Alsof de landbouw nog natuurlijk is

Niemand vertegenwoordigt de razendsnelle ontwikkelingen in de levenswetenschappen beter dan de Amerikaanse genenjager J. Craig Venter. Hij bracht het menselijk genoom in kaart en ontwierp ook de eerste kunstmatige levensvorm, een bacterie. Volgens Venter zal de synthetische biologie de wereld veranderen.

Een van de spannendste wetenschapsgebieden van dit moment is de synthetische biologie, ook wel synthetische genomics geheten. Het is de overtreffende trap van genetische modificatie. In plaats van een paar genen te veranderen in een bestaand organisme, ontwerpen onderzoekers met kunstmatig dna biologische netwerkjes in cellen en zelfs nieuwe organismen.


De Amerikaanse geneticus J. Craig Venter (64) is de pionier van dit snel groeiende veld. Een team van zijn J. Craig Venter Institute publiceerde vorig jaar in Science een eerste mijlpaal: ze ontwierpen een kunstmatig genoom, plaatsten dat in een van zijn dna ontdane bacteriecel en activeerden het, waarna de bacterie begon te functioneren. Voilà, de eerste 'synthetische levensvorm'.


Mr. Venter, kunnen we in 2040 leven creëren in het lab?

Venter, telefonisch vanuit Rockville, Maryland: 'We kunnen het nu al, dus ik ben er tamelijk zeker van dat dit over dertig jaar nog steeds zo is.'


U doelt op uw eigen synthetische cel. Critici zeggen: die Venter is een heel slimme man, misschien zelfs briljant, maar wat hij doet heeft met leven maken niks van doen. Het dna is synthetisch, maar de cel niet.

'Mensen die dit soort commentaar geven zijn meestal geen wetenschappers. Iedereen heeft zijn eigen definitie van leven. In het Science-artikel hebben wij onze criteria duidelijk omschreven. Dna is de software van het leven. Als je nieuwe, synthetische dna-software in een cel stopt, gaat dat dna bepalen wat die cel wordt, en creëer je dus een levensvorm die ervoor niet bestond.


'Sommige mensen vinden dat je leven moet maken from scratch, zoals je een cake maakt uit ingrediënten. Maar wat houdt dat in, from scratch? Dat je alleen zuurstof, stikstof en koolstof mag gebruiken? Dat je alleen eiwitten mag gebruiken, terwijl die ook op basis van dna zijn gemaakt? Andere mensen houden weer niet van de term synthetisch, omdat dat voor hen iets is van plastic, begrijp je? En zo kom je heel wat pretty dumb thinking tegen.'


Mensen hebben toch het idee dat het maken van een nieuw organisme een soort alchemistisch proces in een reactorvat behelst. Bij u ontstaat het uit een stuk dna in een cel.

'Absoluut. Al is het een legitieme vraag of het ook buiten een cel zou kunnen, in een celvrij systeem. Er bestaat zoiets als in vitro eiwitsynthese, dus ik denk wel dat we met onze nieuwe dna-software en wat chemicaliën, eiwitten en lipiden een soort cel zouden kunnen maken.


'Kern van de zaak is dat onze synthetische cel zijn oorsprong heeft in een computer en vier flessen chemicaliën, de bouwstenen voor het dna. We hebben een bestaande cel gebruikt om het dna te activeren, maar zo gauw dat gebeurd was gingen de genen nieuwe eiwitten maken en ontstond een nieuwe cel.'


Het doel was vooral om een 'minimale cel' te leren begrijpen, en daarmee misschien de basisprincipes van het leven. Heeft u al een idee?

'Ik ben net een boek aan het schrijven waarin ik die vraag wil beantwoorden. Ik kom toch uit op een vergelijking met de computer. Een computer heeft een 'operating system' en een 'software system'. Zonder die twee is het gewoon een doos vol elektronische onderdelen. Zo is het met levende cellen ook.


'Het probleem met cellen is alleen dat die onderdelen niet zo stabiel zijn. Een bacterie moet elk uur 10 procent van zijn eiwitten vervangen. Het is alsof je een auto hebt en elk uur 10 procent van de onderdelen moet vervangen omdat hij anders in elkaar zakt. Maar zo zitten cellen in elkaar, en mensen ook. Alleen zo kunnen we op zo'n complex en efficiënt niveau functioneren.


'Leven is dus een heel dynamisch proces. Dat realiseren we ons vaak niet. Als we in de spiegel kijken zien we toch een tamelijk onveranderlijke identiteit. Wat we niet zien is dat in die 100 biljoen cellen in ons lijf dit dynamische proces van seconde op seconde aan de gang is. Ons dna wordt afgelezen, nieuwe eiwitten worden gemaakt, oude afgebroken. Zonder dna zouden we snel doodgaan, omdat er geen nieuwe onderdelen zouden worden gemaakt.'


De software is dus bepalend, niet de hardware die je ziet?

'De software maakt de hardware. De dna-software maakt zijn eigen hardware, zeg ik altijd in mijn lezingen. Leven is een softwaresysteem.'


En dus begint synthetisch leven met het ontwerpen van de software.

'Ja, maar het fundamentele punt is dat we die software ontwerpen op de computer. Dat is de grote doorbraak: dat we van de digitale wereld van de computer naar de analoge wereld van het dna kunnen gaan. Het begon ermee dat we de genetische code leerden lezen. Nu kunnen we er ook mee schrijven.'


Vrij letterlijk zelfs: uw bacterie had literaire citaten in zijn dna.

'Right. En onze namen en een webadres. We hebben eerst een heel systeem ontworpen om in de vierletterige dna-code te kunnen schrijven, compleet met cijfers en interpunctie. Toen hebben we die 'watermerken' in het dna gezet, om te bewijzen dat het synthetisch leven is en om het te kunnen onderscheiden van natuurlijk geëvolueerd leven. Zodat mensen in de toekomst de twee niet zullen verwarren.'


Gaan de ontwikkelingen niet veel sneller dan u had gedacht?

'Ze gaan veel langzamer dan ik had gehoopt. Het idee om een synthetische cel te maken had ik al in 1995, toen we als eersten een compleet bacterieel genoom ontcijferden. Met die data zijn we toen aan de slag gegaan. Dat heeft ons vijftien jaar gekost. Al hebben we er natuurlijk niet al onze tijd aan besteed. Ik ben er even uit geweest om het menselijk genoom in kaart te brengen.'


Een klein zijpad.

'Een leuke afleiding.'


Nu kunt u een bacterie maken. Knap. Wat gaan we ermee doen?

'Dit is een nieuwe industriële revolutie, daar ben ik van overtuigd. Synthetische biologie zal bijna elk aspect van het menselijk leven transformeren: hoe wij ons voedsel produceren, hoe we energie opwekken, afval verwerken, vaccins en medicijnen maken, hoe wij als soort evolueren. Vanaf nu is elk aspect van het menselijk leven voor verandering vatbaar. En dat is maar goed ook, want eind oktober bereiken we de mijlpaal van zeven miljard mensen op deze planeet. En dat is niet echt reden voor een feestje.'


Hoezo?

'De moderne mens heeft zich de afgelopen millennia kunnen ontwikkelen zoals hij deed vooral dankzij de landbouw. Maar die is in zijn huidige vorm niet houdbaar meer. Het wordt steeds moeilijker de snel groeiende wereldbevolking te voeden. We moeten systemen hebben die tien, duizend keer productiever zijn. Daarvoor hebben we de synthetische biologie hard nodig.'


U wilt algen inzetten, begrijp ik.

'Klopt. Ons bedrijf Synthetic Genomics heeft een deal van 300 miljoen dollar gesloten met Exxon Mobil om biobrandstof te maken uit algen. Synthetische algen gaan zonlicht, kooldioxide en water omzetten in olie, waaruit we diesel en kerosine kunnen maken. Ik denk dat we zulke algensystemen ook kunnen gebruiken om olie voor voeding te produceren. Dat wordt echt groot.


'We gebruiken nu enorme oppervlakten aan land om plantaardige oliën te produceren. Oliepalm, het productiefste gewas op aarde, levert hooguit 800 gallon per acre op. Algen kunnen 10.000 gallon opbrengen: twaalf keer zoveel. Stel je voor wat het zou betekenen als we in de huidige wereldproductie aan palmolie zouden kunnen voorzien op eentwaalfde van het oppervlak.'


Dat zou het regenwoud kunnen redden.

'Precies. Het verandert de ecologie. Het verandert de planeet.'


Kunnen we op dezelfde manier ook eiwitten produceren?

'Ja, en dat zal gebeuren ook. De definitie van voedsel zal veranderen. We zullen geen dieren meer nodig hebben om vlees te produceren.'


Het einde van de veeteelt?

'Het einde van het eten van dieren en het einde van de landbouw.'


Hoe gaat dat straks? Bacteriën die in grote reactoren eiwit produceren?

'Het kan via bacteriën, maar ook via gisten of algen. Ik denk dat het theoretisch mogelijk is algen te laten smaken als grass-fed beef.'


En wat zegt u tegen al die mensen die bang zijn voor genetische manipulatie, mensen die elk gesleutel aan genen onnatuurlijk vinden?

'Ik zou zeggen: get a better education. Alsof iets in de landbouw nog natuurlijk is. Een echt natuurlijke tomaat is groen, bitter en zo groot als je duim. Alles wat we telen en fokken is het product van genetische manipulatie, maar dan blind, door genen door elkaar te klutsen zonder dat we een idee hebben wat er gebeurt. Zo hebben landbouw en veeteelt zich ontwikkeld. Ik begrijp niet waarom het goed is als we het willekeurig en onwetend doen, en slecht als we het gericht en op basis van wetenschappelijke kennis doen.


'Die irrationele manier van denken staat heel ver van me af. Maar het is een realiteit die we onder ogen moeten zien. Daarom zijn we open over ons werk, laten we het voortdurend ethisch toetsen en zullen alle organismen die we ontwikkelen aan uitgebreide veiligheids- en milieueisen moeten voldoen. Ben ik ook allemaal vóór, maar het komt voort uit angst voor het nieuwe. En wie bang is voor de toekomst, zal er geen deel van uitmaken.'


Tegen medische toepassingen bestaat vaak minder bezwaar. Die kunnen we vast ook tegemoet zien.

'Die komen er zeker. We zijn bezig te kijken of we met behulp van synthetische virussen snel vaccins kunnen maken. We hebben er met Novartis en de Amerikaanse overheid een bedrijf voor opgezet, Synthetic Genomics Vaccins. Tests laten zien dat we binnen een week een nieuw influenzavaccin kunnen maken. Het vaccin tegen het vogelgriepvirus H5N1 kostte destijds nog een half jaar.


'Ik verwacht dat onze nieuwe griepvaccins binnen twee jaar beschikbaar zijn. Ze zullen dan het eerste product van synthetische biologie zijn dat de markt bereikt. Onze voedingsmiddelen en brandstoffen zullen binnen tien jaar volgen.'


En die industriële revolutie? Komt die er vanzelf of zijn er blokkades?

'De ontwikkelingen zouden veel sneller kunnen gaan dan ze doen. We hebben ook een revolutie nodig in de manier waarop we wetenschap bedrijven en financieren.


'Wetenschap wordt in de VS en in Nederland in wezen nog net zo gedaan als twee eeuwen geleden: kleine labs, individuele onderzoekers die allemaal aan hun eigen kleine onderwerpje werken. Groepen die allemaal hetzelfde doen, gebrek aan groot denken. We moeten juist samenwerken om wereldproblemen op te lossen. Je moet grote doelen formuleren, nieuwe brandstoffen, nieuwe medicijnen of wat dan ook, en daar gericht in investeren.'


Hoe kijkt u naar de toekomst?

'Ik ben heel optimistisch over de toekomst van de synthetische biologie. Die ligt volkomen open. Onze enige beperkingen liggen in onze verbeelding en in de ontwikkeling van ons vermogen om de biologie van de cel te begrijpen en nuttige nieuwe levensvormen te ontwerpen.'


CV J. Craig Venter

1946

Geboren in Salt Lake City, Utah (14 oktober)

1973

Studie biochemie, University of California, San Diego

1975

PhD fysiologie/farmacologie, idem

1975

Hoogleraar State University of New York, Buffalo

1984

Onderzoeker National Institutes of Health

1992

Oprichting The Institute for Genomic Research (TIGR)

1995

Publicatie eerste complete genoom (bacterie)

1998

Oprichting Celera Genomics

2001

Publicatie menselijk genoom

2005

Oprichting Synthetic Genomics, La Jolla, Californië

2006

Oprichting J. Craig Venter Institute, Rockville, Maryland

2007

Publicatie eerste individuele menselijk genoom (van J. Craig Venter zelf)

2007

Autobiografie A Life Decoded

2010

Eerste synthetische cel

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden