Nieśmiertelna wątroba
10-05-2011
... Brulion 25 (1/95): 72-82 (1995) ...
Jedna czwarta ludzkości żyje w raju, nie zdając sobie z tego sprawy. Nieznajomość tego oczywistego faktu wynika z tradycyjnych poglądów na temat lokalizacji tego miejsca gdzieś poza ziemią i poza czasem. Niewątpliwie jednak, znaczna część ludzi nie żyjących od stu lub więcej lat nie miałaby wątpliwości, gdzie się znajduje, gdyby obudziła się w przeciętnym amerykańskim domu. Wygoda codziennego życia, oszałamiające udogodnienia techniczne, estetyka otaczających przedmiotów i rozległy dostęp do mniej lub bardziej wyszukanych form rozrywki – to więcej, niż mogli sobie wyobrazić, myśląc o rozkoszach raju.
Nie oznacza to oczywiście, że wszystko jest już cacy. Szczęście ludzkości byłoby pełne, gdyby uniknąć powolnego zużywania się organizmu - chorób i śmierci, gdyby możliwe było zupełne oderwanie od rzeczywistego, stawiającego ciągle jeszcze opór świata. Gdyby obecny raj udało się przekształcić w raj jeszcze doskonalszy. Żyjąca w obecnym raju część ludzkości skupia się więc coraz bardziej na tych problemach. Marzy o zdecydowanej poprawie kondycji fizycznej własnego gatunku i tworzeniu nie podlegającej uciążliwym ograniczeniom fizykalnym rzeczywistości wirtualnej, w której dosłownie wszystko, co tylko sobie można wymyślić byłoby możliwe. Pierwszemu z wyznaczonych celów służyć ma biologia z medycyną, na które przeznacza się coraz większe środki pieniężne i techniczne, drugiemu zaś rozwój technik neuroelektroniczno - cybernetycznych, służących budowaniu cybernetycznego raju, w którym każdy obywatel cywilizowanego świata mógłby wystąpić w dowolnej bajce, podłączony do potężnego komputera, z elektrodami w mózgu, mięśniach i skórze.
Budowa nowego wspaniałego świata posuwa się jednak do przodu zbyt wolno, aktualna ludzkość jest więc nieco zniecierpliwiona. Przeczuwa, że wszystkie te cuda stać się mogą, niestety, udziałem dopiero przyszłych pokoleń. Sytuacja psychologiczna ludzi początku nowej ery nie jest więc, wbrew pozorom, komfortowa. Wielu ludzi żyje w przekonaniu, że urodzili się przedwcześnie. Boi się raka, wojny atomowej, krachu na giełdzie, wzrostu przestępczości, Chińczyków, dziury ozonowej. Boi się także, że zabraknie wyobraźni, by w pełni wykorzystać już istniejące możliwości. Poczekalnia do raju przyszłości pełna jest więc frustratów, wariatów, dziwaków, sekciarzy, impotentów, narkomanów, bioenergoterapeutów. Zwolenników tajemniczych energii, psychoanalizy, podejrzanych interesów w Hong-Kongu, bezinteresownej przemocy w Londynie. Każdy z nich żyje jak umie, opanowany obsesją wspaniałej przyszłości, która może go ominąć.
Wizje oczekiwanej przyszłości znaleźć można w cyberpankowych powieściach. Opisywanemu w nich światu niewiele można zarzucić, jeśli chodzi o rozwój techniczny. Psychologiczno-społeczna sytuacja bohaterów tych książek jest jednak nie do pozazdroszczenia. Ich życie jest ponure, pełne okrucieństwa i lęku. W Neuromancerze Williama Gibsona ludzie żyją w świecie przypominającym kosmiczną knajpą z filmu "Gwiezdne wojny". Zaludniają ją różne odbiegające od normy indywidua, stanowiące produkt genetycznej rekombinacji, biotechnologii, mikroelektroniki, chirurgii i wysoko rozwiniętej inżynierii materiałowej. Każdy z bohaterów stanowi dziwaczny konstrukt przyszłościowej medycyny, złożony z różnego rodzaju wszczepów, przeszczepów, plastikowych rurek, i metalowych protez, korzystający z niezliczonej ilości środków psychotropowych i nurzający się w wirtualnym świecie wytworzonym przez potężne komputery, stanowiące własność rządzących globem korporacji. Żaden z nich nie posiada innego celu poza zapewnieniem sobie jak największego dostępu do istniejących dobrodziejstw:
wyspecjalizowanych klinik medycznych (mogących przeprowadzać dowolne reperacje jego powłoki cielesnej), środków psychotropowych i przyjemności korzystania z neuroelektronicznej cyberprzestrzeni wytwarzanej przez potężne komputery. Przedstawiony świat jest brutalny, bohaterowie zaś nie tylko chcą, ale i muszą robić różne rzeczy, uznawane raczej za nieładne, by nie wypaść z gry. Jest to zrozumiałe, jeśli weźmiemy pod uwagą stawką, o jaką gra się toczy. W cyberpankowym świecie utrata życia, posady bądź pieniędzy jest sprawą znacznie bardziej przykrą niż dziś. Utrata posady oznacza wygnanie z raju, śmierć – fizyczną kasacją, której można by uniknąć, utrata pieniędzy zaś - degradacją do roli jeszcze jednego popychacza, starającego się przeżyć, uchronić przez jakiś czas swoje mięso przed rozkładem. Pomiędzy życiem a śmiercią rozciąga się zresztą cały szereg stadiów pośrednich: hodowlani mordercy ninja, fantomy, fantodziewczyny, holokonstrukty nieboszczyków wybuchające aproksymacją śmiechu, odhibernowani bogacze.
O ile świat dawnej S-F wydawał się nam światem tak odległym, że aż nierzeczywistym, o tyle świat cyberpankowy stanowi niepokojące przedłużenie dzisiejszych tendencji. Niektóre fantazje cybernetyczne i medyczne wydają się być już w zasięgu ręki, realizacja innych możliwa będzie przypuszczalnie w stosunkowo nieodległej przyszłości.
Rozwój cybernetyki i mikroelektroniki jest tak oszałamiający, że już wkrótce zapewne umożliwi nam dostęp do przestrzeni wirtualnych, w których przeżywać będziemy mogli jak we śnie (jak na jawie ?) przeróżne przygody: wcielać się w różne postacie, odczuwać dowolne przyjemności w towarzystwie dowolnych osób, podbijać nowe lądy lub nowe galaktyki. Już obecnie programy i urządzenia wywodzące się od różnego rodzaju symulatorów i neurozłączy oferują wiele możliwości w tym względzie.
O ile ten nurt cybernetyki traktować możemy jako jeszcze jedną propozycję w dziedzinie rozrywki, o tyle wizje, które przed nami roztacza biomedycyna dotyczą spraw znacznie poważniejszych.
Hibernacja
Hibernacja polega na okresowym przetrzymywaniu organizmu, bądź jego fragmentów (tkanek, komórek, narządów) w niskiej temperaturze. Hibernację uważać można za udaną, jeśli obiekty biologiczne uprzednio zamrożone uda się odmrozić i przywrócić do normalnego funkcjonowania. Stanowi więc ona czasowe zawieszenie funkcji życiowych pod wpływem niskich temperatur. Jej podstawę stanowi fakt, że wszelkie istotne funkcje organizmu wynikają z reakcji chemicznych, zachodzących w roztworach wodnych. Po zamrożeniu procesy, stanowiące podstawę metabolizmu komórkowego ustają. Powrót do życia po odmrożeniu graniczy w pewnym sensie z cudem. Zaprzecza powszechnemu przekonaniu, że życie to ciągły proces biochemiczny, którego całkowite przerwanie musi być równoznaczne ze śmiercią.
Zdolności hibernacyjne są różne u różnych organizmów. Generalnie rzecz biorąc, czym bardziej skomplikowany plan budowy, tym większe trudności z hibernacją. W warunkach naturalnych hibernacji ulegają różne proste organizmy, a nawet płazy. Znajdowane w lodzie zamrożone żaby odzyskują życie po powolnym odmrożeniu. Spośród procesów obserwowanych w przyrodzie najwięcej cech wspólnych z hibernacją ma tzw. stan życia utajonego (anabioza). Niektóre drobne jednokomórkowe lub nawet wielokomórkowe organizmy potrafią przetrwać w takim stanie stosunkowo długo. Polega on na silnym odwodnieniu (zagęszczeniu) cytoplazmy, tak że reakcje chemiczne zachodzące w komórkach ulegają niezwykłemu spowolnieniu (ale nie zupełnemu zawieszeniu). W stanie anabiozy znajdują się na przykład przetrwalniki bakterii, zarodniki paproci, nasiona roślin. Spośród zwierząt niezwykle długo w stanie anabiozy przetrwać potrafią niesporczaki (Tartigrada), które potrafią odżyć nawet po kilkudziesięciu latach przebywania w stanie silnego zasuszenia.
Zwierzęta ciepłokrwiste (ptaki i ssaki) nie wykazują zdolności do hibernacji. Mimo, iż doświadczenia z hibernacją dorosłych osobników nie udają się, możliwe jest zamrażanie zarodków bądź komórek rozrodczych. Stosowane jest ono powszechnie w przypadku spermy wielu zwierząt hodowlanych. Komórki rozrodcze zwierząt przechowywać można w temperaturze ciekłego azotu przez bardzo długi czas, a następnie, po rozmrożeniu, używać do inseminacji bądź eksperymentów związanych ze sztucznym rozrodem.
Pojawiają się też coraz większe możliwości przechowywania różnych innych tkanek zwierzęcych, a nawet ludzkich w bardzo niskich temperaturach. Umożliwia to tworzenie banków tkanek dla celów medycznych, weterynaryjnych bądź doświadczalnych.
Główny problem z hibernacją skomplikowanych ciał biologicznych polega na tym, że ulegają one częściowemu zniszczeniu w trakcie zamrażania, na skutek tworzenia się kryształków lodu, rozsadzając ważne struktury submikroskopowe komórek i tkanek. Być może kiedyś uda się tą trudność przełamać, tym bardziej, że wiadomo, iż niektóre substancje (np. glicerol) zapobiegają w znacznym stopniu uszkodzeniom tego typu. Dla powodzenia przedsięwzięcia duże znaczenie może mieć opracowanie doskonalszych procedur hibernacyjnych (dokładne określenie ciśnienia, temperatury, czasu zamrażania itp.).
Klonowanie
Klonowanie to powielanie identycznych planów budowy. Umożliwia ono wytwarzanie większej liczby nie różniących się między sobą pod względem biologicznym osobników. Zbiór takich indywiduów nazywamy klonem. Z przyrodniczego punktu widzenia klon jest bliższy jednemu osobnikowi niż populacji złożonej z różniących się pod pewnymi względami osobników jednego gatunku.
Dane, jakimi dysponujemy w tej chwili wskazują na to, że klonowanie człowieka będzie kiedyś możliwe. Oznacza to, że technicznie osiągalne będzie wytwarzanie pewnej liczby kopii danego osobnika na drodze eksperymentalnej. Pisząc o identycznych kopiach mam na myśli identyczność pod względem podstawowych parametrów biologicznych takich jak zespół genów, budowa wewnętrzna i zewnętrzna, pewne podstawowe cechy charakteru, zbiór instynktownych zachowań. Nie będzie to przypuszczalnie oznaczało, że sklonowani ludzie będą identyczni pod względem psychicznym. Trudności, jakie piętrzą się w tej chwili przed eksperymentatorami mają charakter głównie techniczny i mogą być za jakiś czas do ominięcia.
Obecnie można bez większego trudu klonować niektóre zwierzęta (od bardzo prostych bezkręgowców po żaby) i większość roślin. Tym łatwiej klonować dany organizm, im większe zdolności do regeneracji wykazuje. W przypadku różnych organizmów stosuje się ponadto różne metody klonowania. U żab materiałem wyjściowym są komórki jajowe, składane przez samice w postaci tzw. "skrzeku". Z każdej z nich wydłubuje się jądro komórkowe, a na jego miejsce wszczepia jądro komórki innej tkanki, np. nabłonkowej, pochodzącej od osobnika, którego chcemy powielić. Liczebność tworzonego klonu zależy jedynie od liczby takich operacji. Jeśli do stu komórek jajowych wstawimy jądra komórkowe jakiegoś osobnika (dawcy), otrzymamy sto sklonowanych żab, identycznych z dawcą. Zanim to jednak nastąpi, musimy pobudzić tak spreparowane jaja do rozwoju, poczekać aż rozwiną się kijanki, te zaś przeobrażą się w młode żabki.
W przypadku roślin klonowanie stanowi już nawet jedną z coraz powszechniej stosowanych technologii, szczególnie w ogrodnictwie. Fragmenty tkanek danego osobnika, lub nawet pojedyncze jego komórki przeszczepia się na odpowiednie pożywki, przez pewien czas na nich hoduje, następnie zaś indukuje odpowiednimi hormonami przekształcanie się sztucznie hodowanych tkanek w młode roślinki, identyczne z rośliną wyjściową, a więc tą, z której pobrano tkanki do hodowli. Obecnie trwają prace nad klonowaniem zwierząt hodowlanych. Gdy dowiecie się z gazet o sukcesie w klonowaniu myszy, bydła, trzody bądź ptactwa (*), pomyślcie, że klonowanie człowieka jest już technicznie osiągalne.
Manipulacje rozrodem
W chwili obecnej dostępna jest cała gama technik umożliwiających manipulowanie rozrodem zwierząt wyższych. Możliwe jest przeprowadzanie zapłodnienia in vitro, poza organizmem matki, hodowanie zarodków w ciele matki zastępczej, przewożenie zarodków na duże odległości, hibernowanie komórek rozrodczych i zarodków, manipulowanie płcią itp.
Spośród wymienionych możliwości, prawie wszystkie znalazły już zastosowanie w eksperymentalnym rozrodzie człowieka, budząc zresztą duże kontrowersje i wątpliwości. Jeśli eksperymenty na tym polu będą nadal kontynuowane, część zabiegów "hodowlanych" wejdzie na dobre do praktyki medycznej. Wymagało to będzie specjalnych uregulowań prawnych i przedefiniowania wielu pójść, co do których znaczenia nie mieliśmy dotąd najmniejszych wątpliwości. Dla przykładu: czy matką jest kobieta, która dała jedynie komórkę jajową do zapłodnienia, czy też ta kobieta, która użyczyła zapłodnionej in vitro komórce swojej macicy, nosiła płód przez dziewięć miesięcy w swoim brzuchu, a następnie urodziła (a może nawet wykarmiła) niemowlę?
Jednym ze skutków rozwoju metod in vitro w rozrodzie człowieka będzie możliwość uzyskania określonej płci potomstwa "na zamówienie". W dalszej nieco perspektywie można przewidzieć, że metody sterowania płcią staną się stosunkowo tanie, a więc ogólnodostępne Obecnie przyroda sama, poprzez genetyczne mechanizmy determinacji płci reguluje wzajemny stosunek ilościowy mężczyzn do kobiet w populacjach Homo sapiens. Wynosi on, jak wiadomo, około 1 : 1, jeśli weźmiemy pod uwagę wskaźnik urodzeń. Trudno powiedzieć, jakim zmianom uległby ten wskaźnik, gdyby ludzkość wzięła kontrolę nad płcią potomstwa w swoje ręce. Weźmy na przykład pod uwagę te kultury, w których tradycyjnie ceni się znacznie wyżej posiadanie męskiego potomstwa, dziewczynki zaś uważa za zbędny, kłopotliwy balast dla rodziców. Sterowanie płcią potomstwa mogłoby doprowadzić więc na wielu obszarach kuli ziemskiej do interesujących zaburzeń w sferze społecznoobyczajowo - politycznej. Ostatecznym skutkiem "postępu" w dziedzinie określania płci potomstwa byłoby ręczne sterowanie stosunkiem płci w społeczeństwie przez polityków (prawników, szamanów, kapłanów etc.) bądź stabilizacja wynikająca z zadziałania mechanizmów rynkowych (podaży i popytu).
Hodowla tkanek i narządów
Trwają zaawansowane prace nad hodowlą komórek, tkanek i narządów w warunkach sztucznych, na specjalnie przygotowanych pożywkach. Hodowla ważnych organów wewnętrznych zwierząt i człowieka, a szczególnie ich "klonowanie" wydaje się sprawą bardzo odległą, nie wiadomo czy wykonalną. Jest jednak o co walczyć. Możliwość utrzymywania przy życiu, w sztucznych warunkach niektórych ważnych organów ludzkich (serc, nerek itp.) rozwiązałaby kwestię oczekiwania na potrzebny do transplantacji organ. Dzisiaj osoba oczekująca na przeszczep oczekuje tak naprawdę na to, by w stosunkowo niewielkiej odległości od szpitala nastąpiło jakieś nieszczęście (wypadek samochodowy, krwawa bójka). Organ uzyskany od niezdolnego do dalszego życia dawcy przewożony jest bardzo szybko na miejsce operacji i po przeprowadzeniu licznych testów może być wszczepiony osobie oczekującej.
Alternatywnym rozwiązaniem, obok hodowli in vitro pobranych wcześniej organów byłoby utrzymywanie ich w stanie zamrożenia aż do chwili, gdy będą potrzebne. W jednym i w drugim przypadku możliwe byłoby tworzenie banków narządów. Ich istnienie umożliwiłoby lepsze gospodarowanie poszukiwanymi "częściami zamiennymi" i większe uniezależnienie od zdarzeń bądź co bądź przypadkowych. Technicznie możliwe jest już dziś hodowanie komórek i tkanek. W obecnej chwili możliwe jest hodowanie przez stosunkowo krótki czas wielu tkanek zwierzęcych i ludzkich (tkanek nabłonkowych, limfocytów, komórek nerwowych). Hodowle takie stosowane są w wielu laboratoriach genetycznych i biochemicznych w celach badawczych, bądź diagnostycznych (np. hodowle limfocytów do badań cytogenetycznych). Główny problem stanowi "unieśmiertelnienie" takich hodowli, by prowadzone być mogły przez dowolnie długi czas, by nie umierały. W niektórych, rzadkich jednak przypadkach nieśmiertelne linie komórkowe zostały otrzymane, np. ludzkie komórki HeLa, pochodzące z guza narządów rodnych nieżyjącej już dziś kobiety (HeLa to jej inicjały).
Całkiem możliwe wydaje się nawet hodowanie wołowiny, wieprzowiny bądź kurzej wątróbki w warunkach sztucznych, poza organizmem zwierzęcym. Walory smakowe i opłacalność takiego przedsięwzięcia to już zupełnie inna sprawa.
Przeszczepy narządów i tkanek
Główne problemy transplantologii to: podaż organów, kosztowność zabiegów i złamanie barier immunologicznych (odpornościowych) utrudniających przyjęcie przeszczepu. Dwa ostatnie problemy mają charakter wyłącznie techniczny. Gorzej z podażą. Sprawa pozyskiwania organów do przeszczepienia budzi wiele wątpliwości o charakterze etycznym i prawnym. Prowadzone są więc prace nad hodowaniem narządów w warunkach sztucznych oraz nad zastąpieniem narządów ludzkich zwierzęcymi o podobnych parametrach (np. serce małpy lub świńska zastawka).
Innym wyjściem jest wszczepianie narządów sztucznych. W tej ostatniej dziedzinie zaznacza się pewien postęp (sztuczne zastawki, stymulatory, elementy układu krwionośnego, kostnego bądź pokarmowego itp.). Rozwój produkcji sztucznych narządów i tkanek zależeć będzie od rozwoju mikroelektroniki i inżynierii materiałowej. Sztuczne organy, wyprodukowane z materiałów o odpowiednich właściwościach nie będą wywoływały reakcji odpornościowych organizmu, zniknie więc kwestia odrzucania przeszczepów, stanowiąca istotny problem transplantologii. Z powodu odrzucania przeszczepów wiele udanych pod względem wykonawczym zabiegów nie przynosi oczekiwanych skutków (operacja się udała, pacjent umarł). Do niewątpliwych osiągnięć w dziedzinie medycznej inżynierii materiałowej należy wymienić znaczne postępy w pracach nad sztuczną krwią, opracowanie doskonałych klejów tkankowych, umożliwiających łączenie tkanek bez użycia igieł i nici oraz produkcją coraz doskonalszych protez różnego typu.
Manipulacje genetyczne
Inżynieria genetyczna umożliwia już dzisiaj wytwarzanie nie istniejących w przyrodzie form wirusów, bakterii bądź drożdży na drodze przenoszenia genów z jednej komórki do innej. W tej chwili wykorzystuje się na skalą półprzemysłową specjalnie "skonstruowane" szczepy bakterii (np. w biologicznych oczyszczalniach ścieków). Otrzymano szczepy bakterii i drożdży z wbudowanymi genami zwierząt i człowieka: np. z genami kodującymi ludzką insuliną (hormon trzustki), hormony sterydowe (kortyzon, hydroksykortyzon, estradiol, testosteron i in.), bądź interferony (naturalne, wytwarzane przez komórki czynniki antywirusowe).
Istnieją ciągle duże trudności z przenoszeniem materiału genetycznego (genów) do organizmów wielokomórkowych. Coraz częstsze są jednak przypadki tzw. zwierząt transgenicznych, posiadających geny przeniesione z innych organizmów. Wyhodowano np. wielkie myszy z genami kodującymi hormony wzrostu szczura, możliwe będzie prawdopodobnie wyhodowanie krów bądź owiec dających mleko wzbogacone w ludzkie białka. Manipulacje tego typu, aby zakończyły się powodzeniem prowadzone być muszą na poziomie jednej lub kilku komórek: plemnika, komórki jajowej, zygoty, bądź zarodka. Nie wydaje się możliwe, by organizm dorosły, składający się z bilionów komórek mógł być kiedykolwiek poważnie, całościowo zmodyfikowany na drodze genetycznej.
Uważa się, że w najbliższym czasie możliwe będzie modyfikowanie materiału genetycznego zawartego w niektórych komórkach ludzkich w celach leczniczych: tzw. terapia genowa. Będzie ona miała na celu "wymianę" wadliwie działających genów na geny nieuszkodzone, co stanowić może drogę uniknięcia wielu groźnych schorzeń dziedzicznych. Obecnie podejmowane są próby leczenia na tej drodze tzw. anemii (niedokrwistości) sierpowatej, wywołanej wadliwym genem kodującym hemoglobiną. Ta ciężka wada rozpowszechniona jest w basenie Morza Śródziemnego oraz wśród afrykańskich murzynów. Wraz z murzynami zawędrowała też do Ameryki. Krwinki czerwone (erytrocyty) osób chorych mają nieprawidłowy, sierpowaty kształt i nie są zdolne do przenoszenia wystarczającej ilości tlenu. Okazuje się, że technicznie możliwe jest wyizolowanie ze szpiku kostnego osób chorych komórek krwiotwórczych (erytroblastów), genetyczne ich zmodyfikowanie i wszczepienie z powrotem do ustroju. Naprawione komórki produkować mogą normalne, dobrze funkcjonujące erytrocyty.
Udział osób z wadami genetycznymi wzrasta stopniowo w populacjach ludzkich, szczególnie tam, gdzie postęp cywilizacyjny umożliwia przeżycie mniej lub bardziej upośledzonych osobników. Często osoby z dziedziczonymi upośledzeniami dość dobrze radzą sobie w życiu dzięki rozwojowi medycyny, techniki i opieki społecznej. Dzięki temu mogą pozwolić sobie na posiadanie potomstwa, które najczęściej także obarczone jest wadami genetycznymi. Przez tysiące lat istnienia człowieka osobniki obarczone wadami genetycznymi eliminowane były przez dobór naturalny, nie dochodziło więc do akumulacji szkodliwych genów w obrębie puli genowej gatunku. Naszą sytuację genetyczną pogarsza jeszcze fakt, że liczba czynników mutagennych (a więc uszkadzających materiał genetyczny) w środowisku zwiększa się nieustannie w związku z niekontrolowanym nadal "wzrostem i rozwojem" technologicznoprodukcyjnym świata. Pojawia się więc groźba stopniowej, genetycznej degradacji naszego gatunku. Terapia genowa stanowić może więc w przyszłości jeden ze środków poprawy spadającej kondycji biologicznej gatunku Homo sapiens.
Wiele osób boi się, że postępy inżynierii genetycznej doprowadzą do powstania jakiś "potworów", koszmarnych mieszańców ludzko-zwierzęcych lub zwierzęco-zwierzęcych. Obawy tego typu są w najwyższym stopniu nieuzasadnione. Uzyskiwanie odległych mieszańców, daleko posunięte modyfikacje genetyczne, konstruowanie zupełnie nowych gatunków na sztucznej drodze możliwe są tylko w przypadku roślin. Z tego, co nam dzisiaj wiadomo, możliwości modyfikowania określonego gatunku zwierzęcia wyższego są bardzo ograniczone. Sprowadzają się do drobnych zmian zewnętrznych bądź wewnętrznych (głównie fizjologicznych), nie mogą zaś doprowadzić do większych zmian planu budowy zwierzęcia.
Chociaż już dziś można tworzyć hybrydy (mieszańce) pomiędzy różnymi formami zwierzęcymi i roślinnymi, nic nie wskazuje na to, by twory te mogły egzystować na poziomie wyższym od komórki. Od dawna w celach eksperymentalnych produkuje się na przykład połączenia komórek ludzkich z mysimi. Takie hybrydy ludzko-mysie żyją jednak stosunkowo krótko. Przejawiają ponadto jedną, dość ciekawą właściwość: poprzez odrzucanie ludzkich chromosomów w kolejnych podziałach przekształcają się po pewnym czasie w komórki mysie. Nie udało się więc wyhodować myszoluda, ale za to znaleziono co innego. Dzięki eksperymentom z takimi właśnie komórkami udaje się mapować ludzkie geny, co ma olbrzymie znaczenie dla rozwoju genetyki człowieka. Jak wskazują na to liczne badania, możliwe jest nawet uzyskiwanie (na poziomie pojedynczej komórki) jeszcze dziwniejszych połączeń. Uzyskano na przykład hybrydy ludzko-słonecznikowe i ludzko-tytoniowe. Te bardzo krótko żyjące komórki uzyskano przez połączenie roślinnych, pozbawionych ściany komórek (tzw. protoplastów) z plemnikiem ludzkim. Badacz, który opisał przytaczane eksperymenty nie podał w swojej pracy dokładnie, skąd wziął plemniki, choć dokładnie opisał skąd wziął komórki roślinne. Powstaje więc podejrzenie, że osobiście próbował się skrzyżować z tytoniem i słonecznikiem. Niestety, nic z tego nie wyszło. Swoją drogą, czy to nie byłoby piękne: krzyżówka nałogowego palacza tytoniu z tytoniem, palacza haszyszu z konopiami indyjskimi, wielbiciela orzeszków ziemnych z orzeszkiem ziemnym, lub pijaka z drożdżem?.
Przedłużenie życia
Możliwości przedłużania życia ludzkiego są coraz większe Jeśli prawdą jest, że starzenie się i śmierć spowodowane są powolnym zużywaniem się organizmu, to wszystkie wyżej wymienione techniki powinny umożliwić znaczne przedłużenie życia ludzkiego. Przeszczepy, wszczepy "świeżych" młodych tkanek (na przykład embrionalnych komórek nerwowych do mózgu osób cierpiących na niektóre postępujące choroby centralnego układu nerwowego), sztuczne narządy itp. umożliwiałyby wymianę części zużytych na nowe. Wydaje się jednak, że główny problem ze starzeniem się polega na czymś innym: śmierć indywiduum jest w pewien sposób zakodowana w materiale genetycznym. Stanowi więc część programu biologicznego. Poszukiwanie genów warunkujących starzenie i śmierć stanowi jeden z istotnych składników badań genetycznych.
Od dość długiego czasu wiadomo na przykład, że ludzkie komórki zaprogramowane są na kilkadziesiąt podziałów komórkowych. Gdy wyczerpią swój limit - umierają. Pewne nadzieje budzi fakt, że niektóre ludzkie linie komórkowe potrafią w warunkach hodowli in vitro odrzucić ten program, a więc osiągnąć "nieśmiertelność". Istnieje też naturalna nieśmiertelna linia komórek - są to komórki szlaku płciowego. Dzięki nim osobniki wprawdzie wymierają, ale gatunek trwa.
Ostatnio odkryto jedną z przypuszczalnych przyczyn takiego stanu rzeczy. Starzenie się i śmierć komórek somatycznych (soma- ciało) spowodowane są stopniowym skracaniem zakończeń chromosomów (telomerów) "utrzymujących" chromosomy w całości. Mechanizmy prowadzące do tego skracania są takie, że po każdym podziale komórkowym telomery chromosomów stają się nieco krótsze - aż do zupełnego zaniku. Chromosomy bez telomerów rozpadają się, a rozpadowi temu towarzyszy rozpad programu genetycznego komórki i jej śmierć. Komórki somatyczne nie posiadają mechanizmu przedłużania telomerów, który mógłby zrównoważyć niszczący wpływ podziałów. Linie komórkowe, które są nieśmiertelne, posiadają specjalny enzym, przedłużający telomery, nazwany telomerazą. "Leczy" on telomery (chromosome healing) i umożliwia nieograniczoną liczbę podziałów.
Skoro istnieją linie komórek somatycznych, które się unieśmiertelniły w pewnym momencie hodowli, można wysnuć wniosek, że komórki budujące ciało nie tracą bezpowrotnie zdolności syntetyzowania telomerazy. Musi istnieć jakiś mechanizm blokujący geny kodujące telomerazę, który nie działa w komórkach szlaku płciowego i może w pewnych warunkach ulec usunięciu z komórek somatycznych.
Co by było, gdybyśmy nauczyli się odblokowywać geny kodujące telomerazę np. jakimś środkiem farmakologicznym ? Podobno ostatnio "Gazeta Wyborcza" na pierwszej stronie podała wiadomość, iż jedna z amerykańskich firm farmakologicznych podejmuje się już produkcji takiego specyfiku. Wiadomość nie powiem - ciekawa, ale jakby przedwczesna. Pomijając inne sprawy: najlepiej poznanym efektem unieśmiertelnienia jakiejś somatycznej linii komórkowej jest guz(nowotwór).
Biotechnologia
Prawie wszystko, co przedstawiłem powyżej stanowi przedmiot zainteresowań biotechnologii - dziedziny wykorzystującej osiągnięcia nauk biologicznych w celach produkcyjnych. Posługuje się ona rozlicznymi, zapożyczonymi z biologii i inżynierii chemicznej metodami i obejmuje przemysł spożywczy, paszowy, inżynierię chemiczną i materiałową, ochronę środowiska, przemysł farmaceutyczny, rolnictwo, energetykę (tworzenie alternatywnych źródeł energii) i in.
Przemysł biotechnologiczny oparty jest, lub wkrótce już będzie na procesach recyklicznych i surowcach odnawialnych, wymaga stosunkowo mało energii, nie zanieczyszcza środowiska naturalnego i wykorzystuje surowce bezużyteczne i odpady (na przykład śmieci bądź ścieki). Stanowi jedyną rozsądną alternatywę dla brudnych, energochłonnych i wyniszczających zasoby naturalne Ziemi technologii tradycyjnych. Już w chwili obecnej przynosi olbrzymie zyski (np. z produkcji leków), a w przyszłości stanowić może narzędzie ożywiające światową ekonomię.
Ponieważ przemysł biotechnologiczny przynosi wielkie dochody (**), a wykorzystuje organizmy "wyprodukowane" w laboratoriach uczonych, niezbędnym warunkiem jego rozwoju są odpowiednie regulacje prawne, głównie dotyczące praw patentowych. W Stanach Zjednoczonych, kraju przodującym pod tym względem, Sąd Najwyższy uchwalił kolejno: w 1980 roku - prawo do patentowania drobnoustrojów otrzymanych na drodze inżynierii genetycznej, a w 1885 to samo w odniesieniu do roślin bądź ich kultur tkankowych. W 1983 roku National Institute of Health zezwolił na wprowadzanie do środowiska sztucznie otrzymywanych drobnoustrojów (było to uprzednio zabronione).
Znaczenie drobnoustrojów w biotechnologii wynika z kilku podstawowych faktów:
- tylko dla nich opracowano wydajne metody manipulacji genetycznych,
- namnażają się bardzo szybko i wykazują wysoką produkcją
- wykazują rzadkie właściwości syntetyczne: posiadają zdolność produkcji wielu unikalnych substancji (np. antybiotyków)
Oto przykłady:
Manipulacje genetyczne i zabiegi hodowlane doprowadziły na przykład do tego, że używany obecnie w produkcji penicyliny szczep Penicillum chrysogenium produkuje ponad 10 000 razy więcej niż szczep odkryty i wyizolowany przez Fleminga. To tak, jakby w ciągu kilkudziesięciu lat otrzymano 10 000 zwiększenie wydajności w produkcji ziemniaków, zbóż lub wołowiny. Wyobraźmy sobie np. wydajność nie 40, ale 400 000 q z hektara (przypominam: 1q=100kg), albo świnię, która przybiera na wadze 10 000 razy szybciej niż normalna świnia. Tylko kilka rodzajów mikroskopijnych grzybów produkuje ponad 500 różnych, naturalnych antybiotyków. Promieniowce z jednego tylko rodzaju Streptomyces posiadają zdolność syntetyzowania 2 000 antybiotyków.
Wydajność produkcji białek i innych substancji przez drobnoustroje jest wręcz nieprawdopodobna. Drożdże na przykład są 100 000 razy bardziej efektywne w biosyntezie białka od bydła i ponad 1 000 razy od roślin. Nie ulega więc wątpliwości, że kiedyś będziemy musieli sięgnąć po białko produkowane przez drobnoustroje, albo zginiemy z głodu (białkowego) preferując drogą i niewydajną produkcją roślinnobydlęcą.
Nawet w tak tradycyjnych dziedzinach epoki dymiących kominów jak np. górnictwo, możliwe jest zastosowanie metod biotechnologicznych. W krajach wysoko rozwiniętych (USA, Japonia, niektóre kraje Europy Zach.) drobnoustrojów używa się do odsiarczania węgla i ropy naftowej. Obecnie w wielu miejscach drobnoustroje umożliwiają wydobywanie cynku, miedzi i innych kopalin z rud o bardzo małej ich zawartości. Z rudy uranu zawierającej ok. 0,05% tego pierwiastka można przy pomocy bakterii wydobyć ok 80% uranu.
Niezwykle ważną rzeczą jest to, że rozwój biotechnologii jakiegoś produktu wiąże się zwykle z bardzo szybkim spadkiem jego ceny. Jest to szczególnie ważne w przypadku leków. Cena niektórych antybiotyków i hormonów spadła kilkusetkrotnie w czasie kilku lub kilkunastu lat!. Nic w tym zresztą dziwnego: aby otrzymać 0,005 g somatostatyny (ważnego hormonu podwzgórza) trzeba zużyć przy pomocy tradycyjnej metody 500 000 mózgów owiec. Tą samą ilość hormonu można otrzymać z 10 litrów hodowli bakterii Escherichia coli, odpowiednio zmodyfikowanych na drodze inżynierii genetycznej.
Jak widać, cyberpankowy świat, to świat prawdopodobny. Jego cechą mało przyjemną jest jednak to, że naturalne wymieranie osobników zastąpione zostaje ich eliminacją - wtedy, gdy przestają być przydatni, bądź zaczynają być niewygodni. Znowu okazuje się więc, że raj dostępny jest tylko dla nielicznych. Do tego wszystkiego kryteria naboru do raju (władza + kasa) są zupełnie inne, niż te, o których wspominali dotychczasowi Nauczyciele Ludzkości.
Nawet na fantomatyczne przedłużenie życia nie liczyłbym tak bardzo, ponieważ akurat ta fantazja Gibsona wydaje się najmniej obiecująca. Stanowi unowocześnioną wersją wiary w duchy, które zaczęły nazywać się: holokonstrukty. W każdym razie, jeśli istnieje dziedzina zdolna unieśmiertelnić konkretną osobowość to nie figuruje ona w znanym mi rejestrze sztuk i nauk.
Pozostaniemy więc nadal, jak można przypuszczać, przynajmniej w przeważającej masie, śmiertelni na ciele i umyśle. Wystarczyć nam powinno to, że stanowimy przemijające (lecz na szczęście wymienialne) składniki czegoś znacznie trwalszego: gatunku. Nieśmiertelny człowiek to z biologicznego punktu widzenia twór równie śmieszny i bezpotrzebny jak np. nieśmiertelna wątroba. Wątroba ma być niezawodna a nie nieśmiertelna.
(*) ? to się już stało, niedługo po opublikowaniu tego artykułu
(**) ? w 2002 roku mit olbrzymiej skuteczności i dochodowości
biotechnologicznych gigantów zweryfikował rynek (patrz materiały zawarte w dziale ?rewolucja biotechnologiczna ??)
Kierownik Zakładu Cytologii i Embriologii Roślin
Instytut Botaniki, Uniwersytet Jagielloński
idea i opracowanie: Andrzej Joachimiak