Pogodite što se kuha u garaži

Ono što slijedi je modificirani izvadak iz Hrpa amatera: Potraga za američkim karakterom_, Van sada._

U ulici Fillmore u San Franciscu, u onom dijelu koji je još uvijek uglavnom boho kavana s glavnim dućanom i jednom ili dvije umjetničke galerije, sreo sam Meredith Patterson. Nije se baš isticala među stanovnicima Lower Haighta. U svojim 30-ima i 5ʼ10ʼʼ u borbenim čizmama, nosila je jaknu kožnu jaknu i mačkaste naočale koje su dovršavale njezin izgled lijepim nagovještajem štreberice iz 50-ih. Patterson je klasična opsjednutost koju je sam izmislio. Računalni programer i teoretičar jezika po danu, ona je netko tko voli sve što radi "uradi sam" otkad je bila djevojčica, radeći uz oca na popravljanju obiteljskog automobila ili ponovnom postavljanju kablova u kući. Ne tako davno, našla se u rukama novog entuzijazma: bioinženjeringa domaće proizvodnje.

Amerika je uvijek bila mjesto ambicioznih amatera. A posljednji u dugom nizu njih su samouki biolozi poput Pattersona. Ovi sintetički biolozi, nazvani tako jer pokušavaju stvoriti nove oblike života, pokušavaju učiniti za kromosom ono što je Steve Jobs učinio za računalo. U većim gradovima počeli su osnivati ​​“sinbio” klubove, na isti način na koji su radili radijski entuzijasti početkom 1900-ih ili računalni programeri 1970-ih ili robotički amateri 2000-ih. Neki od tih klubova čak su otvorili fizičke laboratorije u kojima članovi mogu vježbati ugađanje različitih genoma kao grupa.

Pitajte većinu ljudi o amaterskom duhu i reći će, pa to je bilo tada. Gotovo je opća mudrost da je zlatno doba samoizmišljenih skorojevića završilo negdje prije jedne generacije. Ali činjenica je da ovu rečenicu slušamo najmanje stoljeće i uvijek je pogrešna. Vrijeme autsajdera, amatera i ludaka nije prošla era, već ciklus koji se dogodi baš kad pomislite da je završio. Ovaj je ciklus bitan dio američke povijesti - nedvojbeno priča o nastanku zemlje.

Otkako je Ben Franklin otišao iz Bostona u Philadelphiju, pa sve do trenutka kad je Mark Zuckerberg napustio Harvard Square i otišao u Palo Alto, postojao je osjećaj da određena vrsta kreativnosti događa se u hodu, često u djetinjstvu, nakon što započne na jednom od onih poligona američke domišljatosti: studentskoj sobi, vikend hobi klubu, garaža. Za Patterson je taj poligon slučajno stolni laboratorij smješten u kutku za doručak odmah izvan kuhinje njezina stana. Pozvala me van da provjerim njezinu opremu - zbirku uglavnom prenamijenjenih i (prilično) uobičajenih kućanskih uređaja koje koristi da petlja oko građevnih blokova života - i da joj pomogne sa sljedećim korakom njezinog najnovijeg projekt. Htjela je ubaciti plazmid DNK meduze u bakteriju kako bi kasnije mogla uzgojiti modificirani oblik jogurta, koji ima izvrstan okus, ali i svijetli u mraku.

* * *

Prije nego što počnemo s bilo kakvim ozbiljnim bioinženjeringom, Patterson je rekla da bismo morali posjetiti jednu od njezinih trgovina sinbiozalihama: Trader Joe's, koja je prodavala obični jogurt koji sadrži bakterije koje su nam potrebne, Lactobacillus acidophilus. Tijekom naše šetnje primijetio sam tetovažu na njezinom gležnju. Navukla je hlače iznad čizme. "Ovaj još nije gotov", rekla je. Bio je to steampunk biomehanički rendgenski snimak njezine donje tibije i fibule, niz mehaničkih zupčanika, robotskih klipova i lanaca bicikla. "To je neka šala, jer imam te čudne mutantske gležnjeve", objasnila je. "Imam nešto što se zove pomoćna navikularna kost." Patterson ima brojne tetovaže, a sve su na neki način povezane s njezinim osjećajem da je znanstvenica izvan mreže. Na jednoj ruci ima ružičasti prozor i mač iz svoje omiljene anime serije "Revolutionary Girl Utena". Dolje bicep je ikonična slika Atlasa koji drži nebesa, najpoznatija kao mekana naslovnica Ayn Rand roman Atlas je slegnuo ramenima. A opterećenom Titanu društvo pravi Stranica pentakla, figura na tarot kartama koja, kaže ona, označava "vječnog učenika".

Ključni sastojak za Pattersonov "Glo-gurt" je gen poznat kao zeleni fluorescentni protein ili GFP. Izvorno pronađen u meduzama i vrsti polipa zvanoj morska maćuhica, GFP omogućuje tim stvorenjima da bioluminisciraju kada su uznemireni. Godine 2000. umjetnik po imenu Eduardo Kac stvorio je "GFP zeku", genetski promijenjenog albino zeca koji je svijetlio jarko zeleno u prisutnosti ultraljubičastog svjetla. Od tada su gen i njegovi živopisni srodnici pripitomljeni - vrlo pripitomljeni. Trgovine za kućne ljubimce sada prodaju zebru ribu GFP-a izmijenjenu kao GloFish (7,99 USD po komadu, 6,99 USD ako kupite tri—sada dostupne u Starfire Red, Electric Green, Sunburst Orange, Cosmic Blue i Galactic Purple). Troje znanstvenika koji su proučavali gen dobili su Nobelovu nagradu 2008. godine, a GFP se ozbiljnije koristi kao marker za praćenje svih vrsta promjena i učinaka na genetskoj razini. Pattersonov cilj s Glo-gurtom nije baš tako visok. Mislila je da bi bilo cool, rekla mi je, otići na rave sa svjetlećim štapićima koje bi mogla jesti.

Kad smo se vratili u njezin stan, Patterson mi je pokazala uzorak plazmida koji svijetli u mraku koji je dobila; držala ju je zapečaćenu u vrećici u svom zamrzivaču pored smrznutih pilećih krilaca i kutije jaja. Naručila ga je od Carolina Biological Supply Company u Sjevernoj Karolini na isti način na koji netko drugi može naručiti pulover. Njezin osnovni plan bio je uzgojiti seriju bakterija iz jogurta, uvesti GFP gen u stanice, a zatim upotrijebiti tu modificiranu bakteriju za ponovnu proizvodnju jogurta. Da bismo to učinili, morali bismo improvizirati uređaj za elektroporaciju koji bi mogao pomoći uvođenje gena svjetla u mraku u Lactobacillus.

Elektroporacija je uobičajeni genetski postupak koji uključuje izlaganje stanica pulsirajućem električnom polju od 2500 volti. Kod bakterija, naboj mijenja propusnost stanične membrane, omogućujući prolaz GFP plazmida kroz nju. "U biti," rekao je Patterson, "mi ćemo ih udariti elektrošokerom."

Sintetički se biolozi nadaju da će učiniti za kromosom ono što je Steve Jobs učinio za računalo. Patterson radi sav svoj posao, visokonaponski i inače, u svom stanu, mjestu koje dijele različite skupine cimera. Sve je to vrlo poznato - prijateljska olupina rabljenog namještaja, hrpe knjiga i kutija, kaputi, stolice s vrećama za sjedenje i proplanak sobnih biljaka u posudama očajnički nagomilanih na prozorima. Na stolu koji joj služi kao laboratorij razbacana je njezina improvizirana genetska oprema. Patterson je odavno riješio problem nabave pipeta laboratorijske kvalitete (jer mogu koštati oko 200 dolara) kupnjom, u internetskoj ljekarni, jeftinih jednokratnih inzulinskih igala koje se mogu mjeriti sve do mikrolitra. Ona je rekonstruirala 9-inčni floppy-drive motor iz računala koje je kupila za 5 dolara da služi kao centrifuga za okretanje bočica s tekućinom koja sadrži bakterije. Njezin autoklav je ekspres lonac, a njezin inkubator je hladnjak za stražnja vrata tvrtke Sharper Image koji može hladiti ili grijati. "Netko se riješio jednog od ovih za 30 dolara", rekla je. "Moje sada."

Kliknite ovdje da pogledate ovaj članak na jednoj stranici ili nastavite na drugu stranicu u nastavku.

Sve ovo ima kvalitetu razigranosti. Bilo da je u pitanju šaranje nekog smeća koje je kupila na uličnoj rasprodaji ili smišljanje genijalnih zamjena iz lokalnih farmacije, Patterson govori o stvaranju svog laboratorija s jednakom radošću kao što se bavi genetskim inženjeringom pokušavajući. I ta ista radost, nazovimo je subverzivnom slobodom, ono je što ju je privuklo sinbiou na prvom mjestu. Kad je prije nekoliko godina bila zakazana programerska konferencija CodeCon, dobrovoljno se javila da priredi mali DNK show, a organizatori su pristali. Željela je rasvijetliti naizgled složen svijet koji većina nas zamišlja kada čuje riječi poput "rekombinantna DNK" i pokazati da je to sasvim dostupno. Na primjer, proces ekstrakcije DNK iz klasičnog zelenog graška, predmet poznatih eksperimenata Gregora Mendela, može zvučati vrlo komplicirano. Profesionalac u laboratoriju mogao bi raspravljati o ometanju stanica da prodru kroz membranu, nakon čega slijedi uklanjanje lipida, nakon čega slijedi kupka u izopropanolu i ispiranje proteazom, nakon čega slijedi nekoliko okretaja u centrifugi da bi se dobilo malo žilave DNK na dnu testa cijev. Ali Patterson se na konferenciji pojavio s kutijom stvari koje se nalaze u većini kuhinja ili kupaonica.

“Počela sam sa sušenim mljevenim graškom,” rekla je, “i stavila sam ga u slani pufer.” Brzo mi prevodi: “obična stara slana voda." Zatim, nastavila je, "malo promućkate i dodate malo šampona koji sadrži deterdžent koji razgrađuje masnoće stanične stijenke. Tome dodajete sredstvo za omekšavanje mesa, koje sadrži papain, koji je proteaza koja razgrađuje jezgru.” Dakle, šampon nas dobiva unutar stanice, a omekšivač mesa dovodi nas u jezgru gdje se nalazi DNK i oslobađa je od proteina koji popratiti ga. Zatim ga ostavite da odstoji neko vrijeme dok se ne pretvori u ono što Patterson naziva "kašicom" od "probavljene tijesta". Ovaj komad se stavlja u centrifugu za salatu kako bi se odvojile čvrste tvari od tekućina. Nakon što izlijete tekućinu, dodajte alkohol. DNK voli alkohol otprilike jednako kao što ulje voli vodu, pa se nastoji skupiti kako bi se odvojila od ostatka tekućine. Počinju se stvarati ljepljive niti. Ovo je čista, ekstrahirana DNK, spremna za bioinženjering.

* * *

Dio slobode i zadovoljstva koje amateri osjećaju dok istražuju proizlazi iz činjenice da njihovi radni prostori obično ne sadrže crne kutije. Među Pattersoninom laboratorijskom opremom ne postoji ništa kupljeno u trgovini čije procese ona ne razumije. Sve je izgradila i obnovila. Kad sam je pitao, na primjer, o bujonu u epruvetama – to jest, hrani koja bi hranila naše bakterije dok rastu preko noći – rekla je: “Normalno kada uzgajate lakto, koristite MRS bujon. MRS je kratica za par tipova [tri znanstvenika: J.D. DeMan, M. Rogosa i M.E. Sharpe]. Ali te su stvari skupe,” pa je napravila vlastitu. “Uspio sam pronaći članak koji je Paul Elliker napisao u Journal of Dairy Science.” Članak je napisan 1956. Razgovarajte o povratku osnovama. “Mogla sam riješiti problem bacajući novac na njega,” rekla je, “ali ono što sam općenito otkrila je da stari članci imaju tendenciju da imaju najjeftiniji, ali još uvijek učinkovit način da se nešto postigne.”

Ova vrsta improvizacijskog pristupa istraživanju i eksperimentiranju daje određenu lakoću svrhe svakom amaterskom pothvatu. Kad su stvari išle savršeno, Pattersonov rad ustupio je mjesto trenucima intenzivne i opskurne ljepote. Kako bi dodala destiliranu vodu u naše bočice s bakterijama, očistila je ruke i pažljivo uklonila jednu steriliziranu začepljenu epruvetu. Jednim elegantnim pokretom štrcaljkom je povukla malo vode; drugom je jednom rukom izbacila čep. Pogledala je postrance u otvorenu cijev kako njezino lagano disanje ne bi zaprljalo njezin rad. Zatim je pipetirala tek toliko, ponovno začepivši epruvetu nakon što je proces završio. Dvadeset puta, savršeno, kao maleni privatni balet.

U ne baš savršenim trenucima, kad je nešto pošlo po zlu, Patterson se samo odmaknuo, razmislio o stvarima neko vrijeme i ponovno zaronio unutra. Ne frustrira se lako, što je osobina koju pripisuje stalnom ohrabrivanju svojih roditelja dok je bila dijete. Ali također je slučaj da amateri jednostavno imaju drugačiji odnos prema frustraciji, pa čak i neuspjehu. U uredu, neuspjeh i uspjeh su binarni modovi, gore i gore (i često izravno povezani s plaćom). Javni neuspjeh također može biti obeshrabrujući i neugodan. U najgorem slučaju, to vas može dovesti do marginalizacije ili otkaza.

Ali ako je cijela oprema na vašem kuhinjskom stolu vaša kreacija, nastala od uličnih otpadnika i mliječnih proizvoda lekcije farmera koje potječu iz Eisenhowerove administracije, onda je neuspjeh samo greška u sustavu izgradili ste. Stavljanje ruku u to, slanje e-pošte drugim srodnim znanstvenicima za savjet, provjeravanje kolega na uobičajeni wiki, popravljanje onoga što nije u redu i pomicanje nečije istrage jednostavno su kratkoročne varijacije uspjeh.

U jednoj od mnogih dugih noći koje smo Patterson i ja proveli zajedno slažući njezin sustav, imali smo kratku raspravu o tok, pojam koji je razvio Mihaly Csikszentmihalyi (izgovara se "napušeno pile-poslao-me-napušilo"—možda najzabavniji naziv za reći, ikad). Ovaj mađarsko-američki psiholog smatra da postoji vrlo zadovoljavajuće stanje uma koje se javlja kada smo potpuno zaokupljeni radnjom. Možda zvuči kao da je ovo neko rijetko stanje, kao neka vrsta svjetovne nirvane, ali nije. Svi doživljavamo tok. Ne zahtijeva posebne meditativne vještine, samo ljubav prema nečemu toliko da se čovjek izgubi u trudu. Netko može doživjeti protok dok slika složen krajolik ili slika prednji trijem. Ili nadgledanje rastućih bakterija.

Njegova uobičajenost je razlog zašto imamo toliko fraza za ovo ugodno stanje postojanja: biti u zoni, izgubiti se u svom poslu, biti na lopti, u ritmu. "Oh", rekao je Patterson, iznenada shvaćajući o čemu govorim. "Mislite kodni prostor", kako to programeri nazivaju, "gdje svijet jednostavno nestaje." Ona je to dobro znala. “To je dobar prostor za isprobavanje novih stvari, pogotovo ako postoji nešto što mislim da bi trebalo funkcionirati. Pa probam i vidim hoće li: 'Nije baš djelovalo kako je trebalo. Provjerimo nekoliko postavki i vidimo radi li ovo.’ Super.”

* * *

Riječ "amater" dolazi od latinske riječi za "ljubav", koja, potaknuta novcem, postaje profesija. Ljubav amatera obično je bez izravne plaće, tako da iako novac u konačnici može biti uključen, to nije svakodnevni poticaj. To je vrsta ljubavi koja nije baš dobro izgovorila svoje ime. To nije ni eros ni agape, ništa što uključuje sinovsku vezu ili velikodušno milosrđe. To bi zapravo mogla biti najmanje opisana ljubav - osebujna verzija samoljublja, nabijena nadom da će pronaći onu novu stvar odmah iza horizonta.

U mjesecima prije mog posjeta, Patterson je već radila na tome da natjera gen za svijetljenje u mraku u svoju bakteriju jogurta. Pokušala je upotrijebiti metodu toplinskog udara kako bi ga utjerala u ćelije. "Kada bakterije dosegnu određenu temperaturu, počnu proizvoditi te proteine ​​toplinskog udara, koji također otvaraju neke rupe", objasnila je. I u tom kratkom trenutku, novi geni koji pljušte u blizini mogu uskočiti. "U mojoj glavi je kao: Sranje, ovdje je vruće, otvorimo prozore."

Pattersonin autoklav je ekspres lonac, a njezin inkubator je hladnjak za kupce iz Sharper Imagea. Ali toplinski šok nije djelovao, pa je prešla na elektroporaciju. Kad mi je to prvi put opisala, zamislio sam bakteriju kako se diže poput lika iz crtića s prstom u utičnici - bičevi strše poput dlake i njegove mikroskopske pore izbočene poput širokih očnih duplji—tako da bi GFP plazmid mogao pojuriti u. Za nas je bilo pitanje kako te šokove primijeniti na naše bakterije. Patterson je konfigurirao vremenski mehanizam na Arduinu, računalnoj ploči koja se lako prilagođava. Podnijelo bi mjerenje vremena doslovno u djeliću sekunde. Sve što nam je sada trebalo bilo je 2500 volti (točna količina, nedavno sam saznao, nekada korištena za izvršavanje misija slavnih Električne stolice iz 20. stoljeća, one ludo moćne s nadimcima kao što su Jeziva Gertie, Žuta mama, Stari Smokey i Sizzlin’ Sally).

Kako bi to postigao, Patterson se domogao transformatora sa starog neonskog znaka. Uzima 12 volti i pojačava ga do 3000 volti, pa bi se činilo logičnim da ako napajamo transformator od 10 volti, on bi izbacio 2500. Ali Pattersonov voltmetar stalno nam je govorio da ovdje nešto nije u redu. Probali smo različite spojeve i različite tranzistore, a onda nam je trebao još jedan dio, i onda je tu bilo putovanje do Fry'sa, svojevrsnog Home Depota za sve elektroničko, a onda, je li to sunce zalazilo već?

Mora da smo testirali ulaz i izlaz Arduino ploče 50 puta. Ovi testovi su se svodili na to da smo sjedili na drvenom podu i pažljivo držali (izolirane) vodove na mjestu dok smo raspršivali potencijalno smrtonosne struje struje. Jednog smo dana proveli 10 sati pokušavajući konfigurirati jednu postavku ožičenja za drugom. Prolazili su sati ovog guslanja, ali kao da nije prošlo vrijeme.

U međuvremenu, mala količina jogurta Lactobacillus koje smo stavili u inkubator rastao je. No, i u tom je sustavu postojala mana. Pokvario se dvobitni termostat inkubatora. Više nije bilo načina za automatsku regulaciju topline unutra, pa bi Patterson sama pažljivo pratila temperaturu. Nakon nekog vremena ugasila bi inkubator i pričekala da se ohladi nekoliko stupnjeva prije nego što bi ga ponovno uključila. Na ovaj način je spriječila da prekuha naše kukce. Sad smo bili nekoliko dana u neprestanom eksperimentiranju i proveli smo puno vremena zajedno, zureći u tranzistore, brinuti se za inkubator kao da je stara peć na drva, sterilizirati opremu, čekati da se vrlo spore stvari dogode. Patterson je pušač i upravo u trenucima poput ovih dopuštam si privremeni povratak navici u kojoj sam uživao davno. Pa bismo radili pauze za cigarete, stojeći kraj njenog prozora.

Dugo u jednoj večeri, dok smo sjedili u vlastitom ritmu, zaokupljeni dugim poslom, iznenada pojavilo se rješenje za problem termostata, poput mjehurića koji polako puca na površini našeg toka. "Što je s jednim od onih mjerača vremena za svjetlo koje možete nabaviti da prevarite provalnike?" Pitao sam. Patterson je odmah shvatio. Da. Lagani mjerač vremena. Mogli bismo ga programirati da isključi i uključi inkubator. Tada bismo mogli napustiti zgradu više od sat vremena. Sjurili smo dolje i odvezli se južno do kasnonoćnog Home Depota u San Joseu. Novi modeli bili su savršeni za ono što smo radili, a koštali su samo nekoliko dolara. Kontrole su vam omogućile da prilagodite ciklus uključivanja/isključivanja kako god želite - uključite na pet minuta, isključite na 30, na primjer.

Problem riješen. Dok smo postavili tajmer, zora je bila na putu. Na kraju bismo se morali vratiti našem tranzistorskom toku, ali za sada je postojalo ovo intenzivno zadovoljstvo. Oboje smo se odmaknuli, gledajući mjerač vremena za svjetlo uključen u zaštitu od prenapona s, apsurdno, uzbudljivom količinom samozadovoljstva. Vrijeme je za svjetlo.

Patterson i domaći biolozi poput nje možda čine tijelo sinbiopokreta koji je u nastajanju, ali arhitekti tog pokreta još uvijek gotovo u potpunosti dolaze iz akademije. Najvidljiviji poticatelj sintetičke biologije vjerojatno je Drew Endy, profesor bioinženjeringa na Sveučilištu Stanford. Mladog izgleda, s blago razbarušenom kosom boje pijeska, Endyja bi se lako moglo zamijeniti s vječnim diplomcem. On smišlja hakerski žargon koji zvuči super-hip. Ako pažljivo slušate u kampusu Stanforda, možda ćete čuti nekoga kako naziva premještanje gena iz jednog oblika života u drugi "udaranjem DNK".

Endy predviđa vrijeme (uskoro) kada će netko prepisati DNK žira kako bi uključio upute poput Georgea Jetsona koje usmjeravaju budući hrast da se sastavi u policu za knjige. Također kaže da vodeći sintetički biolozi moraju pomagati i poticati amatere poput Pattersona ako ova nova znanost želi brzo napredovati. Godine 2003. pomogao je u osnivanju iGema, međunarodnog natjecanja Genetic Engineered Machine. Održava se svake godine na Massachusetts Institute of Technology, iGem poziva timove studenata i srednjoškolaca te amatera iz svih diljem svijeta kako bi se šepurili svojim bioinženjerskim stvarima i natjecali se za BioBrick Trophy u obliku Lego kocke koji dolazi u kompletu s vlastitim kovčegom.

Endy također radi na standardizaciji dijelova koje koriste istraživači sinbiosa, što bi moglo pomoći u pokretanju amaterskog ciklusa. Voli pričati priču o Williamu Sellersu, inženjeru koji je napisao važan rad u vrijeme kada je građanski rat bio na kraju. Sellers je predložio da američki inženjeri usvoje standard za sve matice i vijke. Predložio je formulu koja bi stvorila standardni korak navoja vijka usklađen s promjerom vijka. U slučaju da ste zainteresirani:

P = 0,24 √D + 0,625 – 0,175

Danas se Amerikanci još uvijek zajebavaju, više-manje, zahvaljujući sustavu Sellers. Ključna značajka standardizacije, kaže Endy, bila je da se svaka Sellersova matica, kada se zavrne u Sellersov vijak, ponaša na isti način. “Kad povučeš maticu,” kaže Endy, “ostaje na mjestu. Ne odlijeće od zasuna.” Drugim riječima, radi ono što bi trebao raditi, značajku koju Endy i drugi inženjeri nazivaju "pouzdana, funkcionalna kompozicija".

Endy predviđa vrijeme kada će netko prepisati DNK žira kako bi se budući hrast sastavio u policu za knjige. Ova pouzdanost jedna je od onih strukturnih promjena u ranoj američkoj proizvodnji koje su dovele do njenog brzog napretka u 19. stoljeću. Endy smatra da je slična pouzdanost moguća za istraživanje DNK. Na primjer, MIT održava Registar standardnih bioloških dijelova, jedinstveno mjesto za DNK standarde. Genetičari bilo gdje mogu naručiti razne plazmide ili druge nizove DNK za koje se zna da uzrokuju biološke značajke vrijednosti kataloga. A radi i na drugi način. Možete registrirati novi DNK lanac s novom funkcionalnošću - na primjer, "biosintetski uređaj" koji mijenja neugodan miris gnojiva uzgojenih laboratorijskih bakterija u ugodnu aromu banane. Ovaj bio-widget, ili "biosintetski sustav mirisa banane", standardiziran je i registriran, dostupan u katalogu kao dio BBa_J45900. Ideja je da će registar postati neka vrsta RadioShacka za DNK dijelove, tako da će se DIY ljudi i akademici početi igrati i stvarati, brzo unapređujući znanost. Broj standardnih bioloških dijelova udvostručuje se svake godine, a, rekao je Endy, “ista se stvar događa s brojem tinejdžera koji bi se htjeli baviti genetskim inženjeringom; udvostručuje se svake godine." Pet timova natjecalo se na iGemu 2004.; Lani ih se natjecalo 165.

Ako slušate Endyja - s njegovim govorom o iGem-u i registru dijelova i njegovim žargonom "bashing gena" - počeli biste misliti da bi mogao sam uvesti synbio u mainstream. Ali on je samo jedan od svojevrsnog svjetovnog trojstva akademskih vođa koji rađaju ovo novo polje. Ostali su Jay Keasling s Kalifornijskog sveučilišta u Berkeleyju i George Church sa Sveučilišta Harvard.

Biokemijski inženjer, Keasling ne govori o tome da synbio učini cool ili da napada gene. Umjesto toga, on se fokusira na to da sintetička biologija učini vrlo specifične stvari. Na primjer, volio bi izliječiti malariju. Liječenje te bolesti uključuje tvar zvanu artemisinin, koja potječe iz biljke slatkog pelina koja sporo raste. Keasling je razvio bakteriju koja brzo izbacuje artemisinin, a 2010. je objavio da počinje proizvodnju lijeka. Ako sve bude u redu, komercijalizirat će ga ove godine.

Možda je najpraktičniji sinbio vođa George Church. On je visok 6ʼ5ʼʼ, s bradom drvosječe, zapovjedničkom pojavom i zavodljivo hiperaktivnim i brbljavim umom, da ne spominjemo briljantnu znanstvenu ekscentričnost: boluje od narkolepsije. Dakle, veliki čovjek može razgovarati s vama i, bum, trepće pet sekundi, a zatim se odmah vraća. To je ekvivalent Einsteinovoj kosi, primijetite s obzirom da ste u prisutnosti divljeg i dalekosežnog genija.

Dok Patterson i njezini kolege počnu testirati svoje nove ideje, na kraju će se pokrenuti javna rasprava: Što mi ovdje dopuštamo? Crkva govori o gospodarskom potencijalu synbioa, posebno goriva. Želi razviti nešto što donosi mnogo novca i privlači pozitivnu pozornost. Prepreka pretvaranju hrpe organskog materijala poput trave sviče u laka biogoriva je to što su šećeri u biljci vezani celulozom. Da bi ga izvadili, celulozu je potrebno ekstrahirati. Što ako možete dizajnirati bakteriju koja transformira celulozu u upotrebljive šećere? To bi gotovo odmah imalo svjetsko tržište. "Biogoriva su plod sintetičke biologije koji ne visi", rekao mi je Church jednog poslijepodneva u svom uredu. Farmaceutski lijekovi mogli bi zaraditi dobar tisak, ali potražnja za njima je mala u odnosu na potražnju za gorivima, "gdje su tržišta ogromna".

Svi koji se bave sintetičkom biologijom shvaćaju da ako je robotika, recimo, amatersko bavljenje vikendom čiji su klubovi u zreloj fazi, tada je synbio in utero. Stoga se neprestano brinu o odnosima s javnošću i slikama. Oni znaju da će neka priča probiti polje pop kulture - briljantno otkriće, cool film, ali također, moguće, tabloidno ludilo koje proziva Domovinsku sigurnost.

"NASA je snimila Mjesec", rekao je Church dok je razmišljao o tome kako javnost shvaća složenost bilo koje nove znanstvene discipline. “Postojao je domaći kompjuterski klub. Čak je i robotika imala kinematografski poticaj.” Priznaje da se Hollywood radije bavi "distopičnom verzijom biologije". Razmatrao je loše učinke Jurski park, Gattaca ili Ja sam legenda. "Postoji jedan izolirani nedistopijski film", rekao je Church: Lorenzovo ulje, priča o roditeljima koji neće prezati pred ničim kako bi pronašli lijek za rijetku bolest svog djeteta. Film nije baš bio hit. "Možete vidjeti koliko je Hollywoodu teško napraviti blockbuster od kemije lipida", rekao je.

Oko ponoći u San Franciscu, Patterson i ja smo na podu s našim 40. ili 50. pokušajem konfiguriranja transformatora od 2500 volti. Čak i ovdje, u ovom najizoliranijem laboratoriju, sinbio zajednica je posvuda oko nas. Patterson redovito provjerava stare e-mailove tražeći savjete, preuzima još jednu shemu s druge stranice, konzultira se s wikijem ili dva. Kasno navečer nazove tipa po imenu Brian koji je stručnjak za električne stvari i razgovaraju 20 minuta. "Brianov savjet je bio da ih okrenete", kaže ona, pokazujući na dva konektora sa žicama, "i stavite opterećenje između napajanja i kolektora." Stoga radimo svoje prilagodbe i nastavljamo pronalaziti probleme s veze. Posao kao što je ovaj uglavnom je samo dosada ispravljanja stvari ili pokušaja da se stvari isprave, a dugo se čuje samo kako Patterson veselo mrmlja sebi u bradu:

"Nešto svijetli - pa, zdravo."

“To je otpornik od 15k. Opet, nije upalilo.”

“Pitam se jesam li krivo shvatio koja je igla koja. Da jesam, to bi bilo glupo.”

“Stvari koje nemaju smisla uključuju.. .”

"Odakle, dovraga, dolaziš?"

"Uključite nas."

"Opet, nećemo se spustiti."

Oboje još jednom buljimo u malenu ploču.

“Želimo da crveno ide ovdje, a crno ovdje, a netko treba ovu žicu dotaknuti bazom. Dakle, ako želite samo držati ove, mogu ga uključiti. Prvo, provjerite da ne dodirujete kabel. Dobro."

Opaki zvuk pucanja razbija koncentriranu tišinu sobe. Neka svjetla se gase, u cijeloj zgradi. Patterson povlači utikač. "Vrijeme je za pauzu za cigarete", kaže ona.

Kad se elektroporacija završi, objašnjava Patterson, morat ćemo pribjeći sljedećem najboljem načinu da plazmid unesemo u bakteriju: ultrazvučnoj kupki. To uključuje istu tehnologiju koja nam omogućuje da zavirimo u maternicu i pogledamo fetus. "Ultrazvuk se obično koristi u laboratorijima za lizu stanica, za njihovo otvaranje i izvlačenje DNK", objašnjava ona. “I također se koristi za sterilizaciju. Stvarno visoka amplituda ultrazvuka može se koristiti za uništavanje bakterija. Kada je frekvencija u rasponu od 40 kiloherca, zapravo je možete koristiti za transsekciju, jedan od izraza za uvođenje plazmida u stvari.” (Nakon što nismo uspjeli spržiti bakterije, a zatim ih šokirati, sada smo se nadali da ćemo vikati na njih.) Pitanje je, kako nabaviti ultrazvučni aparat? "Ova stvar je koštala 40 dolara", kaže ona - ova stvar je "čistač za nakit koji radi na 40 kiloherca." Stroj je malen i kompaktan, jednostavan za rukovanje. Deseci ih se svakog dana nude na prodaju na eBayu.

Čak i dok juri u potrazi za Glo-gurtom, Patterson mi kaže da su se njezini interesi nedavno prebacili na nešto funkcionalnije. Započela je razgovor s internetskim prijateljem na popisu DIYbio o sintetiziranju bakterije koja bi reagirala u prisutnosti melamina. Podsjetimo, 2008. godine ova se tvar počela pojavljivati ​​u kineskom uvozu mliječnih proizvoda, jaja, hrane za bebe i kućne ljubimce te je dovela do brojnih smrti ljudi i životinja. Samo od mlijeka kontaminiranog melaminom razboljelo se oko 50 000 ljudi. Izvještaji su izazvali paniku zbog hrane i usmjerili pozornost na činjenicu da američke agencije nisu testirale prisutnost ovih smrtonosnih kemikalija. Patterson i njezin online istraživački partner svoju kreaciju nazivaju Melaminometar.

Jedan pristup koji razmatraju je stvoriti bakterije koje bi u prisutnosti melamina razgradile tvar na amonijak i vodu. Nije nimalo ukusno, ali bolje je od bolesti. Možda mogu učiniti da kemikalija ima okus banane kada dođu do Melaminometra 2.0. Poput mnogih amatera, Patterson u mogućnostima svih ovih plazmida vidi ono što je William Sellers vidio u pouzdanom vijku s dobrim navojem - bolja budućnost.

Dok Patterson i njezini vršnjaci počnu isprobavati svoje ideje i eksperimente, na kraju će se pokrenuti javna rasprava: Što mi ovdje dopuštamo? I izbit će uobičajene tjeskobe. Oslobađamo li generaciju dr. Frankensteina? Koliko prije nego što čujemo za mogućnost gripe uzrokovane oružjem u brlogu neke djece u predgrađu? Razlog više, kažu pristaše DIY-a, za poticanje lokalnih sinbio klubova. Članovi se trenutno bore da definiraju odgovarajuće standarde, opću etiku i dobar laboratorijski protokol. Naravno, ako je povijest učiteljica, onda bi ambiciozni tužitelj mogao uletjeti u ove klubove. S druge strane, ako Endy, Keasling i Church mogu dovoljno dobro organizirati imidž synbioa, klubovi bi mogli procvjetati i njegovati nove pristupe genomici. Uvijek postoje prirodni problemi kada se novi skup alata preda sljedećoj generaciji. Ali način na koji se ova tjeskoba rješava - kao sljedeći 4H klub ili kao sljedeća prijetnja nacionalnoj sigurnosti - otkrit će mnogo o tome kako trenutno gledamo na američke inovacije.

Stariji državnik teorijske fizike i veliki obožavatelj sinbiosa, Freeman Dyson, napisao je utjecajan esej u New York Review of Books 2007. u kojem je pozvao upravo na onakvu vrstu istraživanja sintetičke biologije kakvu sada počinjemo vidjeti. “Svaka orhideja ili ruža ili gušter ili zmija djelo je predanog i vještog uzgajivača”, napisao je Dyson. “Postoje tisuće ljudi, amatera i profesionalaca, koji svoje živote posvećuju ovom poslu. Sada zamislite što će se dogoditi kada alati genetskog inženjeringa postanu dostupni tim ljudima.

"Postojat će kompleti za vrtlare "uradi sam", nastavio je Dyson, "koji će koristiti genetski inženjering za uzgoj novih sorti ruža i orhideja. Također kompleti za ljubitelje golubova i papiga te guštera i zmija za uzgoj novih vrsta kućnih ljubimaca. Uzgajivači pasa i mačaka također će imati svoje komplete. Udomaćena biotehnologija, kad jednom dođe u ruke kućanica i djece, dat će nam eksplozija raznolikosti novih živih bića, umjesto monokulturnih usjeva koje velike korporacije radije. Nove loze će se razmnožavati kako bi zamijenile one koje su monokulturni uzgoj i krčenje šuma uništili. Dizajniranje genoma bit će osobna stvar, nova umjetnička forma jednako kreativna poput slikanja ili kiparstva.”

To nije vrli novi svijet kakav Dyson zamišlja, već isti stari ovozemaljski svijet, samo načičkan kreacijama srednjih obrva kućanica i tinejdžera. I izuzetni snovi Meredith Patterson. Možda smo tamo krenuli, ali ne griješite kako ćemo tamo stići. Dyson i njegovi su-entuzijasti žele kutiju s alatima za sam život dati u ruke dizajnera amatera. Vjerojatno, inteligentan.

Prilagođeno premaHrpa amatera, objavio Crown Publishers, odjel Random House, Inc.