• Eestis on IT-edulugusid palju, kuid mitte veel biotehnoloogiavaldkonnas.
• Eesti molekulaarbioloogia on vanadesse teemadesse kinni jäänud. Digitaalse bioloogia suund tooks siia uusi inimesi ja ideid.
• Nii väikeses riigis nagu Eesti pole projekti õnnestumine kindel, kuid nagu näitab Leedu eeskuju, pole see võimatu.
• Oskus omaenda ehituskoodi lugeda ja kirjutada on osa iga liigi loomulikust arengust.
• Tulevikus võib jäätmeid ja heitgaase muuta bakteritele söödavaks gaasiks, et bakterid need siis ära väärindaks.
• Elusloodusest on 99 protsenti veel sekveneerimata, kuid looduse mitmekesisus pakub sünteesibiloogile igal juhul uute rakkude loomisel ohtralt inspiratsiooni.
• Edu korral võiks tulevikus kujuneda Läänemere ümbrus maailma biotehnoloogia keskuseks.

Esmalt palju õnne: Euroopa Komisjon tunnustas teie teaduskeskust 15 miljoni eurose arendustoetusega, millele paneb juurde sama palju Eesti riik. Kas see 30 miljonit on biotehnoloogia maailmas suur või väike raha? Kui vaadata USA-d, kus valatakse sektorisse sadu miljoneid dollareid, siis ka sealt ei tule uusi nokiaid, nagu Vändrast saelaudu…

Jah, USA-s me räägime biotehnoloogia sektoris isegi triljonitest. Seal on sadu uusi biotehnoloogia iduettevõtteid ja kümneid ükssarvikuid.

Meie mastaabis on see samas päris suur summa. Arvan, et lõpuks peab see veelgi kasvama. Nagu ütleb ka meie rahastaja Brüssel: see on alles algusraha. Iga teadlane, kes siia tööle tuleb ja kellesse me midagi investeerime, toob tavaliselt välisrahastuse mitmekordselt tagasi. Kui võtame tööle väga head inimesed, võime oma summat nende kuue aasta lõpus juba mitmega korrutada. See ongi asja mõte.

Teiseks loodame, et kogu meie loodav ökosüsteem võtab kaasa riskikapitali. Meie puudus ongi see, et meil pole veel biotehnoloogias sarnast buumi nagu IT-s. Kindlasti see buum siia aga jõuab: iduettevõtete loomise ja biotööstuse arendamise osa selles rahastuses on väga suur. See pole lihtsalt teadusgrant, vaid ikkagi struktuuri loomine ja tööstuskoostöö. Tööle võetakse inimesed, kelle ambitsioon on luua uusi iduettevõtteid. Meie tehtav teadus peab jõudma laborist ka kasutusse. 

Kas mingi osa sellest rahast läheb ka ülikooli taristu väljaehitamiseks?

Ei. Ülikoolil on niigi juba plaanis ehitada siia uus instituut ja ehk isegi mitu. Paarkümmend aastat tagasi olid siin (Maarjamõisas) vaid tühjad krundid. Biomedicum ehitati 1990. aastatel, 2006. aastal tehnoloogiainstituut, siis Chemicum, lõpuks Physicum – see kõik on fantastiliselt arenenud. Ent kui me tahame olla Ida-Euroopa parim ülikool – mida me minu arvates oleme, peame oma kampuse välja ehitama.

Osa sellest projektist on ka Tallinn kui meie partner. Väga tähtis on, et seegi areneks. Oma suurusest hoolimata oleme ikkagi väga väikesed instituudid. Kriitilise massi saavutamise nimel peame kokku tulema ja Tallinna-Tartu biotehnoloogia koostööd süvendama. Osa selle projekti aparatuurist läheb samuti Tallinnasse.

Kolmandana on teil kambas Taani partnerid Taani Tehnikaülikooli Novo Nordiski fondi bioloogilise jätkusuutlikkuse keskusest.

Jah. See on aga selline rahastusmeede, et Taani partnerid on justkui mentorid. See on teaming, mis tähendab, et üks ülikool võtab appi mõne oma ala tippülikooli, mis aitab tal nende eeskujul sarnaseid struktuure luua. Meetme mõte on, et teaduslik ekstsellentsus areneks kogu Euroopas.

Euroraha toel arendate välja Eesti Bioloogilise Jätkusuutlikkuse Keskuse. Milliste valdkondade teadlased ja millised teadustegevused end selle nime taga peidavad? 

See keskus on juba loodud. Asutasime selle juba 2015. aastal ja hakkasime labori haaval üles ehitama. Tookord taotlesime raha siit-sealt. Ehitasime eraldi sünteetilise bioloogia suuna labori ning fermentatsiooni-, gaasfermentatsiooni- ja puidukeemialabori. Ühelt poolt on see nagu uurimislaborite konsortsium, aga on päris uusi laboreidki. 

Praegune suurem grant annab meile võimaluse umbes neli-viis üksust juurde ehitada. Klotsidest kokku hakkab juba vaikselt see suur keskus tekkima.

Millega täpsemalt seal keskuses tegeletakse?

Meie eesmärk on sünteetiline bioloogia ja molekulaarbioloogia – pigem suunitlusega biotehnoloogiale, biopõhistele kemikaalidele ja biomaterjalidele. Sellepärast nimetamegi seda Bioloogilise Jätkusuutlikkuse Keskuseks, see on otsetõlge meie Taani partnerite nimest Novo Nordisk Foundation Centre for Biosustainabilty. 

Neid huvitab samamoodi, kuidas õpetada rakud kasutama bioloogilisi substraate, näiteks jäätmeid. Eestis on meil põhiliselt saepuru ja puidutööstuse jäätmed. Samas üle maailma kasutatakse väga palju põllumajandusjäätmeid: näiteks Lääne-Euroopas suhkrupeedi kasvanduste, Šotimaal viskitööstuse jäätmeid, lisaks rapsiõlitööstuse jäätmeid. Kõik see läheb söötmena bioreaktoritesse, et pärmid ja bakterid võiksid seda süüa ja midagi toota.

Üks meie suur teema on uus toit. Näiteks mikroobsed rasvad – et ei peaks kasutama nii palju palmi- ja kookospähkliõli, mis tuleb sellistest riikidest, kus nende istandused võistlevad vihmametsadega. See ongi biojätkusuutlikkus. 

Teiselt poolt on meil maailmatasemel gaasfermentatsioon. See tähendab, et me võtame CO ja CO₂ bakterite abil tagasi ja need bakterid toodavad sellest süsinikust olulisi kemikaale. Nii saame sünteesida biopõhiseid materjale, mida muidu tehakse naftast. Samal ajal saab nende samade bakteritega, mida oma keskuse laboris disainime, CO₂ ja vingugaasi – tehaste jäätmegaasidest või otse õhust siduda tagasi samamoodi, nagu taimed seovad fotosünteesi käigus. Ka puidutööstuse jäätmeid saab ahjus põletamise asemel gasifitseerida ja kasutada gaasfermentatsioonil bakterite toiduna.

Kokku kannabki see nimi soovi, et meie majandus toimiks umbes samamoodi nagu loodus. Ainult, et sel juhul aitavad sünteetiline bioloogia, bioreaktorid ja loodud rakud meil süsinikuringet jätkusuutlikuna hoida. Nüüd jõuame asja tuumani: selle kõige tegemiseks on vaja hästi palju genoome disainida. 

Plaanite hakata rakke kujundama nii, et ühendate omavahel sünteetilise bioloogia ja digitehnoloogia. Tutvustage lugejale alustuseks selle võrrandi esimest poolt. Sõna sünteetiline tähendab midagi, mis 'pole looduslik, vaid kunstlik'. Kas või kuidas erineb teie tegevus jumala mängimisest?

Jumala mängimine see kindlasti ei ole. Asi on sellest väga kaugel. Lihtsamate meetoditega on inimene genoomi muutnud tuhandeid aastaid. Täppismuutmised tulid juba 1970.–1980. aastatel. 

Genoomi disain ja sünteetilise bioloogia nimetus tuletati sellest, et umbes kümnend aastat tagasi hakkas sünteesitud DNA, mida rakkude ümber programmeerimiseks kasutatakse kiiresti odavnema. Kui mina tulin Ameerikast tagasi, maksis üks DNA aluspaar 16 USD senti. Nüüd on see vähemalt tuhat korda odavam.

Odavamaks on läinud ka väga pikkade DNA-ahelate süntees. Ma ei räägi üksikmutatsioonidest, mida teeme näiteks CRISPR-meetodil (ehk molekulaarkääridega). Ühte geeni mõne mutatsiooni tegemine tähendab väga väikesi muudatusi. Kujutage aga nüüd ette: praegu sünteesitakse pärmi tervikkromosoom. See pannakse kokku nii, et ühes kromosoomis võib olla sadu tuhandeid muutusi. See on tohutult suur võimekus. 

Veel paarkümmend aastat tagasi, läks meil mõne mutatsiooni geenidesse viimiseks väga kaua aega. Nüüd saame testida tuhandeid mutatsioone ja täpselt disainitud mutatsioonide kombinatsioone ühe päevaga. Kui oma keskuse üles ehitame, siis pipeteerimisrobotid ja väga kiired analüüsid võtavad väikestest katseklaasidest proove ainult paarikümne sekundi tagant ja analüüsivad läbi mass-spektromeetriga tuhandeid rakke. Selles mõttes on see tõepoolest kiirendatud evolutsioon.

Sünteetiline bioloogia on aga alati kombinatsioon ratsionaalsest disainist ja mingist juhuslikkusest. Evolutsioonil oli aega väga palju, miljoneid aastaid. Meil seevastu on bioloogilise jätkusuutlikkuse saavutamisega kiire. Meil on aega paarkümmend, võib-olla 30–40 aastat. Peame käiku laskma nii inimese insenerimõtlemise kui ka mutatsioonide tekkimise juhuslikkuse. Siin tulevad mängu IT ja masinõpe.

Jah, võrrandi teine pool on digitehnoloogia. Jutt käib suurtest andmebaasidest, nagu Eesti geenivaramu. Mida sünteesibioloog nende andmebaasidega teeb? Ajab seal näpuga järge, kuidas paremaid rakke ja baktereid kujundada?

Klassikaliste biokeemiliste meetoditega tegeledes oleme harjunud, et vaatame, mida üks mutatsioon teeb, kuni kristallstruktuuride uurimiseni välja. Me püüame mehhanismist aru saada, nagu ravimiarenduses. Probleem on selles, et jätkusuutlikkuse saavutamise kontekstis pole meil selleks enam aega. 

Teiseks pole meil ka seda võimekust. Ütleme, et meil on 1000 uut mutatsiooni ja tuleb välja, et selline rakk toimib täpselt nii, nagu tahame. Meil läheks kümneid aastaid aega, et aru saada, kuidas kõik need mutatsioonid koos toimivad. Siin tulebki appi masinõpe. Me ei süvene enam mehhanismidesse, vaid vaatame lihtsalt mustreid. Masin õpib nende mustrite järgi. Kui need mustrid hakkavad korduma, saab neid jälle omavahel kombineerida. Siis võib öelda, et masinõpe toimib natuke nagu looduslik evolutsioon. 

Teisisõnu ei pea me enam kõigi rakkude ja bakterite omadusi üksi oma peaga välja nuputama. Tark masin lappab andmetest pungil andmebaase ja mõtleb meiega koos oluliselt kiiremini. Piltlikult võib siis öelda, et raha pani rattad käima ja toetussumma kiirendas teie mõttetööd?

Ega looduslik valik ju ei mõtle, mida need mutatsioonid tähendavad. Ta lihtsalt valib parima kombinatsiooni. Nüüd aitab masinõpe selle parima kombinatsiooni valimisel kaasa, mis on väga suur murrang. Seda nimetatakse bioloogia digitaliseerimiseks. 

Bioinformaatika osa molekulaarbioloogias ja sünteetilises bioloogias kasvab praegu tohutult. Need, kes praegu sellesse investeerivad, võidavad. Meil on küll praegu Delta maja, aga siin kampuses meil bioinformaatikat peaaegu ei ole. Praegune bioinformaatika Eestis on küll väga hea, aga see on enamuses geenivaramu- ja haigustepõhine.

Kui teie käe all valminud rakud ja suurandmed kokku saavad, peaks sündima midagi uut. Mis see on see uus ja seninägematu, mida biotööstus teilt ootab? Kas või kes on Eestis võimeline neid innovatsioone Eestis ära kasutama?

See on huvitav küsimus. See sõltub väga palju keskkonnast ja riigist.

Kui vaatame üle maailma, kuidas sünteetiline bioloogia on kommertsialiseeritud, siis meie mudel on samasugune. See ei seisne mitte niivõrd tööstusega koostöös, vaid selles, et ülikoolid kasvatavad tööstusele kvalifitseeritud töötajaid - järeldoktoreid ja doktorante. Ülikoolid ise ei paisu väga, aga väga suur migratsioon on praegu ülikoolidest uutesse iduettevõtetesse. Noored tahavad teha midagi maailmaparandajalikku. Ameerikas on isegi probleem, et ülikoolid jäävad tühjaks ja keegi ei taha seal töötada. Meil on see siire ees. Oma projektiga loome struktuurid ja võimalused, et seda siin käivitada. 

Eestis on mõned biotehnoloogia idufirmad, aga neid on väga vähe. Eesti ajaloolistest suurtest tööstusettevõtetes piirdub sünteetilise bioloogia huvi võib-olla puidukeemiaga. Meie jaoks on see tegelikult uus tööstusharu. 

Samas ei saa me seda väita näiteks Leedu kohta. Seal on biotehnoloogia hoopis paremini arenenud ehk ühes väikeses Ida-Euroopa riigis pole võimatu seda teha. Leedu on väga hea eeskuju. Arvan, et meil läheb see samamoodi käima. 

Samuti on meie Taani partnerid loonud viimase kümne aasta jooksul üle 30 iduettevõtte. Niimoodi see mudel toimibki. Neil leidus näiteks üks doktorant, kes oli väga ambitsioonikas, tal oli idee ja siis ta hakkas tegutsema. Mõnele meeldib teha baasteadust, mõni hakkab ettevõtjaks. See üks tudeng arendas oma idufirma nii kaugele, et see müüdi suvel mitmesaja miljoniga ühele suurele Prantsuse keemiakontsernile maha. 

Oluline on, et ta ei läinud kohe end tööstusele koostööpartneriks pakkuma. Ta poleks siis mitte kuhugile jõudnud. Tööstus ei saa tihtipeale murrangulisest innovatsioonist kohe aru ja oli vaja kogu seda idufirma protsessi. Kui firma jõuab mingile tasandile, ostab tööstus selle ära. 

Mhmh. Eestil sellised edulood veel puuduvad?  

Ma Eesti biotööstusest ei saa praegu tõesti sarnaseid näiteid tuua. Peame järgima teiste riikide mudeleid: Leedu, Iisraeli ja Ameerika mudelit, et see asi toimima läheks. Muidu oleks kahju: meil on arendatud molekulaarbioloogiat järjepidevalt alates 1960. aastatest, aga see on jäänud arenema kuidagi kindlatesse voolusängidesse. Kasvatame järjest uusi põlvkondi geenitehnolooge, aga lubatud plahvatust biotehnoloogias pole toimunud.

Plahvatus eeldab korraga väga suunatud ja suuri investeeringuid. Näiteks Singapuris polnud 1990. aastate algul ühtegi biotehnoloogia doktoriprogrammi. Keegi ei osanud sisuliselt pipeteerida. Siis otsustati aga valitsuse tasemel, et kui enne tegeldi elektroonikaga, siis nüüd saab Singapurist biotehnoloogiamaa. Võin natuke eksida, aga nüüd moodutab biotehnoloogia umbes 30 protsenti nende sisemajanduse koguproduktist. 

Samal aja olemel meie ikka oma väikestes laborites ja teeme seda, mida oleme teinud kümneid aastaid. Seda süsteemi tuleb raputada. Loodan, et me ei toonud seda rahastust mitte olemasolevate suundade edasiseks inkubeerimiseks, vaid toome biotehnoloogiasse sisse täiesti uued asjad, nagu masinõpe ja IT. Võtame tööle täiesti uued inimesed, et siia süsteemi tuleks värskust ja uut mõtet juurde. 

Vanu teemasid võib lõputult uurida, aga peame muutuma ja siduma oma kompetentsid. Tahame luua ühte tugevat Eesti molekulaarbioloogiakeskust. Jagame muidugi ära, et osa meie kompetentse oleks Tallinnas, osa Tartus, aga see on üks keskus. Kui meil on viis laborit, mis suudavad funktsioneerida, pole mõtet nimetada seda molekulaarbioloogia instituudiks. Oleme nii väike riik, et me peame looma ühe keskuse ja peame leidma oma nišši.

Kui ainulaadne on see sümbioos, mida teie teete? 

Ma ei karda, et teen midagi riskantset. Teaming tähendabki, et toome otse taanlaste mudeli siia. Mul pole nende masinavärgi toimimises kahtlust, sest seda on seal juba testitud ja taanlased annavad meile kõik juhtnöörid. Nad on teinud seda isegi suuremal skaalal, kui meie proovime. Neil see töötab. 

Loome samasugust süsteemi, aga see saab olema ka osa üleilmsest Biofoundry Alliance'i koostöövõrgustikust. Suurandmeid ja vabavara jagatakse seal üle maailma. Nii ei tasugi alati küsida, et mida see kõik nüüd Eesti ettevõtetele annab. Tegelikult on see suur nišš just bioinformaatikas globaalne. Meile seni edu toonud fintech sektor või Bolt'i sarnased ettevõtted on ju samamoodi kõik globaalsed IT-ettevõtted. Samamoodi saaksid meie bioinformaatika ettevõtted globaalselt teenindada kogu maailma ravimitööstust. Me ei pea mõtlema ainult oma kohalike ettevõtjate peale.

Kui unistada, siis kuue aasta päras teatakse igas perekondlikus söögilauas Bolti ja Wise'i kõrval rääkida ka mõnest siinsest digitaalse bioloogia eduloost?

Ma loodan küll. Eks see oleneb meie IT-sektorist. Arvan, et seal on päris palju inimesi, kes on huvitatud – võib-olla neil on juba teenitud piisavalt raha, et nad tahaksid proovida midagi uut.

Aga on nad sel juhul pädevad ja varmad just sünteetilisse bioloogiasse viskuma? 

Eks nad vaatavad ka, mis maailmas toimub. Seal öeldakse, et digibioloogia areng on IT-sektori uus võimalus. 21. sajand on ikkagi sajand, kui inimesed õpivad programmeerima loodust. 

Saime geneetilisest koodist aru alles 1960. aastatel ja nüüdseks on andmehulgad piisavalt suureks paisunud. Väga tõsised analüüsid väidavad, et võib olla kuni 60 protsenti kogu maailma majanduses kasutatavast sisendist – kemikaalid, materjalid jne - saavad olema paarikümne aasta pärast bioloogiliste süsteemide toodetud. Ravimitööstuses samamoodi, kuigi ravimid on niikuinii valdavalt bioloogiast inspireeritud biopõhised ained. 

Samas ma ei välista sedagi, et meil on tulevikus olemas elavad ehitusmaterjalid. Nendega ehitatakse maja, mis hingab ja tajub oma retseptoritega kogu keskkonda. Ta on kogu keskkonnaga kooskõlas samamoodi nagu puu oma keskkonnaga. 

Miks me ei võikski minna täiesti loodusega kokku selles mõttes? Mina sünteetilist bioloogiat ei karda. See on tegelikult inimliigi kõige tähtsam pöördepunkt. Tihtipeale öeldakse, "ah teadus ja teadlased". Ometi see, et 1953. aastal DNA struktuur publitseeriti ja 1960. aastatel geenikoodist aru saadi, on kõige tähtsam punkt kogu inimliigi arengus. See tähendab, et oleme aru saanud omaenda koodist ka viimastel aastatel oleme õppinud seda ka ümber programmeerima. Üks asi on koodist aru saada, teine asi on õppida seda ise kirjutama. Teine asi on lugeda võõrkeelset raamatut ja aru saada, aga teine asi on võõras keeles rääkida. Nüüd on see aeg käes.

Usun, et alati on teaduses ka vastaseid, aga kui meil on nii võimekas tehnoloogia, mõeldakse kindlasti läbi kõik eetilised barjäärid. Ma olen ise olnud ÜRO-s sünteetilise bioloogia töörühmas. Seal on näiteks GMO-sõjas olnud väga tugev vastuseis juba mitukümmend aastat. Neid reegleid ei lasta lihtsalt läbi. 

Areng selle koodikirjutamise nimel aga käib. Kujutage ette, kui peakski tekkima teadusliku fantastika olukord, kus Maale saabub tulnukate tsivilisatsioon, kes on meist arenenum. Sel juhul oleks täiesti mõeldamatu, et nemad poleks juba aru saanud, kes nad on ja kuidas nad on kodeeritud. 

Tahan sellega öelda, et geenide kodeerimine pole midagi saatanast või mingi jumala mängimine. See on loogiline evolutsiooniline areng.

Nii-öelda iga endast lugupidava liigi aabitsateadmine iseeenda kohta?

Jah. Kui ühe liigi intelligents areneb piisavalt kaugele, siis on see loomulik, et nad on mingil hetkel selle vastu huvi tundnud. Oleme antiikfilosoofidest saadik kogu aeg küsinud, kes me oleme, kust me tuleme, kuhu me läheme. See on loomulik areng.

Loomulik areng on seegi, et me seda teadmist juba ravimitööstuses ja mujalgi kasutame. Looduses kohanduvad kõik olendid ju tegelikult evolutsiooni käigus keskkonnaga ja õpivad huvitavaid trikke, et ellu jääda. Sünteetiline bioloogia on üks meie trikk.

Ülemäärane süsinikuheide ja inimtekkeline kliimamuutus on saanud iga keskkonnateemalise uudise refrääniks. Kas üks nendest trikkidest saab olema ka see, et valmistate meile nüüd lõpuks bakterid, mis kõik need heitgaasid ära sööks ja pealekauba veel millekski kasutatavaks muudaks?

Oleme arvutanud, kui palju tänapäeva tehnoloogiaga neid tehaseid peaks tulema, mis CO₂ otse kinni võtaks. Kanadas ja Šveitsis on neid tehtud. Praegu on see aga väga kallis. Kui vaadata CO₂ maksusid, siis mõnes riigis on need aga tonni süsiniku püüdmise hinnaga juba samas suurusjärgus. 

Praeguse tehnoloogiaga on siiski ikkagi metsa mõttekam istutada, kui rajada tuhandeid CO₂ õhust välja imemise tehaseid. Viimane võtab liiga palju raha ja ma ei tea, kas see tegelikult on tulemuslik. Võib-olla on gaasfermentatsioon tulemuslikum. Tehase korstnad ehitataks sel juhul nii, et kui sealt tuleb CO₂ välja, siis see mitte ei lähe taevasse, vaid otse bioreaktorisse. Seda varianti kasutatakse juba näiteks terasetööstuses. 

Kindlasti tasuks muuta gaasiks prügi. Kui räägime just ringmajandusest ja bioloogilisest jätkusuutlikkusest, võiks asendada prügi põletamise gasifitseerimisega. Seda tehakse juba esmakatsena näiteks Jaapanis ja proovivad meie koostööpartnerid Ameerikas.

Ringmajandus on tegelikult väga kallis. Seal tuleb väga palju materjale liigiti sorteerida. See nõuab kõik investeeringuid ja energiat. See nõuab ka inimesi, kes sõidavad bensiinimootoritega nendesse ringmajanduse ettevõtetesse tööle. See nõuab taristut. See nõuab kogumist ja nende asjade kokkutoomiseks läheb juba iga kilomeetri peale teatav hulk fossiilkütust. 

Ringmajanduses on palju liigiti kogumist. Kogutakse ühte või teist tüüpi plasti või tekstiilijäätmeid kokku ja neist tehakse uut plasti ja tekstiili. See on hea, aga sellega minnakse ainult poole tee peale.

Kui nüüd vaatame, kuidas bioloogiline organism seda lahendab, siis ta läheb ikkagi oma materjalide ringsüsteemis ühe, kahe, kolme süsinikuni välja. Gasifitseerimise protsess teebki umbes 800 kraadi juures prügist sünteesigaasi, mis on vesinik, CO või CO₂.

Teisisõnu minnakse gaasfermentatsioonil bakteritele söödava ühe süsiniku ehk kõige madalama süsiniku arvu peale. See annab palju rohkem võimalusi uute erinevate materjalide taasloomiseks võrreldes liigiti materjalide kogumisega. Viimane on kallim ja paneb uute materjalidele mitmekesisusele piirid. Bioloogiline organism ei lagunda näiteks valke vaid 30 aminohappe pikkusteks juppideks, et need jupid hiljem ühendada uuteks valkudeks. Valkude ringmajandus läheb ikka madala süsiniku arvuga ühendite ja vähemalt üksikute aminohapeteni välja.

Ma arvan, et gaasfermentatsioon saab olema üks tulevikulahendusi. Meilgi keskuses Kaspar Valgepea juhitud laboris on vaja bakterid geneetiliselt ümber programmeerida, et nad toodaksid sünteesigaasist igasuguseid võimalikke keemiatööstuse algaineid. Siis saaksime katta tõesti 60 protsenti sisendist. Bakteritele söödavat gaasi saab teha igasugustest jäätmetest: saab gasifitseerida puidujäätmeid, munitsipaalprügi ja nii edasi. See on üks võimalus. 

Teine võimalus on kasutada suhkruid või näiteks glütserooli, mis jäävad üle põllumajanduses, bioõlitööstuses või puidujäätmetest. Baktereid saab õpetada isegi puidu ligniini sööma. 

Tegeleme koostöös TÜMRI-ga Pseudomonase-bakteriga, kes sööb fenoolseid ühendeid. Ideaalis võiks sünteetilise bioloogiaga kujundada välja sellised pärmid või bakterid, mis otse puidujääkmassi söövad. Me ei pea siis ehitama suurt tehast, vaid mikroobid võtavad selle jääkmassi vastu ja loovad sellest väärtust näiteks konteinerisse ehitatud bioreaktoris, mis asub saekaatri kõrval.

Äriliselt on raske teha seda tsentraalselt. Nagu igasuguse biojäätme korjamise kohtagi öeldakse, siis 60 kilomeetri raadiusest edasi läheb see juba kogumise kulude ning transpordi tõttu nii äriliselt kui ka süsiniku jälje poolest keeruliseks. Me ei saa ehitada ainult ühte suurt tehast keset Ida-Euroopat, vaid tuleb ehitada esiti väiksemad moodultehased. Sealt viiakse juba poolväärindatud toode ühte tsentraalsesse tehasesse, kust sellest tehakse edasi biopõhist materjali või keerulisemat toodet. 

Lääneriike iseloomustab tehnoutopism ja lootus, et suudame end sellest suurest august välja innoveerida. Samas, kui palju me taolistele imebakteritele lootma peaksime ja kas see usk ei röövi meie tähelepanu probleemi juurpõhjustega tegelemiselt?

Inimpsühholoogia ongi tihti mõistetamatu. Mina arvan, et väga suur osa maailmast tahab jõuda lääne elatustasemeni. 

Räägime läänes, et peame vähem tarbima. Samal ajal ütleb suur osa maailmast, et näete, olete juba kolm põlvkonda siin tarbinud, aga mina tahaks samuti pakkuda seda oma lastele ja lastelastele. Miks ma pean nüüd ära ütlema? Teie õpetasite meid plasti tegema ja kasutama, aga nüüd peame loobuma sellest heast elust paari põlvkonnaga. COP27 kliimakohtumise sisuliselt ainus tulemus oli, et lääneriigid lubasid arengumaadele maksta kompensatsioone. See on mõistetav.

Mõnes mõttes on see arusaadav, et kui Lääs räägib ühtmoodi, siis kogu maailm ei pruugi samamoodi aru saada. Elame meediaruumis, kus on selge, et kui sa ei sorteeri prügi, elad sa täiesti valesti, aga see ei pruugi igal pool maailmas nii olla. Pigem tuleks pakkuda tehnoloogilist alternatiivi. Arvan, et sellist heaolu on paar põlvkonda ja siis läheb elustiil kasinamaks ja jätkusuutlikumaks.

Lääne inimene on saanud reisida ja lubada endale muid asju, mis meile tundusid peale Nõukogude Liidu lagunemist väga imelised. Nüüd on need meile väga tavalised. Oleme 30 aastaga suuresti aru saanud, kuidas heaoluühiskond ja tarbijaühiskond toimib, ning meil on juba teatav pettumus. Meie saame aru, et see möödub. Siit tekibki see, et meil pole nendest asjadest loobumine enam nii keeruline. 

Samas tuleb nüüd tugevasti välja kolonialismi pärand. Arengumaades küsitakse, et kui lääne ühiskond kaevandas kolooniates ja sai rikkaks, siis miks peavad nemad nüüd kehvast eluolust minema kohe väga kokkuhoidlikku eluolu peale. Niimoodi inimpsühholoogia ei toimi. Nemad tahavad ka head elu proovida.

Peame aga 20–30 aastaga oma kliimaeesmärgid saavutama. Sellega on väga kiire. Vaadake ise, kuidas kord Californias põleb või siis jälle uputab. Siin ei ole aega enam mõelda, et kasvatame maailma kaheksa miljardit inimest ümber ja paneme nad igas riigis prügi sorteerima. See ei ole võimalik ja see pole ka tegelikult tehnoloogiline lahendus probleemile. Pigem tuleb investeerida teadusesse tohutut raha. 

Kas see tähendab, et sünteetiline bioloogia päästab päeva?

Osaliselt päästab. Kindlasti tulevad teistmoodi materjalid. Kindlasti jääb alles traditsiooniline keemia. Arvan aga, et fossiile kaevandatakse järjest vähem, vähemalt materjalide jaoks. Kindlasti püüame kinni ka CO₂ väga erinevate meetoditega: siin tulevad mängu lisaks keemilised meetodid ja kas või metsa istutamine. 

CO₂, metaani ja teiste heitgaaside kuhjumine atmosfääris tuleb kuidagi peatada. Kuigi me ei tea tegelikult, kas see on võimalik. Kui jätaksime kogu oma tegevuse pooleli, siis võib-olla kusagilt tundrast immitseb neid niikuinii edasi või immitseb meie nii-öelda kuivendatud siirdesoometsadest palju igasuguseid kasvuhoonegaase. 

Me tegelikult ei tea, mis olukorras on globaalne ökosüsteem. Mõnes mõttes on halb, et sellest poliitilisel tasemel nii suure kindlusega räägitakse. Samal ajal ütlevad enamus teadlasi, et nad ei tea. See on liiga keeruline, et teaduslikult midagi kindlat öelda. 

Selles mõttes on sünteetilise bioloogia panus nii-öelda maailmapäästmises sama tähtis kui meditsiinilisel biotehnoloogial. Meie keskus tegeleb mõlema poolega. Teeme vahet tööstuslikul biotehnoloogial ja meditsiinilisel biotehnoloogial. 

Seda on küüniline öelda, sest inimesi on väga palju ja tervelt elatud aastaid meditsiin kindlasti juba pikendab, aga küsimus ongi, et kui pikalt inimene tahab elada. Väga palju investeeritakse meditsiinilises biotehnoloogias nüüd näiteks Californias pikaealisusse ja vananemise uuringud on hästi rahastatud. Looduses leidub ju loomi, kes ei saa vähki või elavad sadu aastaid. Näiteks hiiresarnane paljastuhnur, kelle kohta laboris öeldakse, et nende loomulikku surma pole veel nähtudki. Nende rakud ei vanane, neil ei teki vähki, vaid nad lihtsalt tapavad üksteist.

Kui pikendame inimese eluiga, siis iga uus eluaasta tähendab ökoloogilise jalajälje suurenemist. Kõige suurem probleem ongi praegu, et meil on inimesi palju. Kas eesmärk on nüüd inimese pikk eluiga või bioloogiline jätkusuutlikkus? Kas need on üksteist välistavad?

Jah, kas me hoolime loodusest või inimesest?

Võib-olla tuleb elada tähendusrikast, rikast ja intensiivset elu, aga lühemalt. Samal ajal, võib-olla elada 300 aastat polegi huvitav. Inimesel hakkab võib-olla igav: kõike on justkui nähtud. Kui kaugele läheb sellisel juhul aga ravimitööstuse vajadus? Praegu on tehnoloogiliselt võimalik inimest haigevoodis elus hoida kaua, aga kas sellel on nii palju mõtet, kui samal ajal kõik upub ja põleb? Arvan, et ka praegusel meditsiinilisel biotehnoloogial on piirid. Nii palju, kui inimesed ravikindlustust maksavad, nii palju nad oma äriga saavad raha teha. 

Samas on 99 protsenti elusloodusest veel sekveneerimata. Võib vaid ette kujutada, milliseid imelisi funktsioone on näiteks süvamereelukad välja kujundanud. Neid funktsioone saaks rakendada igal pool. Väga palju uuritakse ekstremofiilseid organisme, kes kannatavad äärmuslikke tingimusi. Nendest saab nii palju inspiratsiooni, kas või materjalide või ükskõik mille jaoks. Oleme alles suure tee alguses.

Jah, mulle jäigi mulje, et andmebaasidesse on andmed kokku kuhjatud nagu Hullude päevade ajal igaks juhuks kokku krabatud kaupa. Kas teie hakkate neid ometigi päriselt ja kohe kasutama?

Sellega tegeletakse. Meie uue projekti mõte on aga selles, et meil see kompetents puudub. Meil on küll Delta maja, aga suur osa meie IT-ükssarvikuid ei tegele bioinformaatikaga. Sellise asjaga, et leida loodusest erinevaid funktsioone, mis on puhas IT – sellist kompetentsi meil pole. 

Sellepärast ongi meil vaja luua need üksused ja võtta kümneid inimesi tööle väljaspoolt ja teistmoodi arusaamisega. Meil on andmeid juba palju, aga need andmed moodustavad ainult ühe protsendi kogu loodusest. Neid andmeid tuleb veel sada korda rohkem, ja me peame arengutega kaasas püsima.

Meie töö käib disaini-konstrueeri-testi-õpi tsükliga. Õpid ja siis jälle disainid. Digiüksused tegelevad meil õppimise ja disainimise poolega. Seal õpime eelmisest eksperimendist, millised mutatsioonid mida tegid, ja disaini etapis paneme sellest kokku midagi uut. Siis lähevad uued rakuversioonid taas robotiseeritud üksusesse kasvatamisele ja analüüsimisele. See tähendab, et konstrueerimine on juba füüsiline tegevus – DNA-d ja rakud pannakse kokku. Seejärel käib analüüsimine aparaatidega. Sealt tulevad suurandmed lähevad testimisele, mis on jälle IT-üksuse töö. 

Seega on meil kaks üksust. Pool on suuremastaabiline eksperiment, mille kohta öeldakse biofoundry, mis on nagu suur DNA töökoda. Teine pool on IT-üksused, mis töötavad ühe tsüklina. Nad käivad seda tsüklit järjest rohkem läbi, kuni me lõpuks ühel hetkel vaatame, et ohhoo, rakk on juba nii hea, et selle põhjal võiks ehitada terve suure tehase koos suurte bioreaktoritega. 

Kui me praegu alles alustame, võib meie biokemikaali saagis olla kümme või isegi sada korda väiksem, kui ärimudel vajab. Samas nende tsüklitega saab seda sada korda suuremaks. See ongi kogu selle asja tuum.

Kui valmis on meie IT-teadlased ja bioloogiateadlased üksteisega koostööd tegema? Teame kas või Jaak Vilo kurtmistest, et Eesti IT-sektoris valitseb juba praegu PhD-ga andmeteadlaste põud. Kas Eestis jagub piisavalt inimesi, kust need tulema peaksid ja ega me taaskord ühte ja sama tekki üksteiselt pealt ei kisu?

Arvan, et informatsiooniteadus jääb informatsiooniteaduseks. DNA kannab ikkagi digitaalset informatsiooni ja IT-huviga inimestele on see lihtne. Bioloogia võib noortele hakata tunduma hoopis huvitavam. 

Võib-olla leidub inimesi, kes on töötanud mõnes IT ettevõttes ja tahavad proovida ka bioinformaatikat. Inimesi ongi erinevaid: mõned on bioloogid, mõned on insenerid. Olen täiesti kindel, et väga paljudele pakub looduse uurimine läbi bioinformaatika huvi. Selleks ümberõppimine on kindlasti IT-spetsialistidele lihtsam, kui õppida molekulaarbioloogia eksperimentaatoriks, mis võtab üle kümne aasta aega. 

Peame otsima neid inimesi üle maailma. Kuna meil on aga selline Taani partner, kellel on see võrgustik juba olemas, ja Jaak Vilo on ikkagi suure hariduskombinaadi Delta majas välja arendanud, siis meil IT oskustest Eestis praegu puudu vist ei tule. 

Taanlaste roll partneritena on aidata meil IT-spetsialistid bioinformaatikuteks ümber õpetada. See teaming-projekt ongi nii mõeldud: meil on väga palju plaanis õppereise Kopenhaagenisse ja iga-aastaseid ühiskonverentse. Meie doktorandid saavad seal käia. Saame neilt igal sammul abi. See pole tavaline teadusgrant, vaid väga kavalalt välja mõeldud rahastusinstrument. Valisime ühe maailmas läbi löönud tippkeskuse, kes meid aitab. Nemad saavad meilt omakorda kasu, sest uut talenti ja koostööd on alati vaja. Meil on siin oma oskused, neil võib-olla eksperimentaalselt natuke teised: me täiendame teineteist.

Nii et noor inimene, kes valib eriala, valigu rahvusvaheline ja tulevikku vaatav digitaalse bioloogi karjäär?

Tänapäeval ma ei julge midagi noortele öelda. Majandus ja üldse kõik muutub kiiresti. Tsiteerin aga ühte maailmakuulsat IT-futuroloogi ja -visionääri, kes ütles: "Kui mu laps elaks 1970. aastatel, siis ma ütleks talle, et õpi arvutikoodi. Kuna mu laps elab praegusel ajal, siis ma ütlen talle, et õpi elu koodi". Ehk see, mis toimus arvutiteaduses 1970. aastatel, on toimub bioinformaatika ja DNA kodeerimise alal praegu. 

See, mis paarikümne aastaga lahti läheb, on uskumatu ja väga kiire. Näeme, kuidas investeeritakse. USA president Biden allkirjastas alles lepingu, et biotööstusesse pannakse riiklikult miljardeid. Isegi USA armee avas sünteetilise bioloogia keskuse. Sünteetilise bioloogia programme luuakse järjest ja see kõik läheb huvitavamaks. 

Hiljuti sai MIT baasil sündinud ettevõte nimega Asimov 200 miljonit rahastussüsti, et teha CAD-platvorm (Computer Assisted Design). Jutt käib platvormist, millega tehakse kõike ehitusprojektideni välja. Varsti saavad nad kogu raku selles keskkonnas kokku panna.

Sünteetiline bioloogia nagu kõik uued tehnoloogiad, areneb läbi tõusude ja mõõnade. Algul on teatav vaimustus ja siis jälle kainenemise periood. Esiti mõeldi, et sünteetiline bioloogia on ratsionaalne ja lihtne. See algas umbes 15 aastat tagasi, kui MIT-sse tuli bioloogiateadusesse väga palju elektroonikaharidusega inimesi. Nemad mõtlesid, et panevad rakud kokku samamoodi nagu elektroonikaseadmed. Nad ei olnud kordagi teinud ühtegi bioloogilist eksperimenti. Mõned neist lõid läbi, aga väga paljud tõdesid, et bioloogia on midagi hoopis muud.

Siis tuligi kainenemine. Jah, asju saab küll omavahel kokku panna, aga nad ei tööta niimoodi, nagu elektroonikas. Rakk on hoopis kavalam. Loodus on hoopis keerulisem kui kõige keerulisem arvuti. Seepärast tulebki nüüd juurde väga palju laborirevolutsiooni, juhuslikkust, masinõpet. Igal sammul õpitakse, pettutakse, õpitakse uuesti. Lõpuks ongi meie teadmised ja võimekus muuta genoome nende 15 aastaga tohutult kasvanud.

Võib-olla on meie huvileigus Eesti teaduse eripära. Võib-olla leidub meil väga palju skeptikuid, sest väike riigina me ei ole biotehnoloogias veel ületanud sellist kriitilist künnist, mida muide Leedu on ületamas. Seal on buum. Huvitaval kombel on meil STEM-alade vastu üldiselt huvi langemas, aga Leedus see tõuseb. Võib-olla tuleb ületada mingi kriitiline mass. 

Leedus on ka suuri edulugusid. Üks leedulane oli oma rühmaga CRISPR-tehnoloogia avastamise juures. See annab väga palju juurde, kui on selline liider. Meil ei ole nii-öelda oma nobelisti, kes siin kõik käima lükkaks. Jah, meil on palju lubatud. Nüüd väga paljud ütlevadki meil, et "oh, jälle need Eesti teadlased lubavad". Võib-olla siin on teatav provitsiaalne pettumus. Me pole nii õhinapõhiselt asja juures ega nii suure visiooniga. 

Mind see siiski väga palju ei huvita. Olen alati pidanud meid globaalse teadussüsteemi osaks. Võib-olla on mõnes USA keskosa osariigi väikeses ülikoolis samasugune pettumus, aga see ei tohi inimesi hirmutada. 

Me püüame ja anname endast parima, aga ma ei saa öelda, et see projekt paneb kõik kohe käima. On ka risk, võib osutuda, et nii väikses kohas nagu Eesti see ei toimi, näiteks karjäärimudeli seisukohast. 

Iga riik, ka väike riik nagu Singapur, on pea alati spetsialiseerunud ühele asjale korraga. Just tööturu võimekuse seisukohast Eesti ei ole maailma mõistes koht. Kui mõelda Tartu Ülikoolile, öeldakse näiteks, et suured ülikoolid peavad olema vähemalt 50 miili raadiuses rahvusvahelisest lennujaamast. Samas ei ole see reegel. Ma just tulin Okinawalt, kus on täiesti eraldi saare peal maailma tippülikool ja sadu maailma tippteadlasi. Svante Pääbo labor on seal. Nobelistid on viidud saarele, kus lennuühendus välismaailmaga pole just kõige intensiivsem.

Põhimõtteliselt saab seda järelikult ka siin teha. Näiteks meie kõrval investeerivad ka Soome ja Taani väga palju. Taanis nad vähemalt väidavad, et 40 protsenti kõigist uutest tööstuse töökohtadest on just rakuvabrikutes ja sünteetilises bioloogias.

Te ei jäta ka jonnakalt proovimata, kuigi lõpptulemust ju ei tea.

Jah, aga Taanis on olukord hoopis teine. Seesama Taani Novo Nordisk on Euroopa suurim firma, mis on oma teadusgrantide ja stipendiumidega helde.

Samamoodi Lõuna-Rootsis on terve Medicon Valleyks kutsutud piirkond. Meie projekti mõte on tuua see Medicon Valley siia Läänemere idakaldale. Oleme ikka üks piirkond. Soomes, Leedus ja Poolas asi areneb ning Läänemere ümbrus võib kujuneda biotehnoloogia keskuseks.

Riskid on suured, aga lootma peab ja tuleb selle nimel lihtsalt töötada. Ei tohi vanadest teemadest kinni hoida. Teaduses ongi see kõige suurem oht, et oled mingil alal väga hea ja võid eluaeg sedasama teha, nii et midagi ei juhtu, aga maailm läheb mööda. Kogu aeg peab paindlik olema, kogu aeg peab muutuma. Iga viie aasta tagant peab suunda muutma. 

Provintsiaalülikoolis on tihti rahastus väike ja inimene hoiab kümne küünega kinni teadmistest ja oskustest, mis tal on. Ta püüab sellega edasi navigeerida, aga samal ajal see lõpuks raiskab väga palju raha ja edasi me ei liigu. Me ei muutu. 

Sellepärast ütlengi, et ma ei tea, kuidas digitaalse bioloogia justkui täiesti nullist sisse ehitamine õnnestub. Minu jaoks on see aga niivõrd õige käik, sest praegu läheb maailmas kõik selles suunas. Kui need oskused meil puuduvad, jääksime lihtsalt maha. See on absoluutne vajadus. Ilma selleta me tegelikult eriti edasi areneda ei saa.