Budem hovoriť o genetických nástrojoch, tzv. gene drives,
ale najprv vám poviem krátky príbeh.
Pred 20 rokmi bol biológ Anthony James priam posadnutý myšlienkou,
že vytvorí komáre, ktoré nebudú prenášať maláriu.
Bol to úžasný nápad, ktorý v podstate skončil fiaskom.
Ako prvé sa ukázalo, že vytvoriť komára s rezistenciou na maláriu bolo ťažké.
Jamesovi sa to napokon pred pár rokmi podarilo tak,
že do genómu pridal gény spôsobujúce,
že parazit malárie nedokázal v komárovi prežiť.
Hneď však vznikol druhý problém.
Keď už máte komára s rezistenciou na maláriu,
ako dosiahnete, aby nahradil všetky komáre, ktoré ju prenášajú?
Existuje pár možností,
ale plán A bol vyšľachtiť skupinu nových geneticky modifikovaných komárov,
vypustiť ich do prírody a dúfať, že predajú svoje gény budúcim generáciám.
Na to, aby tento plán uspel,
by však ich počet musel desaťnásobne presahovať počet voľne žijúcich komárov.
Takže v dedine s 10 000 komármi, by ste museli vypustiť ďalších 100 000.
Asi uhádnete, že táto stratégia nebola u miestnych veľmi obľúbená.
(smiech)
Minulý rok v januári dostal Anthony James mail od biológa Ethana Biera.
Bier mu písal, že spolu so študentom Valentinom Gantzom našli nástroj,
ktorý by nielenže zaručil zdedenie určitého genetického znaku,
ale aj to, aby sa neuveriteľne rýchlo rozšíril.
Ak by mali pravdu, vyriešili by problém, na ktorom James pracoval už 20 rokov.
Otestovali to tak, že vytvorili 2 komáre, ktoré niesli gén rezistencie na maláriu
a zároveň použili nový nástroj, o ktorom vám o chvíľu poviem viac.
Nakoniec sa postarali o to, aby všetky komáre, ktoré zdedia gén proti malárii,
nemali obyčajné biele oči, ale aby ich mali červené.
To, aby bolo už na prvý pohľad ľahké povedať, ktorý komár je ktorý.
2 červenooké komáre neprenášajúce maláriu
zavreli do nádoby s 30 obyčajnými bielookými komármi,
aby sa množili.
Za dve generácie mali 3 800 vnúčeniec.
To nebolo prekvapujúce.
Prekvapujúce bolo,
že keďže ste začali s 2 červenookými a 30 bielookými komármi,
očakávali by ste väčšinou bielookých potomkov.
Namiesto toho, ako James zistil, keď otvoril nádobu,
malo všetkých 3 800 komárov červené oči.
Keď som sa ho na to opýtala, od nadšenia začal kričať do telefónu.
To, že všetky komáre mali červené oči,
totiž úplne porušilo základné pravidlo v biológii – mendelistickú dedičnosť.
Rýchlo to vysvetlím.
Podľa mendelistickej dedičnosti zdedí po párení samca a samičky ich potomok
od každého rodiča polovicu DNA.
Takže ak by nemodifikovaný komár bol aa a modifikovaný bol aB,
kde B je gén rezistencie,
ich potomkovia mali existovať v štyroch permutáciách: aa, aB, aa, Ba.
Namiesto toho boli všetky komáre vďaka novej technológii aB.
Z biologického hľadiska by to nemalo byť možné.
Čo sa teda stalo?
To prvé bol objav nástroja na editáciu génov známeho ako CRISPR v roku 2012.
Mnohí z vás už o ňom asi počuli, takže len v krátkosti poviem,
že CRISPR umožňuje vedcom veľmi precízne, jednoducho a rýchlo editovať gény.
Využíva na to mechanizmus, ktorý prirodzene existuje v baktériách.
Ide o systém zložený z proteínu fungujúceho ako nožnice strihajúce DNA,
a z molekuly RNA, ktorá ich namieri na akékoľvek žiadané miesto v genóme.
Výsledkom je akýsi textový editor pre gény.
Dá sa použiť na odstránenie génu, vloženie génu
alebo zmenu jedného písmena v rámci génu.
Dá sa použiť pri takmer všetkých živočíšnych druhoch.
Spomínate si, že Jamesova technológia mala pôvodne dva problémy?
Po prvé, bolo ťažké vytvoriť komára s rezistenciou na maláriu.
Vďaka CRISPR to už vlastne nie je problém.
Druhý problém sa týkal logistiky.
Ako rozšíriť želaný znak v populácii?
Tu prišiel dômyselný nápad.
Pred pár rokmi uvažoval harvardský biológ Kevin Esvelt o tom, čo by sa stalo,
keby CRISPR nevnášal len nový gén,
ale aj nástroj na štiepenie a vkladanie.
Inými slovami, čo by sa stalo, keby CRISPR sám seba kopíroval a vkladal.
Dostali by ste perpetum mobile na úpravu génov.
A presne to sa aj stalo.
Esvelt upravil CRISPR tak, aby nielenže zaručil dedičnosť určitých génov,
ale pri použití v zárodočných bunkách automaticky kopíroval a vkladal nový gén
do oboch chromozómov každého jednotlivca.
Je to ako globálna funkcia „hľadať a nahradiť“,
alebo odborne povedané z heterozygotného jedinca sa stáva homozygotný.
Čo z tohto vyplýva?
Okrem iného to, že máme nový veľmi výkonný,
ale aj dosť znepokojujúci, genetický nástroj.
Dosiaľ nám tak trochu odľahlo pri počutí, že takéto niečo veľmi dobre nefungovalo.
Keď sa babreme v génoch nejakého organizmu,
zvyčajne zhoršíme jeho šancu na evolúciu.
Biológovia si pokojne môžu vyrobiť toľko zmutovaných mušiek, koľko len chcú.
Ak niektoré uniknú, postará sa o ne prirodzený výber.
Táto nová technológia je výnimočná, výkonná a znepokojivá preto,
že v jej prípade to už neplatí.
Za predpokladu, že vaša zmena nepovedie k veľkej evolučnej nevýhode,
napríklad, pri komároch k strate schopnosti lietať,
bude táto technológia zmenu nekompromisne rozširovať,
až kým nebude v každom jednotlivcovi určitej populácie.
Vytvoriť dobre fungujúci genetický nástroj nie je ľahké,
ale James a Esvelt si myslia, že je to možné.
Dobrou správou je, že nám to otvára dvere k niekoľkým pozoruhodnostiam.
Ak by ste modifikovali čo i len 1 % komárov rodu anopheles,
ktoré prenášajú maláriu,
výskumníci odhadujú, že táto zmena by sa do roka rozšírila v celej populácii.
Takže do roka by ste mohli prakticky eliminovať maláriu.
V praxi nám bude trvať ešte pár rokov, kým to dokážeme,
ale nezabúdajme, že denne zomrie na maláriu 1000 detí.
Do roka by to číslo mohlo byť rovné 0.
Plati to aj pre horúčku dengue, ochorenie chikungunya a žltú zimnicu.
To lepšie ešte len príde.
Povedzme, že sa chcete zbaviť invázneho druhu,
napríklad ázijského kapra vo Veľkých kanadských jazerách.
Stačí urobiť len to, že ich geneticky modifikujete tak, aby plodili len samce.
Stačí pár generácií a nebudú už žiadne samičky, čo znamená koniec kaprov.
Teoreticky by sme mohli obnoviť stovky pôvodných druhov,
ktoré boli vytlačené na pokraj.
Tak to boli dobré správy.
Teraz prídu tie zlé.
Táto technológia je taká efektívna,
že dokonca aj náhodný únik modifikovaného jedinca by mohol zmeniť celý druh
a často veľmi rýchlo.
James urobil dobré preventívne opatrenia.
Komáre choval v zabezpečenom laboratóriu a použil druh, ktorý nepochádzal z USA,
takže keby komáre unikli, proste by vymreli, pretože by sa nemali s kým páriť.
Pravdou je však aj to, že ak by sa tucet modifikovaných ázijských kaprov
náhodou dostal z Veľkých kanadských jazier späť do Ázie,
mohli by potenciálne vyhubiť celú domácu populáciu ázijských kaprov.
Náš svet je taký prepojený, že to nie je nepravdepodobné.
Pre tú prepojenosť máme problémy s inváznymi druhmi.
A to ide o ryby.
Pri komároch a ovocných muškách sa nedá zabrániť ich šíreniu.
Neustále prechádzajú cez hranice a oceány.
Druhá zlá správa je,
že táto technológia nemusí zostať obmedzená len na takzvaný cieľový druh.
Dôvodom je génový tok,
čo je nóbl spôsob, ako povedať, že susediace druhy sa niekedy krížia.
Takto by sa medzi druhmi mohli predať aj modifikované gény
a ázijský kapor by mohol infikovať iný druh kapra.
Nebolo by to také zlé, ak by išlo o znak ako je napríklad farba očí.
Je tu vlastne dosť dobrá šanca,
že v blízkej budúcnosti budeme vidieť vlnu veľmi zvláštnych ovocných mušiek.
Ak by však vaša modifikácia mala za úlohu vyhubiť celý druh, bola by to katastrofa.
Posledná znepokojujúca vec na tejto technológii,
na takomto spôsobe genetickej modifikácie organizmu, je to,
že ju dokáže urobiť v podstate ktorékoľvek laboratórium na svete.
Dokáže to vysokoškolák.
Dokáže to talentovaný stredoškolák so správnym laboratórnym vybavením.
Predpokladám, že to znie desivo.
(smiech)
Skoro žiadny z vedcov, s ktorými som sa rozprávala,
nepovažoval túto technológiu za až takú hrozivú alebo nebezpečnú.
Sčasti preto, že verili,
že vedci budú k jej využitiu pristupovať veľmi opatrne a zodpovedne.
(smiech)
Zatiaľ majú pravdu.
Táto technológia má však aj skutočné obmedzenia.
Okrem iného funguje len pri druhoch, ktoré sa rozmnožujú sexuálne.
Vďakabohu ju nemôžeme použiť pri modifikácii vírusov a baktérií.
Modifikácia sa navyše rozširuje len s každou ďalšou generáciou.
Zmena alebo vyhubenie nejakej populácie sú praktické,
iba ak má príslušný druh rýchly reprodukčný cyklus,
ako ho má hmyz alebo malé stavovce ako myši alebo ryby.
Pri slonoch a ľuďoch by trvalo storočia, kým by sa znak dostatočne rozšíril.
Okrem toho ani s CRISPR nie je jednoduché vytvoriť skutočne zničujúcu modifikáciu.
Možno by ste chceli vytvoriť ovocnú mušku živiacu sa čerstvým ovocím
s cieľom sabotovať americké poľnohospodárstvo.
Ako prvé by ste museli zistiť, ktoré gény ovládajú to, čím sa chce muška živiť,
čo je veľmi dlhý a zložitý projekt.
Potom by ste ich museli zmeniť tak, aby sa muška správala tak, ako to chcete vy,
čo je ešte dlhší a zložitejší projekt.
Navyše to možno nebude fungovať, pretože gény ovládajúce správanie sú komplexné.
Čo by ste si ako terorista vybrali: namáhavý nákladný výskumom,
ktorý si vyžaduje roky pedantnej práce v laboratóriu s malou šancou na úspech,
alebo bombu?
Asi by ste si vybrali bombu.
Je to pravda hlavne preto,
že teoreticky by malo byť dosť jednoduché vytvoriť modifikáciu s opačným účinkom.
Tá by v podstate prepísala už vykonané zmeny.
Ak sa vám nepáčia následky vykonanej zmeny,
môžete teoreticky vytvoriť druhú modifikáciu, ktorá ich zruší.
Dobre, takže ako sme na tom?
Máme schopnosť ľubovoľne zmeniť celý druh.
Mali by sme to spraviť?
Sme teraz bohovia?
To by som asi netvrdila.
Povedala by som však toto:
po prvé, niektorí ľudia už teraz hovoria o tom, ako regulovať túto technológiu.
Zároveň sú tu ľudia, ktorí tvrdo pracujú na poistkách pre túto technológiu,
ako je samoregulácia alebo jej vytratenie po niekoľkých generáciách.
To je skvelé.
Je však potrebné o tejto technológii hovoriť.
Keď zoberieme do úvahy jej podstatu, musí ísť o celosvetovú diskusiu.
Čo ak by ju Keňa chcela použiť a Tanzánia nie?
Kto rozhodne o vypustení modifikovaného druhu, ktorý vie lietať?
Na to vám neviem odpovedať.
Myslím si, že to čo môžeme urobiť,
je úprimne hovoriť o rizikách a výhodách tejto technológie
a byť zodpovední za naše rozhodnutia.
Tým myslím nielen rozhodnutie či ju použiť,
ale aj rozhodnutie nepoužiť ju.
Ľudia majú tendenciu predpokladať,
že to najbezpečnejšie je zachovať status quo.
To však nie je vždy pravda.
Táto technológia má svoje riziká, o ktorých sa musí hovoriť,
ale malária je aktuálny problém a denne zabije 1 000 ľudí.
Snažíme sa s ňou bojovať pesticídami,
ktoré závažne poškodzujú aj iné druhy, vrátane obojživelníkov a vtákov.
Keď budete počas nasledujúcich mesiacov počuť o tejto technológii,
a verte mi, budete o nej počuť, pamätajte na toto.
Môžeme sa báť niečo urobiť,
ale niekedy je horšie keď neurobíme nič.
(potlesk)