Väikesed, aga tublid putukad: tillukeste olendite tulevik
Bensiinibakterid silmapiiril
Praegu valmistatakse bensiini, diisli- ja lennukikütust hiiglaslikes kobarettevõtetes, mis neelavad tohutult energiat, saastavad õhku ja vajavad fossiilseid energiakandjaid. Samal ajal põletatakse jäätmekäitlustehastes ülisuurtes kogustes jäätmeid, mis sisaldavad süsivesinikke – kemikaale, millest koosnevad ka mootorikütused.
Paber- ja papp-pakend, plastpudel ja riidekalts – kogu see pahn, mille pärast me praegu vaidleme, kuidas neid sorteerida, kas ikka pesta või mitte, kas põletada või hunnikusse ajada – võivad ühel heal päeval saada isuäratavaks toiduks mikroobidele, mis toodavad sellest meile vajalikke süsivesinikke.
Proovikiviks on muundada igapäevaesemetes sisalduvad vesiniku- ja süsinikupõhised molekulid toatemperatuuril vedelikeks, et neid saaks valada autopaaki ja kütta sisepõlemismootoreid. Kõige paljulubavam suund sellise tehnika saavutamiseks on luua uued geneetiliselt muundatud üherakulised organismid, mis muundamise meie eest ära teevad. Paljud sellised organismid ehitavad süsivesinikke keskkonda saastavatest ainetest, kuigi nende toodang inimesele kasutamiseks ei sobi. Nii näiteks on merevetikad tublid muundama süsihappegaasi rasvhapeteks, mida saab kütuseks rafineerida. Kuid vetikate korjamine veest ja seejärel neist rasvhapete eraldamine on nõnda kallis, et see on siiani jõukohane vaid kosmeetikatööstusele.
Parem oleks vajalike oskustega organismid luua. Geneetiliselt muundatud kütusevabrikud tekitavad hirmu: mis siis saab, kui säherdused mikroorganismid loodusesse satuvad? Ka peab neid elus hoidmiseks kogu aeg söötma – tehas ei saa minna puhkusele. Läinud aasta septembris sai USA-s Massachusettsis asuv firma Joule Unlimited patendi geenmuundatud bakterile, mis kasutab diislikütuse tootmiseks süsihappegaasi ja päikesevalgust.
Teine võimalus oleks kasutada taimede toodetavaid suhkruid. Põlluviljade tselluloosset puitjat ainet saab muundada etanooliks, mida siis mootorites põletada. Septembris teatas San Francisco firma LS9, et on muundanud tavalise kolibakteri selliseks, et see aitab organismidel muuta suhkruid teatud liiki süsivesinikeks.
Selliste bakterite loomise vastu võitlemine on kahepalgeline ettevõtmine, mis tähendab ühtlasi taastuva tootmise pidurdamist.
Küborgputukate lahtipääs
Kas tahate näha, mis on peidus vanaema kapi taga, mida te kuidagi eemale nihutada ei jaksa? Lihtne lahendus: saatke komandeeringusse putukad. Küborgmardikad võivad ühel heal päeval või öösel lennata sinna, kuhu suunab neid inimese tahe. Või õigemini inimese juhitud arvuti saadetud raadiolaine. Sellised mardikad võiksid abistada maavärinas lõksu langenuid või leida peitunud terroriste.
Tavaline toakärbes on putukate seas imeloom. Ta suudab lehvitada oma tiibu 200 korda sekundis. See on põhjus, miks kärbest on nõnda raske tabada – lennul peaaegu et võimatu üles-anne. Sellise kiiruse saavutamiseks kasutab kärbes keerulist biomehaanikat. Tema tiivad ei ole otseselt seotud rindkere lihastega nagu näiteks lindudel. Selle asemel pingutab ja lõdvestab kärbes lihaseid rütmiliselt, nõnda et rindkere ise muudab oma kuju. See paneb tiivad võnkuma nagu helihargi ning nõnda kulub lennuks imeväike kogus energiat.
Insenerid ja disainerid on ehitanud ja ehitamas üha pisemaid lennumasinaid, mis võtavad eeskuju kärbselt. Hollandis Delfti ülikoolis on ehitatud sajamillimeetrise siruulatusega tiibadega robot, mis suudab kanda videokaamerat. Kuid mehaaniliste putukate puhul on põhiline häda, et nende piisavalt pikaks lennus hoidmiseks pole sobilikku energiaallikat. Patareist, mida säherdune kunstputukas kanda suudab, jätkub vaid mõ-neminutiliseks lennuks.
Selle asemel et ehitada robotputukaid, võib kasutada putukaid endid kui lennumasinaid. Sellised küborglennukid alluvad korraldusele ja pööravad lennul käsu peale paremale või vasakule, laskuvad madalamale või tõusevad kõrgemale.
California ülikooli elektriasjanduse ja arvutiteaduse professor Michel M. Maharbiz ja tema kolleegid valmistasidki sellise küborgputuka. Nad ei võtnud aluseks kärbest, rohutirtsu ega liblikat, vaid mardika ja õppisid selle peapiirkonda kinnitama mikroelektroode, nii et neisse suunatud elektriimpulsid hakkasid suunama tema tiivalöökide sagedust.
Mardikad lendavad vaid valges. Kui tahta, et nad teeksid seda ka pimedas keldris, siis tuleb nende silmad osavate impulssidega ära petta.
Mardika seljale kinnitatakse seljakott, mis sisaldab raadiovastuvõtjat ja antenni. Kui nüüd paremale lihasele anda kümne millisekundi pikkuste impulsside jada, siis rakendab see lihas suuremat jõudu kui vasak ja mardikas lendab vasakule. Ugandast pärit mardikas ladinakeelse nimega Mecynorrhina torquata, kes kaalub kaheksa grammi, suudab kanda nii raadiot kui ka kaamerat. Autorid loodavad oma oskusi rakendada ka kõrgemate loomade suunamiseks – alates rottidest ja hiirtest inimeseni välja. „Putukatega katsetamine aitab edasi lükata vaba tahtega seotud eetilised küsimused, mis selgroogsete puhul kerkivad,” leiavad teadlased ja kinnitavad, et küborgmardikad elavad sama kaua kui tavalised.
Muundatud putukate võimalus
Kui GMO-vastased ei taha lubada muundatud taimi, siis mida nad arvavad muundatud putukatest, keda ei muundata mitte selleks, et saada suuremat saaki, vaid et ravida inimesi? Putukate oluline osa ökosüsteemis on vähemalt üldjoontes teada. Kuid putukate tõttu haigestub igal aastal maailmas vähemalt pool miljardit inimest.
Eestis on ohtlikemad puukide levitatavad nakkushaigused, maailmas aga malaaria, millesse sureb Aafrikas umbes miljon inimest aastas ja mille käes vaevleb sadu miljoneid. Sellele lisanduvad dengue-palavik, Chagasi haigus ja unehaigus, mis ohustavad Aafrika ja Ameerika maailmajao elanikke. Putukamürkide kasutamine võib ohustada keskkonda – tuntuim näide on DDT. Moskiitovõrgud on vaid osaliselt kergendav lahendus. Mürgivaba, kuid piiratud ulatusega meetod on radioaktiivselt steriliseeritud isaste putukate loodusesse laskmine.
Transgeensete ehk geneetiliselt muundatud putukatega tegelemine pakub veel ühe võimaluse. Paljud geenid mõjutavad putukate käitumist ja bioloogiat. Haigust kanda võiva putuka muundamisega võib saavutada isendeid, kes ei suuda patogeene edasi kanda või kelle järglased on sigimatud. Nõnda võib ohtlike putukate asurkonda kas alla suruda või ohutuga asendada (vt graafik).
GM-putukate tehnikate väljatöötamist on toetanud euroliidu seitsmes raamprogramm ja maailma tervishoiuorganisatsioon, nende vallapäästmist reguleerivad mitmed direktiivid. Euroopa Komisjoni nüüdne arvamus on, et GM-putukate loodusesse laskmine Euroopas „on kaugel tõelisusest”. Aafrikast juttu ei ole.
Digitaalsed sipelgad
Inimese loodud digitaalne loodus kipub üha enam elama oma elu ja käest libisema. Kuidas saada hakkama lugematute arvutiviirustega ja üha keerukamaks muutuva arvutitevahelise võrgustikuga? Vastust tuleb otsida elust enesest, arvab osa infoteadlasi. „Elu toimib tänu päikesevalgusele ja informatsioonile,” ütleb USA-s Montanas asuva biomimikriinstituudi president Janine Benyus. Liigid arenevad looduses üha edasi ja see areng võib pakkuda lahendusi ka arvutiinimestele.
Imetaja dendriidirakkudel on immuunsüsteemis oluline osa: just nemad alarmeerivad võõrkehadest. Inglismaa Nottinghami ülikooli arvutiteadlane Julie Greensmith disainis „dendriidiraku algoritmi”, mis tunneb ära arvutiviirusi, nii nagu immuun-süsteem tuvastab tõelisi viirusi.
Washingtoni osariigis asuva riikliku Pacific Northwesti labori teadlased jälle võtavad eeskuju sipelgatest ja on loonud digitaalsed sipelgad, kes kaitsevad arvutivõrku samamoodi nagu tõelised sipelgad ohu korral oma pesa.
Bakterite orkester
Sünteetilise bioloogia võimalustest on EPL-i teadusküljel olnud juttu mitmel puhul seoses üherakulise organismi loomisega. Eelmisel aastal õnnestus teadlastel aga panna kogu bakterite koloonia üheskoos ja kindlas taktis kiirgama fluorestsentskiirgust. Selle eesmärk on sundida bakterid koos tegutsema ja näiteks tootma ravimeid.
