Τα νέα μικρά θαύματα
Με έρευνες που έμοιαζαν να έχουν βγει από τις σελίδες βιβλίων επιστημονικής φαντασίας, οι 1500 επιστήμονες οι οποίοι παρουσίασαν τη δουλειά τους την περασμένη εβδομάδα στο 8ο Ευρωπαϊκό Συνέδριο Βιοτεχνολογίας στη Βουδαπέστη μάς ταξίδεψαν στο αύριο. Ηδη οι εφαρμογές της βιοτεχνολογίας αποτελούν μέρος της καθημερινότητάς μας, αλλά από ό,τι φαίνεται ο συνδυασμός αυτός της επιστήμης και της τεχνολογίας θα παίξει καθοριστικό ρόλο στον τρόπο ζωής μας στα χρόνια που έρχονται. Πολλά και εντυπωσιακά τα επιτεύγματα που παρουσιάστηκαν στο συνέδριο και οι εκπρόσωποι του Τύπου δυσκολευτήκαμε να «ψηφίσουμε» τα καλύτερα. Ιδού ποια συζητήθηκαν περισσότερο
Φίλτρο – ασπίδα πάνω από το ποτήρι μας
Δέντρα τα οποία περιέχουν λιγότερη λιγνίνη και κατά συνέπεια απαιτείται λιγότερη ενέργεια και προκαλείται μικρότερη ρύπανση κατά τη χρησιμοποίησή τους στην παραγωγή χαρτιού, φυτά τα οποία αποταμιεύουν βαρέα μέταλλα απελευθερώνοντας το περιβάλλον απ’ αυτά, χρήση ενζύμων – καταλυτών προς αντικατάσταση τοξικών ουσιών στη βιομηχανία και χρήση αντισωμάτων για τον καθαρισμό του νερού από υπολείμματα οργανικών ουσιών είναι μερικά από τα θαύματα της «πράσινης» βιοτεχνολογίας.
Η αποκατάσταση του μολυσμένου από την εκτεταμένη εκβιομηχάνιση περιβάλλοντος, με τη βοήθεια βιοτεχνολογικών εφαρμογών, αποτελεί έναν από τους περισσότερο αποδεκτούς από το κοινό στόχους της βιοτεχνολογίας. Αλλά και με δεδομένο ότι η αγορά της απορρύπανσης είναι της τάξεως των 240 τρισεκατομμυρίων δραχμών μόνο στην Ευρώπη, οι εταιρείες επενδύουν τεράστια ποσά στην έρευνα βιολογικών συστημάτων τα οποία θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως φάρμακα κατά της ρύπανσης, όπως για παράδειγμα η χρήση μικροοργανισμών για τη διάσπαση τοξικών αποβλήτων. Στο συνέδριο της Βουδαπέστης μια σειρά από εντυπωσιακές αναφορές έδωσε το στίγμα της νέας κατεύθυνσης που έχει λάβει η έρευνα πάνω σε αυτόν τον τομέα καθώς και τις πολλαπλές εφαρμογές της.
Πόσιμο φιλοδοξεί να ξανακάνει το νερό ποταμών μολυσμένων από τοξικούς οργανικούς διαλύτες μια σκοτσέζικη ερευνητική ομάδα χρησιμοποιώντας αντισώματα! Σε μια από τις πιο πολυσυζητημένες παρουσιάσεις, η ομάδα του Ινστιτούτου Ιατρικών Επιστημών του Αμπερντίν έδωσε μιαν άλλη διάσταση στα μόρια τα οποία ως σήμερα θεωρούνταν μόνο μέσο άμυνας ζωντανών οργανισμών, περιγράφοντας πώς τα αντισώματα μπορούν να απαλλάξουν το νερό από επικίνδυνα ζιζανιοκτόνα.
Τα αντισώματα δεν είναι παρά πρωτεΐνες οι οποίες παράγονται από ζωντανούς οργανισμούς σαν ανταπόκριση σε επίθεση εισβολέων. Για παράδειγμα, κάθε φορά που παθαίνουμε μόλυνση από ένα βακτήριο παράγουμε αντισώματα εναντίον του. Η δομή των αντισωμάτων είναι συμπληρωματική ως προς τη δομή κάποιων τμημάτων του βακτηρίου (τα οποία ονομάζονται αντιγόνα) και αυτό έχει ως αποτέλεσμα την πρόσδεσή τους πάνω σε αυτό και στη συνέχεια την απομάκρυνσή του από τον οργανισμό. Η εξειδίκευση των αντισωμάτων για τα αντιγόνα τους είναι τέτοια που θα μπορούσε να παρομοιάσει κανείς τα σύμπλοκα αντιγόνου – αντισώματος σαν το κλειδί με την κλειδαριά. Αυτή ακριβώς την εξειδικευμένη αναγνώριση μεταξύ μορίων εκμεταλλεύθηκε η σκωτσέζικη ερευνητική ομάδα παράγοντας αντισώματα ενάντια στη δραστική ουσία ζιζανιοκτόνου, η οποία καταλήγει συνήθως στα νερά των ποταμών.
Η παραγωγή των αντισωμάτων ήταν όμως το πρώτο μόνο βήμα. Τα αντισώματα είναι «σχεδιασμένα» να λειτουργούν στο συγκεκριμένο περιβάλλον ενός οργανισμού. Οι ερευνητές κατόρθωσαν με βιοτεχνολογικές μεθόδους να πετύχουν τη διατήρηση της ικανότητας του αντισώματος να προσδένεται στο αντιγόνο του και υπό αντίξοες συνθήκες. Σχεδίασαν λοιπόν ένα φίλτρο νερού πάνω στο οποίο είναι προσδεδεμένα τα αντισώματα. Το πέρασμα του μολυσμένου νερού μέσα από αυτό το φίλτρο έχει ως αποτέλεσμα την κατακράτηση του ζιζανιοκτόνου από το φίλτρο και κατ’ επέκταση τον καθαρισμό του νερού. Το μεγάλο πλεονέκτημα αυτού του συστήματος έγκειται στο γεγονός ότι το φίλτρο μπορεί να απαλλαγεί από το φορτίο του και να ξαναχρησιμοποιηθεί, ενώ το επικίνδυνο φορτίο έχει συγκεντρωθεί τόσο πολύ (αρχικά αραιωμένο στον υδάτινο όγκο ενός ποταμού, στη συνέχεια συγκεντρωμένο σε μια φιάλη με όγκο όσο και το φίλτρο), ώστε να μπορεί πλέον να πάρει τον συνηθισμένο δρόμο της καταστροφής των αποβλήτων.
Η εργασία των σκωτσέζων ερευνητών υποστηρίχθηκε από μια αγγλική εταιρεία βιοτεχνολογίας, η οποία, όπως δήλωσε ο διευθυντής της, σκοπεύει να κυκλοφορήσει το φίλτρο στην αγορά μέσα στα επόμενα τρία χρόνια, ενώ παράλληλα θα συνεχιστούν οι προσπάθειες για την κατασκευή φίλτρων εξειδικευμένων στην κατακράτηση άλλων οργανικών ουσιών.
Παρά το γεγονός ότι τέτοιες εφαρμογές της βιοτεχνολογίας είναι αποδεκτές από το κοινό και τις οικολογικές οργανώσεις (ακόμη και ο εκπρόσωπος της Greenpeace ο οποίος παρίστατο στο συνέδριο εξέφρασε την ικανοποίησή του), δεν είναι παρά μέθοδοι θεραπείας ενός άρρωστου περιβάλλοντος, όπως άλλωστε υποδηλώνουν οι όροι bioremediation και biotreatment που χρησιμοποιούνται για να τις περιγράψουν. Το πραγματικό αίτημα του κοινού από τις εταιρείες είναι η εισαγωγή βιοτεχνολογικών μεθόδων κατά την πορεία των βιομηχανικών αντιδράσεων ώστε να αποφεύγεται εξαρχής η μόλυνση του περιβάλλοντος και να γίνεται μικρότερη κατανάλωση ενεργειακών πόρων.
Προς αυτή την κατεύθυνση στρέφεται ένα μεγάλο μέρος των ερευνητικών προσπαθειών και τα αρχικά αποτελέσματα είναι ενθαρρυντικά: καλλιέργεια δέντρων με λιγότερη λιγνίνη ώστε να απαιτείται λιγότερη ενέργεια κατά τη χρησιμοποίησή τους στην παραγωγή χαρτιού, αλλά και να προκαλείται μικρότερη ρύπανση για το περιβάλλον και χρήση ενζύμων (βιολογικών καταλυτών) αντί τοξικών ουσιών στη βιομηχανία αναφέρθηκαν στο συνέδριο. Φυσικά η υιοθέτηση μιας οικολογικής στάσης από τις βιομηχανίες δεν είναι κάτι το οποίο μπορεί να επιτευχθεί άμεσα και η πείρα έχει δείξει ότι ο παράγοντας κόστος είναι ίσως ο ισχυρότερος σε αυτές τις περιπτώσεις. Από ό,τι φαίνεται όμως, η βιοτεχνολογία συνδυάζει το τερπνό με το ωφέλιμο, αφού πάρα πολλές από τις προτεινόμενες βιοτεχνολογικές εφαρμογές στη βιομηχανία φέρονται να έχουν μικρότερο κόστος από τις κλασικές. Εξάλλου, όπως διαβεβαίωναν εκπρόσωποι μεγάλων εταιρειών, η λήψη μέτρων για την προστασία του περιβάλλοντος από τις βιομηχανίες και η διατήρηση ενός καλού οικολογικά ονόματος είναι η καλύτερη διαφήμιση για τα προϊόντα τους, πράγμα το οποίο τις ενθαρρύνει (αναγκάζει;) να υιοθετούν μια «πράσινη» στάση.
Εμβόλια μέσα στη σαλάτα μας
Η μέρα που δεν θα ανησυχούμε για το ποιος θα ποτίζει τα φυτά μας όταν θα είμαστε σε διακοπές και που μια μπανάνα ή μια σαλάτα θα είναι ικανή να μας ανοσοποιήσει ενάντια σε μολυσματικές ασθένειες πλησιάζει. Η βιοτεχνολογία των φυτών αποδεικνύεται άκρως παραγωγική. Μένει να αποδειχθεί και αποδεκτή ηθικώς
Φυτά τα οποία αντέχουν σε συνθήκες ξηρασίας και φυτά – εργοστάσια παραγωγής εμβολίων ήταν από τα εντυπωσιακότερα επιτεύγματα της βιοτεχνολογίας φυτών που παρουσιάστηκαν κατά τη διάρκεια του συνεδρίου και τα οποία έδωσαν το έναυσμα για μια σειρά συζητήσεων ηθικής. Τα πρώτα παρουσίασε ο φινλανδός καθηγητής Τάπιο Πάλβα από το Πανεπιστήμιο του Ελσίνκι. Θα αναρωτιέστε βεβαίως γιατί οι φινλανδοί επιστήμονες αναλώνονται να δημιουργήσουν φυτά τα οποία αντέχουν στην ξηρασία σε μια χώρα όπου το πρόβλημα για τα φυτά είναι οι χαμηλές θερμοκρασίες. Η απάντηση είναι πολύ απλή: οι θερμοκρασίες κάτω του μηδενός (συχνές σε αυτήν τη χώρα) έχουν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία πάγου ανάμεσα στα κύτταρα και την απώλεια νερού από αυτά. Με άλλα λόγια η ξηρασία και ο παγετός σκοτώνουν τα φυτά με τον ίδιον τρόπο.
Για να δημιουργήσει τα ανθεκτικά στην απώλεια νερού φυτά η ομάδα του καθηγητή Πάλβα δανείστηκε τις ικανότητες των μυκήτων οι οποίοι επιβιώνουν σε συνθήκες πλήρους αφυδάτωσης (η μαγιά σε σκόνη δεν είναι παρά αφυδατωμένος μύκητας ο οποίος με την προσθήκη νερού γίνεται μεταβολικά ενεργός). Οι μύκητες οφείλουν την αντοχή τους στην ξηρασία σε ουσίες που ονομάζονται «osmoprotectants» και οι οποίες φέρονται να σταθεροποιούν τις πρωτεΐνες και να προστατεύουν τις μεμβράνες σε καταστάσεις υδατικού στρες. Τα γονίδια της τρεαλόζης, ενός δισακχαρίτη της γλυκόζης με οσμωπροστατευτική δράση στους μύκητες, εισήγαγε σε φυτά καπνού ο καθηγητής Πάλβα και παρατήρησε πως αυτά τα διαγενετικά φυτά ήταν ανθεκτικά τόσο στην αποξήρανση όσο και στον παγετό.
Φυτά που αντέχουν στην ξηρασία
Είναι η πρώτη πετυχημένη προσπάθεια για τη δημιουργία φυτών τα οποία αντέχουν στην ξηρασία παρά τις επίμονες πολυετείς προσπάθειες και οι πιθανότητες χρησιμοποίησής τους από λιγότερο αναπτυγμένες χώρες με ανύπαρκτα εγγειοβελτιωτικά έργα τα κάνει ιδιαιτέρως ελκυστικά. Ωστόσο η αυξημένη παρουσία της τρεαλόζης σε αυτά και η χρήση γονιδίων μικροοργανισμών για την παραγωγή τους δημιούργησε μια σειρά ερωτήματα για το κατά πόσο θα έπρεπε να χρησιμοποιηθούν εκτός εργαστηρίου.
Σε ό,τι αφορά την παρουσία τρεαλόζης σε αυτά τα φυτά, το σύστημα του καθηγητή Πάλβα είναι ιδιαίτερα εξελιγμένο: τα φυτά δεν παράγουν τρεαλόζη παρά μόνον όταν βρίσκονται σε κατάσταση ανάγκης. Η παραγωγή της τρεαλόζης βρίσκεται κάτω από τον έλεγχο ενός μοριακού διακόπτη ο οποίος «ανοίγει» και επιτρέπει τη σύνθεσή της μόνον όταν το φυτό υποφέρει από ξηρασία και όχι σε κανονικές συνθήκες. Στη συνέχεια, όταν οι συνθήκες γίνουν καλύτερες, όχι μόνον παύει η σύνθεση της τρεαλόζης αλλά η ήδη υπάρχουσα αποικοδομείται.
Οσο για την παρουσία γονιδίων μικροοργανισμών σε φυτά τα οποία μπορεί να καταναλωθούν, το γεγονός προκάλεσε ατελείωτες συζητήσεις με ισχυρά επιχειρήματα από κάθε πλευρά. Οι ερευνητές υποστήριξαν ότι η παρουσία οσμωπροστατευτικών ουσιών στα φυτά μπορεί να είναι και ενδογενής (το σπανάκι παράγει βεταΐνη και οι άγριες πατάτες ήταν ανθεκτικές στον παγετό αλλά έχασαν την ικανότητά τους με τις διασταυρώσεις για την παραγωγή νέων ποικιλιών), ενώ ο εκπρόσωπος της Greenpeace υποστήριξε ότι παρά το γεγονός ότι ούτε το DNA του γονιδίου ούτε η τρεαλόζη είναι καθαυτό επικίνδυνα, το να βλέπουμε τα διαγενετικά φυτά ως φυτά στα οποία έχει προστεθεί κάποιο γονίδιο είναι μια απλοποιημένη θεώρηση του θέματος και ότι ποτέ δεν θα είμαστε σε θέση να εξασφαλίσουμε το αν οι επιπλέον ιδιότητες τους δεν δίνουν στα φυτά αυτά τέτοια πλεονεκτήματα έναντι των άλλων ώστε να τα κάνουν επικίνδυνα για την ισορροπία των οικοσυστημάτων.
Λιγότερες επιθέσεις δέχθηκε ένας από τους διευθύνοντες μιας μικρής αγγλικής εταιρείας βιοτεχνολογίας, ο δόκτωρ Ουίλιαμ Χάμιλτον, ο οποίος ανακοίνωσε την παρασκευή εμβολίων ενάντια σε ιούς θηλαστικών από τα φυτά με έναν πολύ πρωτότυπο τρόπο. Τα φυτά χρησιμοποιούνται ως εργοστάσια παραγωγής εμβολίων αφού προσβληθούν από έναν ιό (των φυτών φυσικά!) ο οποίος όμως φέρει στην επιφάνειά του ένα τμήμα άλλου ιού ο οποίος προσβάλλει θηλαστικά. Αφού αφεθεί να πολλαπλασιαστεί και να εποικίσει το φυτό, ο ιός παραλαμβάνεται με μιαν απλή διαδικασία καθαρισμού και χρησιμοποιείται ως εμβόλιο όπως έχει! Η δράση του ως εμβολίου εξασφαλίζεται από το γεγονός ότι το φερόμενο στην επιφάνειά του τμήμα του ιού των θηλαστικών προκαλεί την παραγωγή αντισωμάτων εναντίον του
Εμβόλιο παρασκευασμένο με αυτόν τον τρόπο ενάντια στον ιό της εντερίτιδας των μινκ είχε αποτέλεσμα την προστασία των ζώων από την επίθεση του ιού και η εταιρεία έχει ήδη δρομολογήσει την παρασκευή εμβολίων εναντίον ανθρώπινων ασθενειών. Προτού όμως να μπορέσει να τα διοχετεύσει στην αγορά, η εταιρεία είναι υποχρεωμένη να τεκμηριώσει πειραματικά το ότι οι ιοί των φυτών (οι οποίοι αποτελούν μέρος του εμβολίου) δεν προσβάλλουν τους ανθρώπους. Τα προφανή επιχειρήματα ότι ποτέ στην ιστορία δεν έχει υπάρξει παράδειγμα προσβολής θηλαστικών από ιούς φυτών και ότι τρώμε κάθε μέρα ιούς φυτών στις σαλάτες μας δεν είναι αρκετά για να πείσουν τους νομοθέτες για την ασφάλεια των εμβολίων. Οι ιθύνοντες της εταιρείας όμως είναι τόσο αισιόδοξοι για την έκβαση των πειραμάτων τους ώστε όχι μόνο δεν σταματούν τις προσπάθειές τους αλλά τις επεκτείνουν χρησιμοποιώντας ως εργοστάσια παραγωγής εμβολίων φυτά των οποίων οι καρποί καταναλώνονται, ελπίζοντας να μας εμβολιάζουν καθώς απολαμβάνουμε τη σαλάτα μας.
