Sztuczne życie

DOKTOR EWA

Stworzenie sztucznego życia to już tylko kwestia czasu. Tym większego znaczenia nabiera pytanie – po co?

Kiedy pod koniec czerwca 2007 r. w internetowym wydaniu tygodnika „Science” pojawiła się publikacja grupy badaczy z J. Craig Venter Institute o udanym przeszczepie kompletnego genomu bakterii do komórki innego szczepu, już nazajutrz na pierwszej stronie „New York Times” zaanonsował to osiągnięcie jako kolejny krok ku stworzeniu syntetycznego żywego organizmu.

W sierpniu agencja Associated Press ogłosiła opinię Jacka Szostaka z Harvard Medical School, że stworzenie sztucznej błony komórkowej nie jest już wielkim problemem, a jej synteza w laboratorium jest może kwestią sześciu miesięcy. Depesza ta nosiła tytuł „Sztuczne życie możliwe za 3 do 10 lat”.

W październiku powrócił na łamy prasy Venter. W rozmowie z brytyjskim „The Guardian” oświadczył, że wraz z laureatem Nagrody Nobla Hamiltonem Smithem i zespołem swych 20 czołowych badaczy udało mu się skonstruować od podstaw sztuczny chromosom zawierający 381 genów (580 tys. par nukleotydów). Jest on całkowicie przekonany, że chromosom ten uda się wszczepić do żywej komórki bakteryjnej, tworząc pierwszy wyprodukowany przez człowieka żywy organizm. Będzie się nazywał Mycoplasma laboratorium i Venter wystąpił już do urzędu patentowego o ochronę swych praw autorskich.

Komentując te doniesienia, „Sunday Times” napisał o Venterze, że „nie jest on Bogiem, ale drugim Adamem”. Bardziej stosowne wydaje się jednak porównanie go do Ewy – to ona w końcu uległa pokusie, by sięgnąć po zakazany owoc z biblijnego drzewa wiadomości dobrego i złego.

Zanim uczeni ogłoszą, że udało im się powtórzyć sukces Stwórcy i stworzyć życie, muszą jeszcze rozwiązać wiele trudnych problemów – między innymi natury semantycznej. Co to w końcu jest życie? Nieprzypadkowo w języku angielskim zdanie to funkcjonuje jako symbol pytania retorycznego. Skąd uczeni będą wiedzieć, że stworzyli coś, czego nie są w stanie zdefiniować? Trudność nie wynika z braku propozycji. Jest ich znaczna obfitość.

Geobiolog Radu Popa, który na ten temat napisał całą książkę „Between Probability and Necessity: Searching for the Definition and Origin of Life” (Między prawdopodobieństwem i koniecznością: poszukiwanie definicji i pochodzenia życia), usiłował zebrać wszystkie wersje naukowych określeń życia i – jak twierdzi – stracił rachunek gdzieś pomiędzy dwusetną i trzechsetną.

Klasyczne stwierdzenie Engelsa, że „życie to forma istnienia białka” („tylko w kominie coś czasem załka”), popularność swą zawdzięcza głównie Agnieszce Osieckiej, która stworzyła na ten temat piosenkę i jest, przyznać trzeba, intelektualnym wykrętem.

Jeśli zastanowić się nad naturą tego semantycznego problemu, zrozumieć można, co mieli na myśli egzystencjaliści, głosząc, że „istnienie poprzedza istotę”. Sensownie możemy mówić właściwie jedynie o życiu, jakie znamy, które rzeczywiście z białka czyni wieloraki użytek, lecz jest czymś znacznie bardziej złożonym niż formą jego istnienia (taką formą może być przecież, na przykład, jajecznica na boczku).

fot. Wiki

Uczeni posługują się zwykle długą i opisową definicją wyliczającą cechy żywego organizmu, takie jak jego integralność (wyraźne granice oddzielające go od otaczającego środowiska), pobieranie energii i materii z otoczenia, wydalanie produktów metabolizmu, wzrost i rozwój, zdolność reprodukcji przez przekazywanie genetycznej informacji potomstwu oraz zdolność powolnej ewolucji w celu przystosowania do warunków środowiskowych. Innymi słowy, parafrazując Benedykta Chmielowskiego, „życie, jakie jest, każdy widzi”.

No, może nie każdy. Od 1994 r. ukazuje się na przykład czasopismo naukowe „Artificial Life”. Jego obecny redaktor naczelny Mark Bedau, profesor filozofii i nauk humanistycznych w amerykańskim Reed College i szef informatycznej firmy ProtoLife z siedzibą w Wenecji, poczuł się niedawno zmuszony do wyjaśnienia, że badacze zajmujący się kreacją sztucznego życia nie są wyłącznie programistami projektującymi systemy komputerowe.

Próby stworzenia wirtualnego życia – w wersji soft (od soft-ware) – były co prawda głównym tematem publikacji zamieszczanych w jego czasopiśmie. Takie cyfrowe życie nie bardzo mieści się w konwencjonalnej definicji choćby dlatego, że poza energią komputery nie potrzebują białka – nie pobierają przecież materii z otoczenia i nie wydalają produktów metabolizmu. Wykazują one jedynie – według Bedau – życiopodobne zachowanie (lifelike behavior), cokolwiek to oznacza. Inną formę sztucznego życia stanowić mogą także twory hardware’owe, czyli odpowiednio wyrafinowane roboty.

O sztucznym życiu w wersji hard wypowiadali się tacy prorocy nadchodzącej krzemowej inteligencji jak Hans Moravec czy Ray Kurzweil. Ten ostatni, który jest autorem serii książek dotyczących ery inteligentnych maszyn, maszyn uduchowionych, inteligentnego Wszechświata i technologicznego przełomu, nazwanego przezeń osobliwością, uważa po prostu, że zdolność życia, myślenia, czucia czy wiary jest efektem odpowiedniej mocy obliczeniowej układu.

Jak przewiduje, w 2029 r. komputer osiągnie poziom ludzkiej inteligencji i jeśli nie będzie można go nazwać żywym, trzeba będzie zmienić definicję życia. Obawiam się, że tej historycznej chwili nie doczekam, bo mój własny organizm przestanie już wcześniej odpowiadać definicji życia.

Sztuczne życie w wersji soft i hard nie wyczerpuje jednak, pisze Bedau, obszaru zainteresowań „Artificial Life”. W ostatnich latach bardzo uaktywnili się inżynierowie genetyczni – wśród nich wspomniani wcześniej Venter i Szostak – którzy nie szczędzą wysiłków, by stworzyć mokre (wet) sztuczne życie, będące dość wierną imitacją oryginału. Są oni, powiedzieć można, kontynuatorami tradycji mającej prawie 200 lat.

Kiedy chemia rodziła się jako dyscyplina naukowa, powszechne było przekonanie, że substancje chemiczne dzielą się na nieorganiczne, które można zsyntetyzować w laboratorium z ich elementarnych składników, oraz organiczne – czyli wytwarzane jedynie przez żywe organizmy obdarzone siłą witalną (vis vitalis).

Choć podział ten przetrwał do dziś, od czasu, kiedy w 1828 r. niemiecki chemik Friedrich Woehler przypadkowo wyprodukował organiczny związek – mocznik, z nieorganicznych substratów, chemia organiczna stała się po prostu chemią związków węgla (z wyłączeniem jego nieorganicznego dwutlenku).

Kiedy w 2002 r. zespołowi Eckarda Wimmera ze State University of New York w Stony Brook udało się dokonać syntezy aktywnego wirusa polio, ich sukces był właściwie – z zachowaniem należnych proporcji – porównywalny z osiągnięciem Woehlera. Także Venter ze swym zespołem, zanim zajął się przeszczepianiem genomów i produkcją syntetycznych chromosomów, zsyntetyzował rok później, dla wprawy, bakteriofaga PhiX-174.

Co do kwestii, czy wirusy są żywe, zdania bywają podzielone. Wirusy to właściwie tylko zapis genetycznej informacji i powielać się mogą jedynie wewnątrz zainfekowanych komórek, wykorzystując ich aparaturę biochemiczną. W jakim stopniu syntetyczne wirusy Wimmera i Ventera były rzeczywiście sztuczne – także można dyskutować. Podczas ich syntezy naukowcy wykorzystują m.in. naturalne enzymy, których nie są jeszcze w stanie sami wyprodukować.

Ta sama terminologiczna wątpliwość dotyczy wszystkich podejmowanych przez uczonych prób stworzenia sztucznych żywych organizmów. Różne zespoły badawcze koncentrują się na rozmaitych aspektach tego ambitnego przedsięwzięcia – w laboratorium Jacka Szostaka trwają na przykład prace nad syntezą błony komórkowej, a zespół Stevena Bennera z University of Florida kontynuuje jego wcześniejsze pionierskie badania, w czasie których wmontowywał on do cząsteczek DNA sztuczne nukleotydy niewystępujące w naturze.

Syntetyczną biologią zajmuje się już dziś tak wielu uczonych, że można mówić o nowej specjalności badawczej. Stawia ona sobie cele zarówno czysto poznawcze jak utylitarne. Skoro tak trudno zgodzić się co do definicji życia, to jego sztuczne wytworzenie może przynajmniej pomóc nam je lepiej zrozumieć; modyfikacja znanych form życia przynieść może ludzkości wymierne ekonomiczne korzyści.

I wreszcie, pracując jednocześnie nad sztucznym życiem w wersji soft, hard i wet, dzięki postępom nanotechnologii badacze mają nadzieję, że w przyszłości różnice między nimi mogą ulec zatarciu i będzie można produkować prawdziwe biologiczne maszyny o z góry zaprogramowanych parametrach.

Prace zespołu Ventera także mają swój aspekt poznawczy i praktyczny. Pierwszym krokiem ku syntezie sztucznego chromosomu była próba znalezienia odpowiedzi na pytanie: jaka jest minimalna liczba genów potrzebnych organizmowi do życia?

Do swych badań Venter wybrał prymitywną bakterię Mycoplasma genetalis mającą 470 genów i po kolei wyciszał jeden gen po drugim, sprawdzając, czy bakteria jeszcze żyje. Udało mu się ich liczbę zmniejszyć do 381 i – jak dotychczas – tak zredukowany genom (Mycoplasma laboratorium) jest magiczną granicą „prostoty życia”.

Plany Ventera na przyszłość są już bardziej praktyczne, a zarazem niebywale ambitne – chciałby sztucznie wytworzyć żywe organizmy, zdolne do bardzo efektywnego wiązania atmosferycznego dwutlenku węgla i produkcji odnawialnej energii w postaci na przykład metanu.

Czy rzeczywiście majsterkowanie z syntetycznymi żywymi organizmami jest zabawą w Pana Boga, jak ze zgrozą twierdzą niektórzy krytycy? Osobiście raczej zgodziłbym się (przynajmniej częściowo) z „Sunday Timesem”, że ani Venter, ani jego koledzy nie kreują się na konkurentów Stwórcy. W końcu życie zostało już wymyślone i wszystko, czego próbują, to mizerna imitacja.

Wrażliwych kreacjonistów pocieszy być może taka oto anegdota: Inżynier genetyczny rzuca wyzwanie Panu Bogu, twierdząc, że tak jak On stworzyć może „z prochu” żywy organizm. Pan Bóg przyjmuje wyzwanie. Inżynier genetyczny schyla się więc po garstkę prochu, na co Pan Bóg rzecze: „Nie, nie – proszę z własnego prochu!”.

Krzysztof Szymborski

Tekst opublikowany w tygodniku „Polityka” (3/2008). 
 

CZYTAJ TAKŻE:

• Gdzie kończy się człowiek. Granice ingerencji w ludzką naturę ponownie zostały przesunięte. Od maja w Wielkiej Brytanii można dokonywać sztucznego zapłodnienia po to, by następnie wybierać do dalszego rozwoju zarodki wolne od wad genetycznych. To kolejny krok przybliżający nas do przełomu, który może całkowicie odmienić gatunek ludzki.
• Głowa atomowa. Za kilkanaście lat możliwości sztucznej inteligencji zapewne zrównają się z naszą biologiczną, a potem ją przewyższą. W laboratoriach wojskowych naukowcy już pracują nad systemami, które budzą podziw i grozę.
• Mózgu nie sklonujemy. Rozmowa z prof. Piotrem Słonimskim, genetykiem.