तंत्रकारण: कोडिंग जीवांचे!

संश्लेषित जीवशास्त्राच्या संकल्पनेमध्ये अभियांत्रिकीच्या प्रमाणीकरण (स्टॅण्डर्डायझेशन), अमूर्तता (अ‍ॅबस्टॅक्शन), परिवर्तनसुलभता (मॉडय़ुलरॅलिटी) आणि आरेखन (डिझाइन) या  मूलभूत तत्त्वांचे उपयोजन जीवशास्त्रावर केले जाते. ही पद्धत डीएनएला प्रोग्राम करता येणारा कोड, पेशींना चेसिस (आधारभूत रचना), आणि जैविक घटकांना (बायोब्रिक्स) बदलता येणारे भाग मानते, ज्याद्वारे नवीन जैविक प्रणाली तयार करता येते किंवा विद्यमान प्रणालींमध्ये मूलगामी बदल करून विशिष्ट हेतूंसाठी पुनर्निर्मित करता येते. पारंपरिक पद्धती निसर्गलिखित जीवनाचा कोड वाचून, समजून कार्य करायची. आधुनिक पद्धतीमध्ये तो लिहिला जातो. या मूलभूत बदलामुळे जागतिक सत्ता, सुरक्षा, अर्थव्यवस्था आणि शासन यावर गंभीर आणि विघातक परिणाम होण्याची शक्यता नाकारता येत नाही.

या संश्लेषित जीवशास्त्राच्या प्रगतीमध्ये सर्वात महत्त्वाचा शोध म्हणजे क्रिस्पर तंत्रज्ञान! क्रिस्पर (क्लस्टर्ड रेग्युलरली इंटरस्पेस्ड शॉर्ट पॅिलड्रोमिक रिपीट्स) तंत्रज्ञानाने जीवशास्त्रात क्रांती घडवून आणली आहे. ही ‘रेण्वीय कात्री’ शास्त्रज्ञांना विशिष्ट जनुकीय अनुक्रमांवर अत्यंत अचूकपणे लक्ष्य ठेवून बदल करण्यास सक्षम करते. बेस एडिटिंग, जीनोम एडिटिंग इत्यादी तंत्रांमुळे डीएनएमधील सखोल बदल सहजशक्य झाले आहेत. क्रिस्पर हे जिवंत पेशींमधील जीनोम्सचे अचूक, स्वस्त आणि वेगवान संपादन शक्य करते. पण सिंथेटिक बायोलॉजी याहून पुढे जाते. डी नोव्हो डीएनए संश्लेषणामुळे शास्त्रज्ञ डिजिटल फाइल्स वापरून नवीन जनुकीय क्रम तयार करू शकतात. एआय आणि मशीन लर्निगमुळे या क्षेत्रात नवीन अध्याय लिहिला जात आहे. प्रगत सॉफ्टवेअरच्या विकासामुळे (जसे की जीवशास्त्रासाठी  उअऊ) भौतिक बदलांपूर्वी जनुकीय सर्किट्स, मेटाबॉलिक मार्ग आणि अगदी किमान जीनोम्सची डिझाइन करणे शक्य करते. मशीन लर्निगमुळे प्रस्तावित डिझाइनच्या जैविक वर्तनाचा अंदाज घेणे सहजशक्य होते.

उपयोजन

जागतिक यादीवरील इतर महत्त्वाच्या मुद्दय़ांप्रमाणेच संश्लेषित जीवशास्त्राचे उपयोजन हेही तितकेच परिणामकारक ठरणार आहे. कोविड -१९ सारख्या साथीच्या रोगांनी आणि रशियाच्या युक्रेनवरील आक्रमणामुळे झालेल्या पुरवठा साखळीतील अडथळय़ांवर विचार करा. अशा वेळी, सिंथेटिक बायोलॉजीमुळे स्थानिक पातळीवर टिकाऊ पुरवठा साखळय़ा निर्माण करणे शक्य होते.  जैवतंत्रज्ञांच्या मते, हे तंत्रज्ञान कच्च्या मालाच्या उपलब्धतेवर अवलंबून न राहता, एकाच पुरवठादारावरील अतिनिर्भरता कमी करून, पुरवठा साखळय़ांना अधिक सहनशक्ती प्रदान करते. सिंथेटिक बायोलॉजी जगभरात पौष्टिक आहाराचे विश्वासार्ह स्रोत स्थिर ठेवण्यामध्ये मूलभूत बदल घडवू शकते. वनस्पती-आधारित मांसोत्पादनामुळे उपलब्ध झालेल्या पर्यायी प्रथिनांमुळे पारंपरिक मांस, अंडी आणि दुग्धजन्य पदार्थापेक्षा कमी पाणी आणि शेतीजमीन वापरून अधिक लोकांना अन्नधान्य पुरवता येते. हे प्रथिन स्रोत विविध ठिकाणी तयार करता येतात, ज्यामुळे अन्नपुरवठा साखळी अधिक विकेंद्रित होते आणि कृत्रिम खतांवरील अवलंबित्व कमी होते. रशियाच्या युक्रेनवरील आक्रमणामुळे कृत्रिम खतांचा पुरवठा ढासळला आहे. भारतातील खतांची बहुतांशी आयात ही बेलारूस, युक्रेन, रशिया वगैरे पूर्व युरोपीय देशांकडून होते. अशा वेळी नियमित खतपुरवठा, सुयोग्य किंमत आणि परकीय चलनाची बचत अशा तिन्ही पातळय़ांवर संश्लेषित जीवशास्त्र गरजेचे आहे. भविष्यात या तंत्रज्ञाच्याना बळावर प्रयोगशाळेतच पेट्रोल, प्रतिजैविके तसेच कोळय़ाशिवाय स्टीलपेक्षा मजबूत असणाऱ्या जाळय़ाचे उत्पादन होऊ शकेल. गेल्या १५ वर्षांत, जैवतंत्रज्ञानामुळे जागतिक अन्न, पशुधन आहार आणि तंतु उत्पादनात जवळपास एक अब्ज टन वाढ झाली आहे. तरीही वाढत्या लोकसंख्येबरोबर आणि नागरीकरणाबरोबर या गरजा वाढत आहेत. वातावरण बदलावरील आंतरसरकारी पॅनलचा (आयपीसीसी)चा अंदाज आहे की येत्या दशकात जगभरातील आणखी ३० टक्के शेतीजमीन पिकांसाठी अनुपयुक्त होऊ शकते. अशा वेळी संश्लेषित जीवशास्त्र पृथ्वीसाठी वरदान ठरू शकते. ऊर्जा सुरक्षिततेचा विचार करता जीवाश्म इंधने (तेल, नैसर्गिक वायू, कोळसा) ही लाखो वर्षांपूर्वी विघटन झालेल्या वनस्पती आणि सूक्ष्म जीवांपासून तयार झालेली आहेत. आज, सिंथेटिक बायोलॉजीच्या मदतीने सूक्ष्म जीवांचा वापर करून इंधने, प्लॅस्टिक आणि इतर औद्योगिक रसायने तयार करता येतात, ज्यामुळे जीवाश्म इंधनावरील अवलंबित्व कमी होते. तसेच हे तंत्रज्ञान पेट्रोकेमिकल्सपासून मिळणाऱ्या पारंपरिक उत्पादनांना आकर्षक पर्याय देते. उदाहरणार्थ, कपडे, कार, इलेक्ट्रॉनिक्स, ग्राहक वस्तू आणि पॅकेजिंगसाठी नवीन जैवसाहित्य तयार करणे शक्य आहे. तसेच, जैवइंधनाच्या क्षेत्रात सुधारणा होत आहेत—सिंथेटिक बायोलॉजीद्वारे तयार केलेले विमान इंधन पेट्रोलियमपेक्षा अधिक ऊर्जा घनता असलेले आहे. २०२१ मध्ये संयुक्त राष्ट्रांच्या हवामान बदल परिषदेत (उडढ26) माजी अमेरिकन राष्ट्राध्यक्ष बराक ओबामा यांनी अशी भविष्यवाणी केली होती की जग हे सिंथेटिक बायोलॉजीमधील प्रगतीवर अवलंबून असेल.

२०१० मध्ये संश्लेषित जीवशास्त्राने निर्णायक वळण घेतले. क्रेग वेंटर या शास्त्रज्ञाने ‘सिंथिया’ या अशा प्रजननक्षम सूक्ष्म जीवाची निर्मिती केली ज्याचे पालक कोणताही जैविक घटक नसून कम्प्युटर कोड होता. त्यानंतर प्रयोगशाळेत वाढवलेले मांस, कृत्रिम कॉफी आणि सौरऊर्जेपासून तयार केलेले प्रथिन पावडर यांचा विकास झाला, ज्यामुळे ही जैवराजकीय क्रांती माणसाच्या दैनंदिन जीवनात प्रवेश करू शकली. हे संक्रमण शेकडो वर्षांपासून चालत आलेल्या अन्नसेवनाच्या सांस्कृतिक नियमांना धक्का देत आहे, तर संपूर्ण कृषी उद्योग आणि जागतिक पुरवठा साखळय़ांना उलथून टाकण्याची शक्यता निर्माण करत आहे. यातून ‘पुर्नसयोजक जैवराजकारण’ (रिकॉम्बिनंट बायोपॉलिटिक्स) हे नवीन प्रतिमान निर्माण होत आहे.

सिंथेटिक बायोलॉजीचे दुहेरी वापराचे स्वरूप भीतीदायक आहे. एम-आरएनएसारखी तंत्रे वापरून विक्रमी काळात कोविडवर लस शोधलेल्या साधनांनीच वर्धित क्षमतेसह, सहज पसरणाऱ्या किंवा उपचारांना प्रतिरोधक असलेले रोगजंतू तयार केले जाऊ शकतात. २००२ मध्ये मेल-ऑर्डर डीएनए वापरून पोलिओ विषाणू संश्लेषित करणे हा एक प्रारंभिक इशारा होता. याहूनही भीतीदायक म्हणजे पूर्णपणे नवीन प्रकारचे रोगजंतू तयार करण्याची शक्यता, जे आपल्या रोगप्रतिकारकशक्तीला किंवा वर्तमान निदान पद्धतींना ओळखूच शकणार नाहीत. पारंपरिक जैविक शस्त्रांसाठी मोठय़ा सरकारी सुविधांची आवश्यकता असते, पण या नवीन तंत्रज्ञानाचा वापर करून एक लहान गटही विनाशकारी हल्ला करू शकतो, ज्यामुळे प्रतिबंधात्मक कारवाई करणे जवळजवळ अशक्य होते. साथीच्या रोगांपुढे जाऊन शत्रूच्या टँकमधील जेट इंधन खाणारे जीव, महत्त्वाच्या पायाभूत सुविधांमधील काँक्रीट नष्ट करणारे सूक्ष्म जीव, किंवा विशिष्ट शत्रुदेशाच्या प्रमुख कृषी निर्यातीला नष्ट करणारे जैविक शस्त्रे या सर्व कल्पनारम्य भविष्यकथा राहिल्या नाहीत.

भगवद्गीतेच्या दुसऱ्या अध्यायात म्हटले आहे, ‘‘नैनं छिन्दन्ति शस्त्राणि, नैनं दहति पावक:’’! आत्मा ही अमर गोष्ट आहे. जी शस्त्रांनी मारता येत नाही ना अग्नीने दहन करता येते. सध्याचा संश्लेषित जीवशास्त्राचा काळ निश्चितपणे सांगतो, आत्मा भलेही नष्ट करता येत नसेल मात्र तो प्रयोगशाळेत नक्कीच बनवता येतो. आणि आजपर्यंत विज्ञानाच्या प्रगतीमध्ये मानवी विवेकाच्या गप्पांना आव्हान देणारा सर्वात महत्त्वाचा प्रश्न उपस्थित राहतो, ‘‘काय उद्याच्या माणसाच्या विवेकाचेसुद्धा प्रयोगशाळेतच कोडिंग केले जाईल का?’’