Если синтетические биологи мыслят как ученые, они могут упустить свой момент эврики

Синтетическая биология — это развивающаяся дисциплина, но, парадоксально, она не особенно нова. С середины 1970-х годов мы разрабатываем способы «инструктирования» биологических систем для выполнения полезных задач все более эффективно и устойчиво.

Многое из этого нашло выражение в промышленной биотехнологии, производящей такие вещи, как лекарства, ферменты и белки. У нее есть применения во всем: от биотоплива до датчиков загрязнения, от умных пластиков до передовых лекарств.

Можно представить синтетическую биологию как написание небольших ДНК-программ, которые управляют поведением клетки, подобно генетическому приложению. Раньше мы могли только взять ген из одного организма и перенести его в другой. Теперь мы можем переписать ген и даже написать совершенно новые гены, которых нет в природе.

Мы заимствуем клеточные механизмы, ее метаболизм, и запускаем «приложение». Клетка сделает то, что ей скажет программа. Она становится вашим шасси или операционной системой.

Первое поколение

В биотехнологии первого поколения инструкции были очень простыми, например, «производи лекарство». Мы стали в этом хороши. Например, сычужный фермент, используемый для свертывания молока при производстве сыра, исторически извлекали из желудка новорожденного теленка.

Сейчас большая его часть производится генетически модифицированными дрожжами. Именно это имеется в виду, когда на сыре пишут «подходит для вегетарианцев».

Современная биотехнология первого поколения стала очень хороша в инструкциях типа «производи много лекарства» или «производи много фермента». Но мы близки к тому, чтобы уметь писать любые генетические цепи, какие захотим. Это позволит нам начать с чистого листа.

Мы ожидаем перейти к написанию более сложных условных или логических инструкций, например: «Если чувствуешь химическое вещество X, начни производить продукт, а если чувствуешь вещество Y, начни деление клетки, иначе ничего не делай».

Это открывает целый спектр возможностей для биотехнологии в производстве полезных молекул, биотоплива, биопластиков, медицинских биодевайсов и так далее. Можно начать думать о перепрограммировании клеток для выполнения сложных задач в организме.

Одна из гипотез — перепрограммировать бактерии, которые можно ввести в тело. Когда они встречают раковые клетки, они начинают вырабатывать противораковый препарат.

Известные неизвестности

Помимо этих известных возможностей, я оптимистично настроен, что существует и набор неизвестных возможностей. Они станут нашим эквивалентом мобильного телефона. Никто не представлял, когда появились первые сотовые телефоны, что мы будем использовать их для отправки писем, фотографирования или проверки банковского счета.

Синтетическую биологию часто представляют просто как технологию, предлагающую промышленной биотехнологии путь к созданию устойчивых прямых замен существующим продуктам, таким как жидкое топливо, пластики и т.д.

Это смоделировано по инженерным парадигмам XX века, основанным на процессах проектирования, сборки, тестирования и производства. Это был очень успешный подход, но моя работа привела меня к мысли, что он может быть не оптимальным для проектирования с использованием жизни.

Возможно, мы упускаем что-то, подражая прошлому, вместо того чтобы придумать новый подход, настроенный на симпатичное использование свойств биологической сферы.

Есть серьезное опасение, что дверь для синтетической биологии начинает закрываться. Есть ощущение, что оптимизм, говорящий нам, что нас когда-нибудь удивят, начинает угасать. Станет ли синтетическая биология прорывной технологией, которая никого не потрясет?

Проект Synthetic Aesthetics

В попытке поставить ногу в эту дверь группа моих коллег и я начали проект по сотрудничеству с группой дизайнеров, чтобы посмотреть, чему наши две дисциплины могут научиться друг у друга.

Идея была в том, чтобы понять, как мы можем научиться лучше проектировать жизнь, привлекая людей, которые являются дизайнерами или художниками. У нас было шесть взаимных стажировок, объединивших 12 человек на общий срок в месяц, включая две недели в научной лаборатории и две недели в дизайн- или арт-студии.

В результате проекты включали: объединение логики биологии растений с архитектурой; проектирование бактерий для переваривания компьютерных плат; создание чашки, способной ароматизировать налитую в нее воду; изготовление сыра из бактерий, собранных с частей человеческого тела (ступней, носа, подмышек); и переосмысление синтетической биологии с точки зрения геологического времени.

Размышления участников публикуются сегодня в книге под названием Synthetic Aesthetics – Investigating Synthetic Biology's Designs on Nature.

Как утверждается в заключительном абзаце книги: «Мы надеемся помочь предотвратить движение синтетической биологии по невообразимым и устоявшимся путям». Синтетическая биология может быть путем к устойчивому биопроизводству, но ограничивать ее сиюминутностью наших известных амбиций — значит рисковать лишить себя чего-то гораздо более прекрасного.