujení, označí rakovinné buňky a nasměrují proti nim útok imunitního systému.

V syntetické biologii se dnes zkrátka stále intenzivněji propojuje genetika s chemií a inženýrskými obory. „S tím, jak se chýlí k svému konci průmyslový věk, stáváme se svědky nástupu éry biologického designu,“ komentuje to Craig Venter.

Vize, podle níž budou špičky oboru trávit většinu času u rýsovacího prkna a podobným způsobem, jakým se dnes projektují mosty, převodovky nebo elektronické obvody, tvořit metabolické pochody v buňkách – nebo jednou i celé buňky –, není vůbec přitažená za vlasy. „Děláme to, co by dělal Bůh, kdyby sedmý den stvoření neodpočíval,“ tvrdí s trochou nadsázky jeden z předních odborníků v této vědní disciplíně Peter Schultze ze Scripps Research Institute.

Peklo v ráji

Syntetická biologie ale není jedinečná jen tím, jak smělými vizemi prolamuje hranice naší dosavadní představivosti. Stejně intenzivně se dotýká i hranic zcela jiných, neméně důležitých: obzvlášť citlivým způsobem odhaluje, jak komplikovaný je dnes vztah mezi moderní vědou a širokou veřejností. A jaké limity začíná přinášet.

„Bůh dostal poprvé soupeře,“ komentoval jeden z počinů Craiga Ventera na poli syntetické biologie Pat Mooney z vlivné mezinárodní ekologické organizace ETC Group. „Venter a jeho spolupracovníci prolomili společenské normy a veřejnost ani nedostala možnost diskutovat o dalekosáhlých sociálních, etických a ekologických dopadech syntetických forem života,“ dodal hned, aby nikdo nezůstal na pochybách, co si o celém oboru a jeho směřování myslí.

A nezůstalo jen u slov. Jeho organizace už spolu s dalším ekologickým sdružením Friends of the Earth a desítkou dalších společností spustila kampaň za přijetí mezinárodního moratoria, které by aktivity na poli syntetické biologie významně omezilo. „Je nezbytné, aby ti, kdo vědu financují, i výzkumné týmy samy už dnes přijímali opatření, jež vyloučí budoucí katastrofy,“ burcují například aktivisté Genya Danová, Todd Kuiken, David Rejeski a Alison Snowová v dokumentu Čtyři kroky k odvrácení katastrofy syntetické biologie.

Podobné námitky, jakkoli jsou často iracionální a leckdy doprovázené i pozoruhodnou porcí nevědomosti či demagogie, přesto nelze jen tak smést ze stolu. Zejména uvážíme-li, jak komplikované otázky před nás staví třeba moderní molekulární genetika. Například slovutný princetonský profesor biologie Lee Silver připomíná, že to, co odlišuje šimpanze od člověka, není ani tak obsah dědičné informace, jako spíš odchylky v aktivitě jejích jednotlivých genů. Právě díky nim udělali lidé rozhodující vývojový skok. Silver se proto ve svých knihách Remaking Eden a Genetics ptá: jak dlouho dnešním genovým mágům potrvá, než nahromadí v dědičné informaci své movité klientely změny obdobného rozsahu? A jak bude tato genově zdokonalená elita pohlížet na „naturální“ zbytek populace?

V odpovědích, které si sám dává, není právě optimistou. Je přesvědčen, že genetické rozdělení lidstva začne nenápadně, pak ale rychle nabere tempo. Vylepšená elita bude podle jeho odhadu společensky i ekonomicky úspěšnější a bude mít prostředky na investice do dalšího genetického zdokonalování. Pro „naturální“ populaci se tak začnou vyšší příčky společenského žebříčku rychle uzavírat. Výsadní postavení geneticky zdokonalených rodin a rodů pak bude ohrožovat jediné – mezaliance. A právě v této pasáži své úvahy jde Silver nejdále: varuje, že ve snaze zabránit naředění svých vyšlechtěných genů by mohla novodobá biologická aristokracie sáhnout i po genetické změně, která by jí znemožnila početí dítěte s nemodifikovaným partnerem. Takovým krokem by se pak lidstvo fakticky rozdělilo na dvě vzájemně se nerozmnožující populace a z biologického hlediska i na dva samostatné druhy.

Kdo může vyloučit, že by pak ten „dokonalejší“ začal zacházet s „nevylepšeným“ stejně, jako dnes lidé zacházejí se šimpanzi? ptá se sugestivně uznávaný americký vědec.

Šílení badatelé přicházejí

Podobná dilemata ukazují, že obavy poměrně početných vrstev společnosti nejsou jen novodobou inkarnací starověkého chiliasmu a ryze emocionální záležitostí. Zjevně mají alespoň v některých případech i racionální jádro, a má-li věda před veřejností obhájit své kroky a nároky, musí se s jejími obavami naučit pracovat.

Skoro už legendární neschopnost velké většiny vědců trpělivě komunikovat a dostatečné srozumitelným způsobem vysvětlovat své kroky ale míří přesně opačným směrem a občas tak přináší moderním přírodovědným oborům komplikace srovnatelné s těmi, jaké před ně staví předměty jejich zkoumání. Když například na půdě věhlasné Cornellovy univerzity označil objevitel dvojšroubovice DNA a laureát Nobelovy ceny James Watson diskusi se svými laickými oponenty za „absurdní divadlo, v němž jako aktér vystupuje bizarní sbírka bláznů, zoufalých nevzdělanců a vyložených kecalů“, nijak zvlášť svou přezíravostí v tomto případě zájmům vědy neposloužil.

Pro varovné příklady ostatně nemusíme ani létat za oceán, kde patří vyhrocené debaty k tradici. Stačí si nalistovat Lidové noviny z předminulé soboty a začíst se do výroků francouzského chemika a nobelisty Jeana Marii Lehna. Ten ve snaze odvrátit obavy lidí z moderních vědeckých postupů mimo jiného říká: „Co to znamená nepřirozené? Všechno je přirozené, protože člověk je přirozený. Takže všechno, co dělá, je také přirozené. I člověk modifikující člověka je součástí člověka.“ A aby toho nebylo málo, dodává: „Neříkám, že bychom měli zbytečně ničit přírodu, ale neměli bychom se jí cítit limitováni. Co je na tom špatného? Kdo nám říká, že bychom neměli být sobci? Kdo nám říká, že je to špatně? Jenom my sami. Zbytek přírody nemá žádné vědomí.“

Taková míra arogance je obzvlášť politováníhodná, uvědomíme-li si, jak moc je veřejné mínění ovládáno nejméně od časů Julese Verna stereotypem pomateného vědce, který na sebe bere buď podobu legračního, nepraktického podivína, nebo šílence usilujícího o zničení světa. Těm prvním může v představách lidí nebezpečný produkt jejich snažení snadno uklouznout, protože nedoceňují reálná rizika. Ti druzí zase cíleně pracují na tom, aby výsledek jejich bádání páchal co největší škody. V soudobých diskusích o etických aspektech syntetické biologie jsou pak oba letité předsudky shrnuty do termínů „bioerror“ – tedy „chyba vědců“ a „bioterror“ – „úmyslné zneužití“.

Ano, samozřejmě v tomto světle je zlost vědecké komunity v lecčems pochopitelná, protože odmítavé postoje namířené vůči ní jsou začasté založené nikoli na racionální analýze hodnověrných informací, ale na emocích. Tím spíše je však povinností nás vědců je nepřiživovat. Zvlášť když víme, jak velký vliv mají na lidské rozhodování. A zvlášť když z výzkumů psychologa Daniela Gilberta z Harvardovy univerzity víme, že lidé jsou dnes k racionálnímu řešení problémů vedeni čím dál řidčeji. Gilbert sám si přitom na svých studentech odzkoušel, že pouhá pětiminutová instruktáž z racionálního řešení různých morálních dilemat ještě po dvou měsících nesla své plody – studenti se při rozhodování nechávali emocemi méně ovlivnit. „Bohužel to vyžadovalo přesně o pět minut školení víc, než kolik se dnes lidem běžně dostává,“ konstatoval sarkasticky.

Já u pramene jsem a žízní hynu

Je tedy potřeba počítat s tím, že syntetická biologie bude vždy u poměrně početného publika asociovat příběhy o výtvorech lidské ruky, jež se vymkly kontrole: o nejrůznějších „zmutovancích a monstrech doktora Frankensteina“. Její protagonisté by proto neměli zapomínat na varovnou zkušenost genových inženýrů a jaderných energetiků, kteří ve své době hrubě podcenili a zanedbali trpělivou osvětu, a i vlivem jejich přezíravé arogance jsou dnes tyto obory pro mnoho lidí synonymem globální hrozby bez jakýchkoli přívlastků.

Syntetičtí biologové přitom mají situaci v jedné věci ještě ztíženou: čelí komplikaci plynoucí už z pouhého názvu oboru, jenž mnohým uším zní jako oxymóron, stejně jako obrat „ohlušující ticho“ nebo slavný Villonův verš „Já u pramene jsem a žízní hynu…“. A aby toho nebylo málo, pojí se slovo „syntetický“ minimálně od šedesátých let automaticky s představou čehosi špatného, snad i zavrženíhodného. Naše civilizace zkrátka dospěla k myšlenkovému schématu, jež lze vyjádřit rovnicemi „přírodní = dobré, prospěšné“ a „umělé, syntetické = špatné, škodlivé“. Je to samozřejmě absurdní, ale je třeba vzít na vědomí, že řada lidí se tímto měřítkem podvědomě řídí.

Není tedy divu, že snahy o omezení syntetické biologie dnes probíhají podle stejného scénáře, jaký známe právě z kampaní za omezení genetických modifikací. Nejprve přichází kategorický požadavek na „stoprocentní bezpečnost“. Ve chvíli, kdy vědci po pravdě odpovědí, že na sto procent nelze garantovat bezpečnost ničeho, je jejich počínání označeno za alarmující a naprosto nepřijatelnou nedbalost. Kam jejich práce údajně může také vést, se nedávno snažila vylíčit americká politická analytička Jena Baker McNeillová: „Po roce 2020 budou zločinci vládnout možnostmi takových zásahů do genomů, že jim to umožní zkonstruovat nové bioteroristické zbraně,“ varovala.

Škoda že místo výsměchu a rozčilování se jí nikdo z dotčených nenamáhal zeptat, proč by měli teroristé zdlouhavě a draze syntetizovat viry, které stále ještě volně kolují populacemi lidí a zvířat a v neposlední řadě jsou jejich vzorky k dispozici v nejednom výzkumném či zdravotnickém zařízení...

Aby nedošlo k mýlce: syntetická biologie samozřejmě svá početná rizika má, když však vědecká komunita dovolí, aby pozornost veřejnosti zůstala upřena k jednoduchým katastrofickým příběhům, snadno pak přehlédne mnohem pravděpodobnější nebezpečí. Kupříkladu již citovaný Craig Venter se – možná trochu překvapivě – obává spíše chyb a omylů než cílených útoků. Ty podle něj nehrozí ani tak na tradičních výzkumných pracovištích, nýbrž v nejrůznějších „pokoutních“ zařízeních provozovaných amatéry.

„Syntetická biologie stále více využívá profesí, které mají s biologií jen málo společného – matematiků nebo elektroinženýrů. To spolu s demokratizací vědění a snadnou dostupností základního laboratorního vybavení usnadňuje prakticky komukoli – včetně těch, kdo stojí mimo obvyklou síť vládních, univerzitních nebo komerčních laboratoří a nemají odpovídající výcvik v zásadách bezpečnosti práce –, aby si pohrával se kódem pozemského života,“ upozorňuje tento „guru“ syntetické biologie.

Démonia mikrobi

Je to trochu paradoxní, ale pokud by špičky syntetické biologie chtěly ještě více prospět svému oboru, možná by nebylo na škodu, kdyby si krom odborných studií a článků občas přečetli i práce jinak mezi přírodovědci spíše vysmívaných „humsoců“. Byl to totiž teoretik společenských věd Elias Canetti, kdo si jako první ve skvělém antropologickém eseji Masa a moc všiml, že někdejší strach středověkého člověka, na jehož duši útočí démoni, se v moderní době transformoval do obav o jeho tělo ohrožované úklady mikrobů, kteří dnes přebrali funkci démonů: také jich je nekonečně mnoho a různých druhů, také nejsou vidět a také mohou smrtelně uškodit.

Pracovat tedy s mikroorganismy, experimentovat s nimi a nemít na paměti tyto široce rozšířené obavy a strachy, znamená přiživovat stereotyp šíleného vědce – a podřezávat tedy větev pod vlastním oborem.

Thomas Isaacs ze Stanfordovy univerzity to během komplikovaných diskusí o likvidaci vyhořelého paliva z jaderných elektráren formuloval pregnantně: „Abychom byli v přesvědčování veřejnosti úspěšní, nesmíme si myslet, že víme všechno a že naším úkolem je to říct lidem, a když to nepochopí, říct jim to ještě jednou a hlasitěji. To prostě nezabírá.“

Autor je biolog, profesor České zemědělské univerzity a pracuje ve Výzkumném ústavu živočišné výroby v Praze-Uhříněvsi.

LN, 12.7.2014