Forskere: Vi er tæt på at skabe kunstigt liv

Kemi beskæftiger sig med døde ingredienser. Biologi med levende.

Sådan har opdelingen i hvert fald traditionelt været, men forskere over hele verden arbejder i øjeblikket på at vække kemien til live. At blande forskellige kemiske stoffer sammen og skabe noget levende.

I de senere år er der gjort en række fremskridt, og flere forskere mener nu, at vi er ved at være tæt på at have skabt kunstigt liv.

»Inden for feltet siger man generelt, at vi er cirka 5-10 år fra at have skabt kunstigt liv. Det, tror jeg, er realistisk,« siger Kate Adamala, som forsker i kunstigt liv ved University of Minnesota i USA og for nyligt gjorde status over forskningsfeltet i et studie.

I Danmark arbejder flere forskere også på at bygge liv op fra bunden, og Aarhus Universitet har netop holdt konference om emnet. 

»Det sker virkelig meget inden for feltet i øjeblikket, og mange forskere rundt omkring i verden arbejder virkelig fokuseret på at skabe kunstigt liv. Men vi mangler stadig nogle helt centrale elementer, før vi har fået skabt liv fra bunden. Men mit bud er, at det kan være realiseret om 5-10 år,« siger Ebbe Sloth Andersen, som er lektor ved Aarhus Universitet og medarrangør af konferencen om kunstig biologi i Aarhus.

Milepæle på vejen mod kunstigt liv

En af de danske pionerer indenfor arbejdet med kunstigt liv professor Steen Rasmussen påpeger også, at vi efterhånden er ved at have overkommet de største bump på vejen mod at sammensætte de rette byggesten til at skabe liv.

»Jeg tror, det er realistisk inden for mindre end 10 år. Men i 2004 sagde jeg også, at vi var cirka 10 år fra at have skabt kunstigt liv. Problemet er, at det simpelthen er svært. Og samtidig er det svært at skaffe penge til forskningen,« siger Steen Rasmussen, som er professor i fysik og centerleder på Center for Fundamental Living Technology (FLinT) på Syddansk Universitet.

På trods af udfordringer har forskerne allerede nået flere milepæle på vejen mod kunstigt liv. Tilbage i 2010 proklamerede den amerikanske kendisforsker Craig Venter faktisk for verdenspressen, at han havde skabt verdens første kunstige liv. Mange andre forskere var imidlertid uenige i påstanden. Der var nemlig tale om levende celler, som ’blot’ fik udskiftet deres arvemateriale med kunstigt DNA – og derefter levede videre som nye organismer.

»Venters arbejde var på mange måder revolutionerende, og han lagde stort set fundamentet for hele forskningsfeltet. Men han skabte ikke liv fra bunden. Han tog ikke noget dødt og gjorde det levende. Han brugte en ubrudt linje af levende celler,« forklarer Kate Adamala.

To tilgange til kunstigt liv

Craig Venter er netop et godt eksempel på, at forskningen i kunstigt liv grundlæggende set kan opdeles i to forskellige lejre:

• Top down: Disse forskere tager udgangspunkt i livet, som vi kender det – altså naturens egne celler. Men de ændrer på cellerne og udskifter deres byggesten med kunstigt skabte ’reservedele’. Jo flere reservedele, der udskiftes, des mere kunstigt bliver resultatet. Craig Venters ’kunstige liv’ fra 2010 tilhører altså denne lejr.
• Bottom up: Disse forskere starter helt fra bunden uden liv. De blander simpelthen ’døde’ ingredienser sammen og forsøger at skabe noget levende og biologisk. Bottom up-forskerne er endnu aldrig lykkedes med at skabe kunstigt liv.

Danske Steen Rasmussen tilhører eksempelvis bottom up-forskerne. I sit laboratorium på Syddansk Universitet blander han forskellige kemiske ingredienser i forsøget på at skabe liv fra bunden – læs mere her.

»Vi har vist, at vi kan have en metabolisme, og vi kan få vores vesikler (det kunstige liv, red.) til at vokse og dele sig. Så livets elementer fungerer enkeltvist, men det største problem er at få det hele til at spille sammen,« fortæller Steen Rasmussen.

Vejen mod kunstigt liv

På sit laboratorium på University of Minnesota i USA kan Kate Adamala også sætte flueben ved en række af de træk, som kendetegner livet, i sine eksperimenter. Hun har bygget en celle med en kunstig skal – cellemembran – som hun har fodret med instruktioner i form af kunstigt DNA.

Inde i cellen har hun imidlertid ’snydt’ ved at stjæle såkaldte ribosomer fra bakterier og placere dem i de kunstige celler. Ribosomer er velkendte byggesten i alle slags levende celler – lige fra mælkebøtteceller til cellerne i din hunds eller din krop.

Man kan betragte et ribosom som en slags fabrik, som sørger for at bygge proteiner ud fra de instruktioner, som står skrevet i vores DNA.

Inde i Kate Adamalas kunstige celler bygger de ’stjålne’ ribosomer altså proteiner ud fra instruktionerne i det kunstige DNA. Og dermed bliver der bygget velfungerende proteiner, som sætter sig og arbejder i membranen på den kunstige celle.

De kunstige celler kan ifølge Kate Adamala også optage føde og vokse. Men de kan endnu ikke dele sig spontant og dermed ikke formere sig – et helt grundlæggende træk ved levende celler. Kun hvis forskerne hjælper de kunstige celler ved praktisk talt at skære dem over, kan de dele sig og formere sig.

»Det er den største mangel og den er vigtig. For at der skal være tale om en reel cellecyklus skal den kunne regulere og dele sig selv. Det kan vores celler ikke, men der er to forskergrupper her i Europa, som er meget tæt på at lykkedes med det,« siger Kate Adamala.

Kunstigt liv med RNA som byggesten

Spørger man lektor Ebbe Sloth Andersen kan Kate Adamalas fremgangsmåde heller ikke karakteriseres som 100 procent kunstigt liv, fordi hun stjæler en central byggesten – ribosomet – fra bakterier.

Han arbejder selv med at skabe kunstigt liv på en helt anden måde, som ikke involverer tyveri fra nogen form for levende cellers byggesten. I stedet forsøger han at bygge kunstigt liv i sit laboratorium ud fra RNA – en byggesten, som minder meget om DNA.

»Vi tror, det er muligt at skabe liv, som udelukkende baserer sig på RNA. Så vi prøver at give vores RNA-molekyler vigtige egenskaber, der kan danne grundlag for liv, såsom selv-samling og selv-kopiering,« forklarer Ebbe Sloth Andersen og tilføjer, at man mener, at RNA kan have været et centralt molekyle for livets oprindelse.

»Det fantastiske ved RNA-molekyler er, at de både kan fungere som enzym og genetisk materiale, og vi arbejder på at få dem til at formere sig effektivt og undergå en form for evolution, der kan skabe forbedrede livsegenskaber.«

Hvornår er noget levende?

Forskerne er enige om, at det kan være svært at vurdere, hvornår noget kunstigt kan anses for at være levende eller ej – den videnskabelige definition af liv er nemlig ikke 100 procent klokkeklar.

Hos den amerikanske rumfartsorganisation NASA lyder definitionen eksempelvis sådan her:

»Livet er et selv-opretholdende kemisk system, som er i stand til darwinistisk evolution.«

»Men ud fra NASA’s definition kan jeg faktisk ikke karakteriseres som levende. Jeg kan ikke opretholde livet af mig selv. Jeg har brug for min mands hjælp, hvis jeg skal bringe livet videre,« påpeger Kate Adamala.

På den måde kan de uklare grænser gøre det svært at blive 100 procent enige om, hvornår forskerne er kommet helt i mål med at skabe kunstigt liv, vurderer hun.

Professor Steen Rasmussen forudser også, at der vil komme videnskabelige slagsmål og debatter i de kommende år, om hvorvidt vi har skabt kunstigt liv eller ej.

»Når de første forskningsgrupper begynder at påstå, at nu har vi skabt kunstigt liv, vil der helt sikkert være andre, som ikke mener, at den er helt hjemme endnu, eller at det måske ikke er kunstigt nok til at kunne kaldes kunstigt liv,« siger Steen Rasmussen.

Hvad med etikken?

Den største motivation for at skabe kunstigt liv er for både Ebbe Sloth Andersen, Steen Rasmussen og Kate Adamala at blive klogere. På hvad liv overhovedet er, og hvordan det kan være opstået. Og på om det kan være opstået på andre planeter.

Men hvad med de etiske perspektiver? Hvilke tanker og bekymringer gør man sig, når man arbejder med at opbygge nyt liv fra bunden?

»Det er helt klart et stort ansvar for os som forskere at tænke over og forholde os til, hvordan den teknologi, vi skaber, kan bruges. De fleste af os har et almindeligt ædelt mål om at gøre os alle sammen klogere med vores forskning, men man er nødt til at tænke på ’dual use’ – om teknologien kan anvendes på en forkert eller uhensigtsmæssig måde,« siger Ebbe Sloth Andersen.

En udbredt bekymring lyder, at forskningen en dag i fremtiden kan ende i en science fiction-lignende situation, hvor det kunstige liv slipper ud i det fri og konkurrerer med – eller skader – eksisterende liv.

»Der er helt klart bekymringer. Bekymringerne hører til et godt stykke ude i fremtiden, for lige nu er der ingen, som er tæt på at arbejde med noget, som vil være robust nok til at overleve i det fri,« siger Kate Adamala.

»Men vi skal nok komme dertil en dag, hvor noget vil kunne overleve i miljøet udenfor laboratoriet. Derfor er vi allerede nødt til at indtænke sikkerheden i vores arbejde nu,« mener Kate Adamala.

Opråb: Politikere bør lave regler nu

Hun har selv grundlagt netværket Build-a-Cell, hvor forskere indenfor syntetisk biologi deler erfaringer og viden, ligesom de diskuterer etik og sikkerhed ved forskningen.

En løsning i forhold til sikkerhed er ifølge Kate Adamala, at man designer sin kunstige celle på en måde, hvor den er afhængig af et særligt stof for at kunne overleve. Et stof, som ikke findes i naturen, og som den kun vil kunne få fingrene i, så længe forskerne sørger for at forsyne den med det.

»Så snart vi er ved at være tæt på at have skabt noget, som kan overleve i det fri, skal vi have det inkorporeret i vores design af cellerne. Så hvis det kunstige liv en dag skulle undslippe laboratoriet og være robust nok til at undgå rovdyr – og det er et stort hvis – så vil det stadig dø, fordi det mangler det særlige stof,« siger Kate Adamala.

Hun opfordrer politikere og lovgivere til allerede nu at begynde at sætte grænser for og regulere forskningen i syntetisk biologi. For lige nu er forskningsfeltet ikke særlig velreguleret, påpeger hun.

»De fleste regeringer har ikke lyst til at opsætte regler, for noget som ikke eksisterer endnu, og det giver som regel også mening. Men i dette tilfælde er lovgivningen nødt til at være foran forskningen, så vi ikke først skal begynde at tænke over, hvad vi gør, når vi står med en kunstig celle,« siger Kate Adamala.

»Så i mit arbejde forsøger jeg at råbe regeringer op og sige; Vær sød at sætte regler op for os, for det er nu, det skal gøres.«

På det mere filosofiske plan er der også forskere, som bekymrer sig over, hvordan kunstigt liv kan påvirke vores verdenssyn, og hvordan vi rent etisk skal forholde os til kunstigt liv. Hvilke rettigheder bør kunstigt liv have, og hvordan skal vi behandle en kunstig livsform?

Atter andre forskere er i fuld gang med at undersøge helt andre perspektiver ved kunstigt liv - nemlig, hvordan forskningen i kunstigt liv kan anvendes mere praktisk. Både i forhold til at skabe nye former for medicin, materialer, grønne løsninger eller hjælpende hænder i rumforskningen.

Det kan du læse mere om i en kommende artikel på Videnskab.dk.