Αυτή η ομιλία αφορά τα γονίδια οδηγούς,
αλλά θα ξεκινήσω λέγοντας μια μικρή ιστορία.
Πριν 20 χρόνια ο βιολόγος Άντονι Τζέιμς
απέκτησε την έμμονη ιδέα να φτιάξει κουνούπια
που δεν θα μετέδιδαν την ελονοσία.
Ήταν εξαιρετική ιδέα, και σχεδόν η απόλυτη αποτυχία.
Για κάποιο λόγο, αποδείχτηκε ότι ήταν πολύ δύσκολο
να υπάρξει κουνούπι ανθεκτικό στην ελονοσία.
Ο Τζέιμς τελικά το κατάφερε μόλις πριν λίγα χρόνια,
προσθέτοντας λίγα γονίδια που έκαναν αδύνατο
να ζήσει μέσα στο κουνούπι, το παράσιτο της ελονοσίας.
Αλλά αυτό προκάλεσε ένα άλλο πρόβλημα.
Τώρα που έχεις ένα κουνούπι ανθεκτικό στην ελονοσία,
πώς αντικαθιστάς όλα τα κουνούπια που είναι φορείς της ελονοσίας;
Υπάρχουν μερικές επιλογές,
αλλά το βασικό σχέδιο ήταν
να εκθρέψουν μερικά από τα καινούρια γενετικά τροποιημένα κουνούπια,
να τα αφήσουν στην φύση,
ελπίζοντας να περάσει στα γονίδια τους.
Το πρόβλημα ήταν ότι έπρεπε να απελευθερώσεις
κυριολεκτικά 10 φορές τον αριθμό των υπαρχόντων κουνουπιών για να πετύχει.
Άρα σε ένα χωριό με 10.000 κουνούπια,
πρέπει να αφήσεις επιπλέον 100.000.
Όπως ίσως μαντέψατε,
αυτή δεν ήταν πολύ δημοφιλής επιλογή μετξύ των χωρικών.
(Γέλια)
Τελικά, τον περασμένο Ιανουάριο, ο Άντονι Τζέιμς έλαβε ένα μέιλ
από τον βιολόγο Ήθαν Μπίερ.
Ο Μπίερ είπε ότι αυτός και ο φοιτητής του Βαλεντίνο Γκαντζ
βρήκαν τυχαία ένα εργαλείο το οποίο όχι μόνο εγγυόταν
την κληροδοσία ενός γενετικού γνωρίσματος
αλλά και την απίθανα γρήγορη διασπορά του.
Εάν ήταν σωστοί, θα έλυναν το πρόβλημα
στο οποίο δούλευαν και οι δυο για 20 χρόνια.
Δοκιμαστικά, έφτιαξαν δύο κουνούπια που έφεραν το γονίδιο κατά της ελονοσίας
και το νέο εργαλείο, τον οδηγό γονιδίου,
το οποίο θα εξηγήσω σε ένα λεπτό.
Τελικά, το ρύθμισαν έτσι
ώστε κάθε κουνούπι που έφερε το γονίδιο κατά της ελονοσίας
δεν θα είχε τα συνήθη άσπρα μάτια, αλλά θα είχε κόκκινα μάτια.
Αυτό έγινε κυρίως για ευκολία
ώστε να μπορούν να διακρίνουν με μια ματιά το είδος.
Έτσι, πήραν τα δύο κουνούπια με τα κόκκινα μάτια,
και τα έβαλαν σε ένα κουτί με 30 κοινά με άσπρα μάτια,
ώστε να αναπαραχθούν.
Σε δύο γενεές, αυτά είχαν παράξει 3.800 εγγόνια.
Αυτό δεν είναι το εντυπωσιακό σημείο.
Το εντυπωσιακό είναι ότι,
δεδομένου ότι ξεκίνησες με μόλις δύο κουνούπια με κόκκινα μάτια
και 30 με άσπρα μάτια,
περιμένεις κυρίως απογόνους με άσπρα μάτια.
Αντιθέτως, όταν ο Τζέιμς άνοιξε το κουτί,
και τα 3.800 κουνούπια είχαν κόκκινα μάτια.
Ρώτησα τον Ήθαν Μπιερ για την στιγμή αυτή,
και ήταν τόσο ενθουσιασμένος που κυριολεκτικά ούρλιαζε στο τηλέφωνο.
Το να πάρεις κουνούπια μόνο με κόκκινα μάτια
παραβιάζει τον κανόνα που αποτελεί θεμελιώδη λίθο της βιολογίας,
την Μεντελική γενετική.
Θα είμαι σύντομη,
η Μεντελική γενετική ορίζει ότι από το ζευγάρωμα αρσενικού και θηλυκού
το μωρό παίρνει το μισό του DNA από κάθε γονέα.
Οπότε εάν το αρχικό μας κουνούπι ήταν αα και το νέο κουνούπι είναι αΒ,
όπου Β το γονίδια κατά της ελονοσίας,
τα μωρά θα έπρεπε να έχουν τέσσερις διασταυρώσεις:
αα, αΒ,αα Βα.
Αντίθετα, με το νέο γονίδιο-οδηγό,
όλα προέκυψαν με αΒ.
Βιολογικά, αυτό δεν θα ήταν ποτέ δυνατόν.
Οπότε, τι συνέβη;
Το πρώτο πράγμα που συνέβη
ήταν ότι το 2012 φτιάχτηκε το εργαλείο επεξεργασίας γονιδίων, γνωστό ως CRISPR.
Πολλοί, ίσως έχετε ακούσει για το CRISPR,
οπότε σύντομα θα σας πω ότι είναι ένα εργαλείο που επιτρέπει σε ερευνητές
την επεξεργασία γονιδίων ακριβώς, εύκολα και γρήγορα.
Αυτό γίνεται με την χρήση μηχανισμού που υπάρχει ήδη στα βακτήρια.
Βασικά, υπάρχει μια πρωτεΐνη που λειτουργεί σαν ψαλίδι
και κόβει το DNA,
και υπάρχει ένα μόριο RNA που καθοδηγεί το ψαλίδι
στο σημείο του γονιδιώματος που θες.
Ουσιαστικά είναι ένας επεξεργαστής γονιδίων.
Μπορείς να βγάλεις ένα γονίδιο, να βάλεις ένα άλλο,
ή απλά να αλλάξεις ένα μόνο γράμμα σε ένα γονίδιο.
Και μπορεί να γίνει, σχεδόν σε κάθε είδος.
ΟΚ, θυμάστε ότι είπα ότι τα γονίδια οδηγοί είχαν δύο προβλήματα αρχικά;
Το πρώτο ότι ήταν δύσκολο να παράξεις ένα κουνούπι
ανθεκτικό στην ελονοσία.
Αυτό τώρα δεν υπάρχει λόγω του CRISPR.
Το άλλο ήταν πρόβλημα μεταφοράς.
Πώς διασπείρεις το χαρακτηριστικό ;
Τώρα γίνεται ευφυές.
Μερικά χρόνια πριν, ο βιολόγος του Χάρβαρντ, Κέβιν Έσβελτ,
αναρωτήθηκε τι θα συνέβαινε
εάν το CRISPR εισήγαγε, όχι μόνο το νέο σου γονίδιο,
αλλά και τον ίδιο τον μηχανισμό που κόβει και επικολλά.
Με άλλα λόγια, τι θα γίνει αν το CRISPR αντέγραφε και επικολλούσε τον εαυτό του.
Θα κατέληγες με μια μηχανή διαρκούς επεξεργασίας γονιδίων.
Και αυτό ακριβώς συνέβη.
Το γονίδιο οδηγός CRISPR που δημιούργησε ο Έσβελτ,
όχι μόνο εγγυάται ότι ένα χαρακτηριστικό θα περάσει στην επόμενη γενιά,
αλλά αν χρησιμοποιηθεί στα κύτταρα βλαστικής σειράς
θα αντιγράψει και επικολλήσει αυτόματα το νέο γονίδιο
και στα δύο χρωμοσώματα και των δύο ξεχωριστών ατόμων.
Είναι σαν παγκόσμια έρευνα και αντικαταστάση,
ή επιστημονικά, μετατρέπει ένα ετερόζυγο χαρακτηριστικό σε ομόζυγο.
Και τι σημαίνει αυτό;
Αρχικά, σημαίνει ότι έχουμε ένα πολύ ισχυρό νέο εργαλείο
αλλά ταυτόχρονα και λίγο ανησυχητικό.
Έως τώρα, το ότι το γονίδιο-οδηγός δεν δούλευε πολύ καλά
ήταν κάπως μια ανακούφιση.
Συνήθως όταν μπλέκουμε με τα γονίδια ενός οργανισμού,
το κάνουμε λιγότερο εξελίξιμο.
Οπότε οι βιολόγοι κάνουν όσες μεταλλαγμένες μύγες επιθυμούν
χωρίς να ανησυχούν.
Εάν ξεφύγουν, απλώς θα τις αναλάβει η φυσική επιλογή.
Αυτό που είναι αξιοσημείωτο και τρομακτικό με τα γονίδια-οδηγούς
είναι ότι πλέον αυτό δεν θα ισχύει.
Αν υποθέσουμε ότι το χαρακτηριστικό σας δεν θα έχει εξελικτική αναπηρία,
όπως ένα κουνούπι που δεν πετάει,
το βασισμένο στο CRISPR γονίδιο-οδηγός θα μεταδώσει την αλλαγή αδυσώπητα
μέχρι να βρεθεί σε κάθε άτομο του πληθυσμού.
Τώρα, δεν είναι εύκολο να κάνεις ένα γονίδιο οδηγό τόσο καλό,
αλλά οι Τζέιμς και Εσβελτ το θεωρούν δυνατό.
Τα καλά νέα είναι ότι αυτό ανοίγει την πόρτα σε αξιοθαύμαστα πράγματα.
Εάν βάλεις έναν οδηγό κατά της ελονοσίας
σε μόλις 1% των Ανωφελών κουνουπιών,
το είδος που μεταδίδει την ελονοσία,
οι ερευνητές υπολογίζουν ότι σε ένα χρόνο θα μεταδοθεί σε όλο τον πληθυσμό.
Άρα σε ένα χρόνο, σχεδόν θα εξαλειφόταν η ελονοσία.
Πρακτικά, απέχουμε μερικά χρόνια από το να το πετύχουμε,
αλλά ακόμα 1.000 παιδιά πεθαίνουν καθημερινά από ελονοσία.
Σε ένα χρόνο αυτό μπορεί να εκμηδενιστεί.
Το ίδιο ισχύει για τον Δάγγειο και κίτρινο πυρετό και τον chikungunya.
Και γίνεται όλο και καλύτερο.
Έστω ότι θέλεις να ξεφορτωθείς ένα είδος εισβολέα,
όπως τον Ασιατικό κυπρίνο από τις μεγάλες λίμνες.
Απλά, απελευθερώνεις έναν γονίδιο-οδηγό
ώστε τα ψάρια να γεννούν μόνο αρσενικά νέα μέλη.
Σε μερικές γενεές, δεν θα υπάρχουν θηλυκά, ούτε κυπρίνοι.
Θεωρητικά, μπορούμε να επαναφέρουμε εκατοντάδες ενδημικά είδη
που έχουν οδηγηθεί στο περιθώριο.
ΟΚ, αυτά είναι τα καλά νέα,
αλλά αυτά είναι τα κακά.
Τα γονίδια οδηγοί είναι τόσο αποδοτικά
που μπορούν να αλλάξουν ολόκληρα είδη ακόμα και αν απελευθερωθούν από λάθος,
και συχνά, πολύ γρήγορα.
Ο Άντονι Τζέιμς, έλαβε προληπτικά μέτρα.
Το εργαστήριο του ήταν βιοελεγχόμενο
και χρησιμοποίησε είδος που δεν ενδημεί στις ΗΠΑ
ώστε και αν διέφευγαν κουνούπια,
θα πέθαιναν αφού δεν θα υπήρχαν ταίρια για ζευγάρωμα.
Αλλά είναι αλήθεια ότι αν μερικοί Ασιατικοί κυπρίνοι
με το αρσενικό γονίδιο-οδηγό
μεταφέρονταν κατά λάθος, από τις Μεγάλες Λίμνες πίσω στην Ασία,
θα μπορούσαν να εξαφανίσουν τον ενδημικό πληθυσμό Ασιατικού κυπρίνου.
Εικασία πιθανή, στον τόσο συνδεδεμένο κόσμο μας.
Πράγματι, για αυτό έχουμε πρόβλημα με είδη-εισβολείς.
Και αυτό είναι το ψάρι.
Τα έντομα, όπως τα κουνούπια και οι μύγες,
δεν υπάρχει τρόπος να τα περιορίσουμε.
Περνούν σύνορα και ωκεανούς, διαρκώς.
ΟΚ, τώρα η συνέχεια των κακών νέων,
είνα ότι το γονίδιο-οδηγός ίσως δεν περιοριστεί
σε αυτό που ονομάζουμε «είδος-στόχος».
Επειδή τα γονίδια διασπείρονται,
δηλαδή τα συγγενικά είδη
κάποιες φορές ζευγαρώνουν.
Εάν αυτό συμβεί, μπορεί το γονίδιο-οδηγός να περάσει σε άλλο είδος
π.χ. ο Ασιατικός κυπρίνος να επηρεάσει άλλα ήδη κυπρίνου.
Δεν πειράζει αν ο οδηγός αλλάζει χαρακτηριστικά όπως το χρώμα ματιών.
Πράγματι, είναι πιθανό να δούμε
ένα κύμα από περιέργες μύγες στο εγγύς μέλλον.
Αλλά θα ήταν καταστροφή
αν ο οδηγός είναι σχεδιασμένος να καταστρέφει είδη ολοσχερώς.
Το τελευταίο ανησυχητικό νέο είναι ότι για να γίνει τεχνολογικά αυτό,
δηλαδή να τροποποιηθεί γενετικά ένας οργανισμός και εισαχθεί γονίδιο-οδηγός,
μπορεί να γίνει σε κάθε εργαστήριο στον κόσμο.
Ακόμα και από έναν φοιτητή.
Ένας ταλαντούχος μαθητής, με κατάλληλο εξοπλισμό μπορεί να το κάνει.
Τώρα, νομίζω ότι ακούγεται τρομακτικό.
(Γέλια)
Ενδιαφέρον είναι, ότι κάθε επιστήμονας στον οποίο μιλάω,
φαίνεται να πιστεύει ότι τα γονίδια-οδηγοί δεν είναι τόσο τρομακτικά ή επικίνδυνα.
Κυρίως γιατί πιστεύουν ότι οι επιστήμονες θα είναι
πολύ προσεκτικοί και υπεύθυνοι στην χρήση τους.
(Γέλια)
Ως τώρα, αυτό ισχύει.
Αλλά τα γονίδια-οδηγοί έχουν μερικούς περιορισμούς.
Για παράδειγμα, δουλεύουν μόνο σε σεξουαλικά αναπαραγόμενα είδη.
Ευτυχώς, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τροποποίηση ιών και βακτηρίων.
Επίσης το χαρακτηριστικό διαδίδεται μόνο σε κάθε επόμενη γενιά.
Άρα, η αλλαγή ή εξαφάνιση ενός πληθυσμού
έχει πρακτική σημασία, εάν το είδος έχει ταχύ κύκλο αναπαραγωγής,
όπως έντομα ή μικρά σπονδυλωτά, όπως ποντίκια και ψάρια.
Στους ελέφαντες ή τους ανθρώπους, θα πάρει αιώνες
η διάδοση ενός γνωρίσματος τόσο ώστε να μας νοιάζει.
Επίσης, ακόμα και το CRISPR, δεν είναι εύκολο να δώσει ένα καταστροφικό γνώρισμα.
Έστω, ότι θέλεις να κάνεις μια μύγα
που τρέφεται με φρούτα αντί για φρούτα που σαπίζουν,
με σκοπό να σαμποτάρεις την Αμερικανική γεωργία.
Αρχικά πρέπει να βρεις
ποιο γονίδιο ελέγχει τι θέλει η μύγα να φάει,
το οποίο είναι ήδη μεγάλο και περίπλοκο έργο.
Μετά πρέπει να αλλάξεις τα γονίδια,
ώστε να αλλάξεις την συμπεριφορά της μύγας
σε οτιδήποτε θέλεις να γίνει,
το οποίο είναι πιο μεγάλο και πιο περίπλοκο έργο.
Και ίσως να μην δουλέψει,
γιατί η συμπεριφορά ελέγχεται από περίπλοκα γονίδια.
Άρα, αν είσαι τρομοκράτης και πρέπει να διαλέξεις
μεταξύ ενός κοπιαστικού, ερευνητικού προγράμματος
το οποίο θα χρειαστεί χρόνια σκληρής δουλειάς που ίσως τελικά δεν δουλέψει,
ή απλά να ανατινάξεις πράγματα;
Πιο πιθανό να επιλέξεις το δεύτερο.
Αυτό είναι αληθές, γιατί τουλάχιστον στην θεωρία,
πρέπει να είναι εύκολο να κάνεις τον λεγόμενο αντίστροφο οδηγό.
Βασικά, αυτό είναι που διορθώνει την αλλαγή που έκανε το πρώτο γονίδιο-οδηγός.
Άρα, αν δεν σου αρέσουν οι συνέπειες της αλλαγής,
μπορείς απλά να αφήσεις έναν δεύτερο οδηγό που θα την ακυρώσει,
θεωρητικά τουλάχιστον.
ΟΚ, άρα πού καταλήγουμε;
Τώρα, μπορούμε να αλλάξουμε ολόκληρα είδη κατά βούληση.
Πρέπει;
Τώρα είμαστε θεοί;
Δεν θα το έλεγα, απόλυτα.
Αλλά θα έλεγα αυτό:
Αρχικά, κάποιοι πολύ έξυπνοι άθρωποι
συζητούν τώρα, πώς να θέσουν κανόνες για τα γονίδια-οδηγούς.
Συγχρόνως, κάποιοι άλλοι έξυπνοι άνθρωποι
δουλεύουν ώστε να ορίσουν μέτρα προστασίας,
όπως γονίδια-οδηγούς που αυτοελέγχονται ή εξασθενούν μετά από λίγες γενιές.
Αυτό είναι σπουδαίο.
Αλλά η τεχνολογία αυτή πρέπει να συζητηθεί ακόμη.
Και με τέτοια γονίδια-οδηγούς
πρέπει να γίνει διεθνής διάλογος.
Αν η Κένυα θέλει να κάνει χρήση οδηγού αλλά η Τανζανία όχι;
Ποιος αποφασίζει για απελευθέρωση γονιδίου-οδηγού που μπορεί να πετάει;
Δεν έχω απάντηση σε αυτή την ερώτηση.
Το μόνο που μπορεί να γίνει, νομίζω,
είναι να συζητήσουμε με ειλικρίνεια για τα ρίσκα και τα ωφέλη
και να αναλάβουμε την ευθύνη για τις επιλογές μας.
Με αυτό εννοώ, όχι μόνο την επιλογή χρήσης ενός γονιδίου-οδηγού,
αλλά και την επιλογή να μην γίνει χρήση.
Οι άνθρωποι τείνουμε να πιστεύουμε ότι η πιο ασφαλής επιλογή
είναι να διατηρήσουμε τα ισχύοντα.
Αλλά δεν είναι μόνο αυτό το θέμα.
Τα γονίδια-οδηγοί έχουν ρίσκα, και αυτά πρέπει να συζητηθούν,
αλλά η ελονοσία υπάρχει τώρα και σκοτώνει 1.000 ανθρώπους ημερησίως.
Για την αντιμετώπισή της
βλάπτονται άλλα είδη, με την χρήση εντομοκτόνων,
ακόμα και σε αμφιβία και πουλιά.
Άρα, όταν ακούσετε για τα γονίδια-οδηγούς σε μερικούς μήνες,
και πιστέψτε με, θα ακούσετε για αυτά,
θυμηθείτε το.
Είναι τρομακτικό να δράσεις,
αλλά κάποιες φορές η απραξία είναι χειρότερη.
(Χειροκρότημα)