Come avrete probabilmente sentito dalle recenti notizie, Craig Venter, il biologo americano famoso per aver fondato Celera Genomics e sequenziato per primo il genoma umano, ha ottenuto un nuovo, impressionante successo. Ha creato un batterio completamente funzionante, programmando e sintetizzando il suo DNA da zero.
Come un computer ha hardware e software, un batterio ha un set di componenti che eseguono il “software” scritto nel suo DNA per creare proteine. Per un certo periodo, la strategia utilizzata era di mettere piccoli pezzi di DNA addizionale all’interno di genomi esistenti, per aggiungere un nuovo pezzo di codice genetico e sintetizzare così una nuova proteina, tipicamente ad uso farmaceutico. Per esempio, persone che soffrono di diabete devono periodicamente utilizzare l’insulina, una piccola proteina che è prodotta, in soggetti sani, dal pancreas. Se il pancreas non produce insulina, ci si ammala di diabete, ovvero un eccesso di zucchero nel sangue. Una soluzione è quella di iniettare insulina dall’esterno, ma questa proteina deve essere prodotta in qualche modo. La tecnica per crearla si chiama DNA ricombinante: un piccolo frammento di DNA che specifica il codice per l’insulina viene introdotto in un normale batterio (Escherichia coli, lo stesso che vive nell’intestino e ci aiuta a digerire e assimilare i cibi). Il batterio così modificato duplica, e milioni e milioni di cellule figlie iniziano a produrre le proteine specificate dal loro codice genetico, come piccolissimi laboratori chimici. Dal momento che la specifica per l’insulina è stata introdotta nel loro DNA, questi milioni di cellule producono la preziosa proteina, che viene estratta, purificata e venduta come farmaco per il diabete.
Al Craig Venter Institute, hanno fatto un passo avanti. Non hanno aggiunto un piccolo frammento al DNA pre-esistente. Hanno invece preso il DNA di un batterio, buttato via, inserito un nuovo DNA completamente architettato al computer, e lasciato andare. Questo è stato fatto qualche tempo fa, ma questo batterio artificiale era incapace di riprodursi fino a poco tempo fa. Ieri la pubblicazione scientifica è stata finalmente rilasciata su Science: “Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome“, sottolineando il fatto che l’hardware (il meccanismo che sintetizza proteine) può essere programmato a piacere rimpiazzando il software (il DNA). Nel più sublime esempio di abilità di programmazione, il JCVI ora controlla un computer chimico. Venter percorre i passi di Wohler, dimostrando ancora una volta che la vita non ha niente di magico e misterioso, ma è un sistema che obbedisce le regole della chimica in un affascinante meccanismo in grado di copiarsi e sostenersi da solo, ottenuto dall’ordine e dal caos.
Quali sono le conseguenze di questo risultato? Cosa possiamo fare con un laboratorio chimico che si riproduce e che possiamo programmare a volontà? Non è così semplice dirlo. Questo obbiettivo raggiunto è senza precedenti, e frutterà sicuramente il Nobel a Venter, ma per passare da questo risultato ad usi pratici per l’umanità, la strada è lunga, anche se non molto. Avere questo tipo di controllo permette infinite possibilità, persino difficili da immaginare ora. Possiamo comunque dire:
- produzione di proteine ora costose a basso prezzo, similmente all’insulina, migliorando l’efficacia delle terapie.
- produzione di specie batteriche capaci di consumare e trasformare sostanze che sono tossiche per l’uomo.
- batteri in grado di rilasciare un farmaco nelle vicinanze della malattia. Oggi iniettiamo medicinali nel nostro corpo in maniera aspecifica, per esempio per uccidere il cancro, ma avveleniamo ogni singola cellula del nostro corpo, anche quelle sane. Si potrebbe invece avere una specie batterica capace di individuare e attaccarsi alle cellule cancerose, e rilasciare il farmaco solo su di esse.
- produzione di elettricità da fonti biologiche. A partire da legno o zuccheri, si utilizzano batteri per digerire queste sostanze e produrre elettricità in modo pulito, tecnicamente rinnovabile (basta ripiantare alberi) e facile da controllare. Qualcosa di simile è già esistente nei Biosensori, per esempio per valutare la quantità di glucosio nel sangue.
- produzione di carburanti da spazzatura o sostanze inquinanti, come plastica usata.
- comprendere come un sistema semplice funziona ci permette di comprendere sistemi più complessi.
Certo, qualcuno potrà temere questo impressionante livello di controllo: armi biologiche, superbugs… pericolo!… ma se ci si ferma un attimo a pensare, a leggere un po’ di storia, ci si rende conto che le armi biologiche non sono affatto una invenzione e pericolo recente: durante il medioevo, si lanciavano cadaveri infettati dalla peste oltre le mura del castello per uccidere il nemico attraverso agenti biologici; L’umanità non ha bisogno di creare un potente batterio come arma: esistono già in natura, pronti per essere raccolti e messi su un missile. Avere timore che questa nuova tecnologia possa essere usata da menti aggressive come armi non è un problema: le armi biologiche sono già a disposizione in natura da miliardi di anni. Questa è la ragione per cui accumulo e produzione di armi biologiche è proibita dal 1972 (Biological Weapon Convention) e solamente ricerca a scopo di difesa è consentita.
Infatti, a pensarci bene, comprendere come un batterio funziona è l’unico modo per trovare una protezione efficace, e non solo dalla potenziale follia umana… C’è una minaccia ben più grave di cui preoccuparsi: la pura, cristallina crudeltà della natura, che spazza via migliaia e migliaia di specie senza un briciolo di compassione da 4 miliardi di anni. Nel 1918, l’influenza spagnola uccise il 6% della popolazione umana mondiale di allora. Sei percento. Noi umani non accettiamo questo trattamento violento da parte della natura, e abbiamo trovato un modo per comprendere i suoi meccanismi ed utilizzarli a nostro vantaggio. La nostra vita oggi dura il doppio ed è molto più sicura di quella dei nostri antenati vissuti solo 100 anni fa. Pensate a vivere senza anestesia, senza penicillina, senza antitumorali, senza assistenza medica, e solo con fantastici rimedi come trapanazione del cranio, salassi, o sanguisughe.
Siete così spaventati dal 21esimo secolo? Io no.