Biotech Mengatakan Dapat Memprogram Kehidupan Untuk Membuat Barang Baru. Benarkah itu?

Manusia suka mengatakan hal-hal apa yang harus dilakukan. Apa pun yang dapat kami buat, prediksi, dan kendalikan — dari komputer hingga pabrik — kami dapat memprogram untuk mendapatkan hasil yang andal dan bermanfaat. Bioteknologi telah matang ke titik di mana para ilmuwan semakin menganggap sel-sel hidup dapat diprogram, tetapi tidak semua orang setuju dengan penggunaan istilah itu. Dengan mengotak-atik dan mengedit gen mereka untuk menciptakan semua jenis produk, molekul, bahan kimia, dan bahan baru yang berguna dalam skala besar, para pemimpin di bidang biologi sintetik ini berjanji untuk secara mendasar menemukan kembali cara kita membuat sesuatu, didorong oleh teknik-teknik baru dan baru untuk mengedit DNA dan potensi produktif biologi yang tampaknya tak terbatas.

Perusahaan seperti Zymergen, AmyrisAmrs
, dan Gingko Bioworks adalah beberapa dari mereka yang memajukan konsep ini, yang telah menjadi prinsip dasar di antara banyak di bidang biotek. “Ide inti di balik biologi sintetik adalah bahwa biologi pada dasarnya dapat diprogram, karena berjalan pada kode digital dalam bentuk DNA,” kata Jason Kelly, CEO Gingko Bioworks, dalam konferensi baru-baru ini. “Jika Anda dapat membaca dan menulis kode, dan Anda memiliki mesin yang menjalankannya — yang kami sebut sel — itulah pemrograman.”

Makhluk hidup, dari sel yang paling sederhana hingga organisme yang kompleks, telah mengalami industri. Peternakan hewan adalah contoh nyata, atau ragi, yang dibuang ke tong raksasa di mana mereka menghasilkan bahan kimia penting seperti asam sitrat dalam skala besar. Tetapi bagaimana jika gen ragi itu dapat diedit sehingga mereka malah menghasilkan, misalnya, mineral berharga, atau molekul yang berguna secara farmasi? Bagaimana jika sel-sel sapi dapat dikode ulang untuk menghasilkan pasokan filet mignon murni yang konstan?

Imajinasi dapat menjadi liar dengan ide ini: masukkan instruksi yang tepat ke dalam sel — atau miliaran di antaranya — dan menghasilkan bahan kimia baru atau pewarna tidak beracun, memurnikan air, membuat lebih efisien bioreaktor, siapa yang tahu apa lagi. Untuk semua kegembiraan dan janji, ketika ide dan teknik ini menjadi lebih luas dan canggih, ketidaksepakatan juga muncul atas pertanyaan: Bisakah kita benar-benar mengklaim kehidupan program seperti perangkat lunak? Haruskah kita? Dan apa artinya itu?

Bagi beberapa orang, pemrograman biologi menawarkan kesempatan untuk menyediakan materi yang tak tertandingi dan kelimpahan ekonomi untuk seluruh planet, sementara juga meningkatkan peran kita sebagai penjaga Bumi Pesawat Luar Angkasa, memberi kita lebih sedikit alasan untuk menggali bahan bakar fosil atau memproduksi bahan kimia beracun untuk memproduksi barang-barang yang kita butuhkan dan cinta. Yang lain melihat seluruh gagasan itu hanya sebagai analogi yang salah, bahkan kesalahan karakterisasi kontraproduktif yang berisiko memperlakukan kehidupan sebagai sesuatu yang jauh lebih kompleks dan misterius daripada yang sebenarnya. Perubahan iklim hanyalah salah satu contoh bagaimana sikap seperti itu dapat menyesatkan kita. Seperti yang sering terjadi, wawasan dapat ditemukan di ruang antara sudut pandang ini.

'Kotak Hitam' Biologi

Dalam sejarah baru-baru ini, manusia telah belajar banyak tentang cara kerja bagian dalam sel hidup. Industri sekarang ingin berinovasi dengan berinteraksi langsung dengan cara kerja bagian dalam ini, menerapkan logika komputasi dengan menggunakan perangkat baru yang kuat alat seperti CRISPR untuk mengedit gen individu. Pemahaman manusia tentang sistem kehidupan yang dibuka oleh teknologi ini bagi kita masih dalam tahap awal, tetapi mereka sudah digunakan secara produktif. Itu teknologi mRNA di belakang COVID-19, misalnya, mendorong kekebalan dengan secara langsung menulis ulang instruksi sel untuk memproduksi protein. Jika itu bukan pemrograman, apa? is saya t?

Kunci dari gagasan biologi pemrograman adalah kenyataan bahwa sistem kehidupan berjalan dengan kode, DNA, yang alih-alih satu dan nol kita tafsirkan sebagai A, C, T, dan G. Ini adalah bahasa yang dapat dibaca dan bahkan dipelajari oleh manusia, tetapi kita belum dapat melakukannya dengan lancar. Dengan analogi, kita dapat bekerja dengan kata dan frasa pendek, tetapi bukan kalimat penuh, apalagi paragraf, atau bab. Mengubah hanya satu huruf dalam urutan genetik dapat menghasilkan hasil yang baik, buruk, atau tidak terdeteksi, dan sangat sering hasilnya tidak sesuai dengan harapan logis.

Hampir tidak ada yang benar tentang kode komputer, yang dipahami manusia pada tingkat dasar karena, yah, kami yang menciptakannya. Beberapa berpendapat bahwa, untuk alasan ini, kita tidak pernah dapat benar-benar memprogram biologi dalam arti yang berarti. Tidak peduli tindakan apa yang kita ambil untuk mengendalikannya, mereka mengingatkan kita, “hidup menemukan jalan” untuk melemahkan atau mendobrak kotak yang kami bangun di sekitarnya (tidak selalu dengan efek dramatis seperti Jurassic Park). Dalam pemrograman digital, prediktabilitas adalah kuncinya. Ada sedikit kegunaan untuk aplikasi spreadsheet yang tiba-tiba mengubah nilai angka sesekali. Namun satu hal yang dapat kita katakan dengan pasti tentang hidup adalah bahwa itu adalah tidak dapat diprediksi. Faktanya, evolusi didorong oleh ketidakpastian, mutasi genetik telah berkontribusi banyak pada keragaman kehidupan yang mempesona di Bumi.

Pada saat yang sama, kami secara teratur membangun dan menggunakan sistem kompleks dengan prediktabilitas yang sangat terbatas. Pesawat terbang, sistem lalu lintas, jaringan komputer, semuanya terdiri dari begitu banyak bagian yang lebih kecil dan dapat diprediksi sehingga perilaku mereka hanya dapat diprediksi sampai titik tertentu, selalu mampu melakukan sesuatu yang tidak terlihat oleh siapa pun. Bagi siapa saja yang tidak mengetahui cara kerja bagian dalamnya, bahkan komputer yang dibangun dengan sempurna dapat disebut 'kotak hitam': kita tahu apa yang masuk dan apa yang keluar, tanpa memahami apa yang terjadi di dalamnya. Hal serupa dapat dikatakan tentang hubungan saat ini dengan biologi.

Logika Fuzzy

Beruntung bagi bioteknologi, jalan menuju kemajuan mungkin tidak memerlukan pemahaman yang lengkap tentang kode kehidupan. Pengetahuan dan kemampuan yang lebih dalam dapat dicapai dengan merangkul batas-batas misteri yang tak terhindarkan yang berasal dari bekerja dengan sistem kehidupan. Memasukkan kode genetik baru ke dalam sel dengan hasil yang diharapkan, sementara juga terbuka untuk hal yang tidak terduga, bisa disebut pemrograman, atau mungkin mendorong, mengajukan pertanyaan kepada alam itu sendiri. Meskipun ini mungkin tidak dapat diandalkan atau seefisien menyusun kode untuk program komputer, keuntungannya adalah bahwa jawabannya sering kali mengejutkan, dan terkadang berhubungan dengan pertanyaan yang bahkan tidak ditanyakan. Begitulah cara inovasi terjadi, dan itu membedakan biologi dari domain 'dapat diprogram' lainnya dalam beberapa cara yang menarik.

Dalam industri, tidak ada kemewahan menunggu pemahaman penuh dari sistem kompleks yang telah diimpikan evolusi selama empat miliar tahun terakhir sebelum dapat digunakan. Keharusan untuk mencapai tonggak sejarah dan memberikan produk yang bermanfaat, dapat diskalakan, dan pada akhirnya dapat dipasarkan, tidak menyisakan pilihan kecuali menemukan jalur paling langsung menuju hasil terbaik dan paling berguna. Menerima kenyataan bekerja dengan ketidakpastian berarti membangun kebanyakan sistem yang dapat diprediksi yang dapat mentolerir banyak perilaku alam yang tak terduga — tetapi seringkali berguna. Setelah proses tersebut berada dalam ranah pengulangan yang diterima oleh komputasi tradisional atau proses manufaktur, perbedaan menjadi kurang penting.

Grafik kompleksitas biologi adalah alasan untuk kerendahan hati, tetapi juga antusiasme. Ada peluang dalam bioteknologi untuk belajar dan bahkan memanfaatkan proses dan kemampuan yang tidak dapat ditemukan oleh siapa pun, apalagi dipahami sepenuhnya. Kami tidak menemukan ayam, misalnya, dan tentu saja tidak memahami semua bagian kerjanya, apa yang ada di benaknya saat kami memberi mereka makan, atau rantai peristiwa apa yang mengubah biji-bijian menjadi telur yang dapat menghasilkan keseluruhan ayam baru. Tetapi mereka menawarkan kepada kita begitu banyak nilai, andal dan dalam skala besar, sehingga mereka mungkin juga dianggap sebagai teknologi canggih. Pertanyaan apakah penyuntingan gen dan pengkodean sistem kehidupan sama dengan 'pemrograman', kemudian, sebagian besar bersifat semantik. Ini juga merupakan pertanyaan sekunder: apa yang akan dilakukan dengan kemampuan baru dan terus meningkat ini? Dalam mencoba memahami cara kerja dasar biologi, selama kita menemukan cara untuk meningkatkan kualitas hidup kita dan kesehatan planet ini, tidak masalah kata apa yang kita gunakan untuk menggambarkannya.