Előadásom témája az önző gén,
de előbb elmesélek egy rövid történetet.
20 éve Anthony James biológust megszállta a gondolat,
hogy olyan szúnyogokat állítson elő,
amelyek nem terjesztik a maláriát.
Ragyogó ötlet volt, és szinte teljes kudarc.
Egyfelől, kiderült, hogy elég nehéz
maláriának ellenálló szúnyogot létrehozni.
Jamesnek idővel – csak pár éve – ez úgy sikerült,
hogy a maláriaélősködők életben maradását
akadályozó géneket juttatott be a szúnyogba.
De ebből egy másik gond keletkezett.
Most, hogy megvolt a maláriának ellenálló szúnyog,
hogyan érhetjük el, hogy a maláriahordozó szúnyog helyébe lépjen?
Több lehetőség van rá.
Az A terv szerint kitenyésztünk egy csomó,
génsebészetileg létrehozott új szúnyogot,
szabadon engedjük őket,
s reménykedünk, hogy génjeiket továbbadják.
Az volt a bökkenő, hogy ennek elérésére
a meglévőknél pont tízszer több szúnyogot kellene szabadon engedni.
A faluban meglévő 10 000 szúnyog mellé
még százezret kiengedni?
Képzelhetik,
hogy a falusiaknak nagyon nem tetszett a stratégia.
(Nevetés)
Aztán, 2015 januárjában Anthony James kapott egy emailt
Ethan Bier biológustól.
Bier azt írta, hogy ő és Valentino Gantz, a végzős diákja
rábukkant egy eszközre, amely nemcsak azt garantálja,
hogy egy bizonyos genetikai jellegzetesség öröklődjön,
hanem elképesztő gyorsaságú terjedését is.
Ha igazuk van, a probléma,
amelyen ő és James már 20 éve dolgoznak, meg van oldva.
Ellenőrzésként két szúnyogba bejuttatták a maláriaellenes gént,
és az új eszközt, az önző gént is.
Az önző gént rögtön elmagyarázom.
Úgy intézték, hogy bármely szúnyog,
amely maláriaellenes gént örökölt,
nem fehér szemű, mint rendesen, hanem vörös szemű lett.
Ezt főként kényelmi szempontból tették,
hogy ránézésre el tudják dönteni, melyik milyen.
Fogtak tehát két vörös szemű maláriaellenes szúnyogot,
berakták őket egy dobozba másik 30, fehér szemű mellé,
s hagyták őket szaporodni.
Két nemzedék alatt ezek 3800 unokát hoztak létre.
De nem ez a meglepő!
A meglepő rész a következő:
feltéve, hogy csak két vörös szemű szúnyoggal
s 30 fehér szeművel kezdtünk,
többségében fehér szemű utódokra számítanának.
Mikor James kinyitotta a dobozt,
mind a 3800 szúnyog vörös szemű volt.
Amikor Ethan Biert erről kérdeztem,
olyan izgatott lett, hogy úgyszólván üvöltözött a telefonba.
Azért, mert ha csak vörös szemű szúnyogunk van,
ez kikezdi a mendeli öröklési szabályokat,
azaz a biológia talpkövét.
Dióhéjban a lényeg.
A mendeli genetika szerint amikor a hím s a nőstény párosodik,
az utód mindkét szülője DNS-ének felét örökli.
Tehát, ha eredeti szúnyogunk aa volt, és az új szúnyogunk aB,
ahol B a maláriaellenes gén,
az utódok négyféle permutációja lehetséges:
aa, aB, aa, Ba.
Az új önző génnel ezek helyett
valamennyi aB lesz.
Biológiailag ez nem történhetne meg.
Hát akkor mi történt?
Először is, az történt,
hogy 2012-ben megjelent a CRISPR nevű génszerkesztő eszköz.
Talán önök közül sokan hallottak róla,
így elég annyit mondanom, hogy a CRISPR-rel a kutatók könnyen,
nagyon pontosan és gyorsan szerkeszthetik a géneket.
Ezt úgy éri el, hogy igába fogja a baktériumokban már létező mechanizmust.
Az olló szerepét egy fehérje játssza,
ez vágja el a DNS-t,
az ollót pedig egy RNS-molekula irányítja
a genom általunk kívánt pontjára.
Az eredmény: a génekre szabott szövegszerkesztő.
Egy teljes gént kivehetünk, betehetünk,
vagy a gén egy betűjét is szerkeszthetjük.
Ezt majdnem minden fajnál megtehetjük.
Korábban már mondtam, hogy az önző génekkel eleve két gond van.
Az első, hogy nehéz megbütykölni a szúnyogot,
hogy malária-ellenálló legyen.
A CRISPR-nek hála, ez mára megoldódott.
De a másik gond logisztikai jellegű.
Hogy terjeszthetők el a tulajdonságok?
Itt jön a csavar.
Pár éve Kevin Esvelt harvardi biológus
azon agyalt, hogy mi lenne,
ha a CRISPR nemcsak az új gént juttatná be,
hanem a vágást és beillesztést végző mechanizmust is.
Más szavakkal: mi lenne, ha a CRISPR saját magát is lemásolná és beillesztené?
Ez lenne a génszerkesztés örökmozgója.
Így is történt.
Az Esvelt által létrehozott önző CRISPR-gén
nemcsak azt garantálja, hogy a tulajdonság továbbadódjon,
hanem ha ezt csíravonal sejtekben alkalmazzuk,
akkor ez automatikusan másolja és beilleszti
az új gént minden egyed mindkét kromoszómájába.
Ez olyan, mint az általános keresés + csere,
vagy tudományosan: a heterozigótás tulajdonság homozigótás lesz.
Mit jelent ez?
Először is azt, hogy van egy nagyon hatékony,
ám elég hátborzongató új eszközünk.
Mostanáig az, hogy az önző gének nemigen működnek,
valahogy megnyugtatólag hatott.
Amikor belepiszkálunk egy szervezet génjeibe,
evolúció szempontjából kevésbé rátermett lesz.
Úgyhogy a biológusok bármilyen muslicát gond nélkül
elő tudnak állítani.
Ha valamelyik kiszabadulna, a természetes kiválasztódás végez vele.
Az önző gén esetében az a lényeges és ijesztő,
hogy ez már mind nem igaz.
Tegyük föl: a kérdéses tulajdonság nem hátrányos evolúciós szempontból,
mint pl. ha egy szúnyog röpülésre képtelen.
A CRISPR-alapú önző gén könyörtelenül terjeszteni fogja a változást,
mindaddig, amíg a populáció minden egyedében meg nem jelenik.
Nem könnyű ilyen hatékonyan működő önző gént csinálni,
de James és Esvelt szerint ez megoldható.
A jó hír, hogy ez utat nyit egy pár figyelemre méltó dolog felé.
Ha maláriaellenes önző gént juttatunk
Anopheles szúnyogok csupán 1%-ába,
a maláriaterjesztő szúnyogfajba,
akkor az az egész populációban egy év alatt elterjed – állítják kutatók.
Egy év alatt fölszámolhatnánk a maláriát.
A gyakorlati megvalósítástól még évekre vagyunk,
de naponta 1000 gyerek hal bele a maláriába.
Egy év alatt e számot kb. nullára vihetnénk le!
Ugyanez áll a dengue-lázra, sárgalázra és a chikungunya-lázra.
A helyzet javul.
Mondjuk, meg akarunk szabadulni egy invazív fajtól,
pl. a Nagy-tavakban élő ázsiai pontytól.
Csak rá kell szabadítanunk az önző gént,
ennek hatására a halnak csak hím utódai lesznek.
Néhány nemzedék múlva nem lesznek nőstények, a hal kipusztul.
Elméletileg helyreállíthatunk több száz őshonos fajt,
amelyeket a kipusztulás fenyeget.
Ez volt a jó hír.
Most jön a rossz hír.
Az önző gén olyan hatékony,
hogy még a véletlen elszabadulása is egy teljes fajt megváltoztathat,
s gyakran igen gyorsan.
Anthony James nagyon elővigyázatos volt.
Szúnyogjait biológiailag zárt laborban tenyésztette,
és az USA-ban nem őshonos fajt használt,
s ha néhányuk mégis kiszabadulna,
kihalnának, mert nem lenne kivel párzaniuk.
De az is igaz, hogy ha egy tucat "önző hímgénű" ázsiai ponty
a Nagy-tavakból véletlenül visszajutna Ázsiába,
kipusztíthatnák az őshonos populációt.
Ez nem is olyan valószínűtlen, hiszen világunk egy nagy falu.
Ezért jelentenek gondot az invazív fajok.
Mint az a hal.
A szúnyogokat, muslicákat és hozzájuk hasonlókat
nem tudjuk láncra verni.
Folyton átkelnek a határon és a tengeren.
A másik rossz hír,
hogy az önző gén lehet,
hogy nem korlátozódik az ún. célfajokra.
Ez a génáramlás miatt áll elő,
ami aranyos kifejezés arra, hogy a közeli fajok néha
egymás közt is párzanak.
Ekkor lehet, hogy az önző gén átjut,
ahogy az ázsiai ponty megfertőzhet más pontyfajtákat.
Ez nem okoz zűrt, ha a szemszínhez hasonló tulajdonságról van szó.
Jó esélyünk van rá, hogy a közeljövőben
nagyon fura muslicákkal találkozzunk.
De katasztrófa lenne,
ha az önző génünk egész fajokat tüntetne el.
Még egy aggasztó dolog: az erre szolgáló technológia,
hogy génsebészettel önző gént juttassanak be egy szervezetbe,
a világ bármely laborjában kivitelezhető.
Egy diák is meg tudja tenni.
Némi fölszereléssel egy tehetséges gimnazista is.
Sejtem, hogy ez elég rémisztően hangzik.
(Nevetés)
Bár érdekes, hogy akármelyik tudóssal beszélek is,
az önző gént nem tartják annyira ijesztőnek vagy veszélyesnek.
Részben, mert alkalmazásuk során szerintük a kutatók
nagyon felelősségteljesek és óvatosak lesznek.
(Nevetés)
Mostanáig ez igaz volt.
De az önző géneknek megvannak a korlátaik.
Az egyik, hogy csak az ivarosan szaporodó fajokban működnek.
Hála istennek, vírusok és baktériumok alakítására nem használhatók.
A tulajdonság csak az egymást követő nemzedékekben terjed.
Egy populációt megváltoztatni
vagy eltüntetni csak akkor célszerű, ha a fajnak rövid a szaporodási ciklusa,
mint a rovaroké vagy kis gerinceseké, pl. egereké, halaké.
Elefántok vagy emberek esetén évszázadokig tartana,
míg egy tulajdonság észlelhetően elterjedne.
Még a CRISPR-rel sem könnyű egy pusztító tulajdonságot betuszkolni.
Pl. szeretnénk, ha a rohadt gyümölcsön élő légy
az egészséges gyümölcsöt enné azért,
hogy tönkretegyük az USA mezőgazdaságát.
Ehhez először rá kellene jönnünk,
mely gének szabályozzák a légy étrendjét;
ez nagyon hosszú és bonyolult feladat.
Majd módosítanunk kellene őket, hogy a kívánt módon
változzon a légy viselkedése.
Ez még hosszabb és bonyolultabb lecke.
De esetleg nem is válik be,
mert a viselkedést szabályzó gének bonyolultak.
Ha egy terroristának választania kell
egy többéves kimerítő, sziszifuszi
és esetleg kudarccal végződő alapkutatási program
és egy robbantás között,
nyilván az utóbbit választaná.
Ez nagyon igaz, mert – legalábbis elméletileg –
elég könnyű összehozni egy ún. visszafordító önző gént.
Ez olyan, amely átírja az első önző gén által létrehozott változást.
Ha nem tetszik a változás hatása,
útjára bocsáthatjuk a második gént, amely kioltja az elsőt
– legalábbis elvileg.
Hol tartunk most?
Képesek vagyunk szándékosan megváltoztatni teljes fajokat.
Muszáj?
Istenek vagyunk?
Nem hinném.
Inkább ezt mondom:
először is, egy pár okos ember
már most is az önző gén megrendszabályozásáról vitázik.
Ezzel egy időben más igen okos emberek
szorgalmasan dolgoznak a biztonságon,
pl. az önszabályzó önző géneken, vagy amelyek pár nemzedék után kimerülnek.
Ez ragyogó.
De ez a technológia nem nélkülözheti a párbeszédet,
amely – mert az önző gén nem ismer
határokat –, globálisnak kell lennie.
Mi van, ha Kenya használni akar egy gént, de Tanzánia nem?
Ki dönti el, hogy kibocsássunk-e egy repülő önző gént?
Nem tudom a választ.
Csak előre haladhatunk,
és becsületesen kell szólnunk a kockázatokról s előnyökről,
és viselnünk kell döntésünkért a felelősséget.
Nemcsak az önző gén használatáért,
hanem a használat elmulasztásáért is.
Az emberiség hajlamos azt hinni, hogy a legbiztonságosabb esély
a status quo megőrzése.
De nem mindig ez a helyzet.
Az önző gének kockázatot hordoznak, és azt meg kell vitatni,
de a malária ma jelen van, és naponta ezren halnak bele.
Úgy küzdünk ellene, hogy rovarirtót permetezünk szét, amely más fajokat,
pl. kétéltűeket s madarakat károsít.
Ezért ha az önző gének a közeljövőben szóba kerülnek,
s higgyék el, szóba kerülnek,
jussanak eszükbe a mondottak.
Lehet, hogy a cselekvés ijesztő,
de néha a tétlenség a rosszabb.
(Taps)