Framtidens bioteknik är både grön och blå!
Den blå biotekniken är skatter funna i havet!
Enorma, okända reservoarer av liv upptäcks och kartläggs över hela planeten. Ett exempel är det arbete som just nu utförs av Deep Carbon Observatory som utforskar den underjordiska biosfären.
Men motsvarande, minst lika stora och okända myller av liv finns i världens hav. Blue Biotechnology är ett snabbt växande fält, som liksom all annan bioteknik bär på oändliga möjligheter för mänskligheten. Mikroorganismer tillverkar starkt specialiserade bioaktiva ämnen som gör det möjligt för dem att överleva och konkurrera om resurser i de mest extrema miljöer. Evolutionen har utvecklat verktyg som vi människor inte ens i vår vildaste fantasi kan föreställa oss. Det bästa vi kan göra är att koncentrera oss på att upptäcka dem! Havet är nästa stora biosfär att utforska.
Upp till 90 procent av havens biomassa utgörs av (okända) mikroorganismer
”Det marina mikrobiomet” syftar på något närmast oändligt stort och till största delen okänt: den samlade mängden mikroorganismer som lever i jordens hav. Det rör sig naturligtvis om en oöverblickbar artrikedom – och ett astronomiskt antal enskilda organismer från de tre domänerna; bakterier, eukaryoter och arkéer. Dessutom samexisterar de med motsvarande mängder virus; små DNA-bärande enheter som dock inte brukar räknas som ”liv”. De liknar mer biologiska maskiner – uppbyggda av biologiska delar men utan egna livsprocesser.
Hur det ser ut på de riktigt stora djupen vet ingen. Förmodligen kommer ingen heller att ha en aning om det inom de närmaste decennierna.
Intensiv forskning och teknisk utveckling har möjliggjort ett vetenskaplig fält som funktionell metagenomik, där målet är att kartlägga och identifiera funktionen hos gener, proteiner, enzymer och andra biomolekyler – även i helt okända mikroorganismer.
Bioinformatiken bidrar med datoriserade verktyg som gör det möjligt att söka efter specifika funktioner i långa DNA-sekvenser. Ju mer kunskapen ökar – och ju fler kända gener som finns tillgängliga som referens – desto lättare blir det att identifiera gener vars produkt kan tänkas ha en viktig roll i en reaktionskedja, exempelvis i människokroppen. Vi vet alltså hur en sådan gen kan se ut och vi har dataprogram som kan leta upp dem – samt varianter som liknar dem.
Mikroorganismer i haven lever fritt, i symbios med djur – och producerar mediciner!
Djur som använder ”biotekniska lösningar” är en ständig källa till inspiration och viktiga fynd. Detta är inte nytt. Men de framsteg som gjorts inom biotekniken har öppnat helt nya möjligheter att använda naturens lösningar i människans tjänst. En tydlig illustration är cancermedicinen Trabectedin.
Det aktiva ämnet i extraktet från en sjöpungsart, Ecteinascidia turbinata, upptäcktes redan 1969. Frågan, som förblev obesvarad fram till 2011, var hur detta ämne producerades – och vem som egentligen gjorde det. Det visade sig att det inte alls var sjöpungen själv, utan en bakterie som lever i symbios med den (Candidatus Endoecteinascidia frumentensis). Denna bakterie, liksom de flesta mikroorganismer på jorden, är omöjlig att odla i ett laboratorium och skulle därför ha undgått upptäckt om det inte vore för tekniken som möjliggjort sekvensering av genetiskt material även i okända organismer. När de inblandade generna blev kända kunde deras produkt, det aktiva ämnet, både utforskas och dessutom produceras i stor mängd.
Även de mest ”havsvattenliknande” organismer – som maneter – skapar egna unika livsvillkor för mikrobiella ekosystem. Tidigare i år upptäcktes till exempel högintressanta bakterier med bioteknisk potential inne i maneter, livsformer som består av minst 95 procent havsvatten. Varje art tycks härbärgera unika mikrobiom, som dessutom förändras med manetens livscykel.
Bioterias bioteknik är än så länge endast grön!
De bakterier vi använder som en del i våra tekniska applikationer härstammar från de yttersta jordlagren i kanadensiska skogar. Läs mer om hur vi sätter bakterier i arbete för miljön: