متى ظهرت البيولوجيا التركيبية؟
تم استخدام مصطلح "البيولوجيا الاصطناعية" لأول مرة في عام 1980
وبعد عشرين عاما، في عام 2000، ظهر المصطلح مرة أخرىاقترحه إريك كول، مع زملائه ومتحدثين آخرين، لوصف تركيب الجزيئات العضوية الاصطناعية التي تلعب دورًا محددًا في الأنظمة الحية.
وهكذا، في عام 2002، وُلد أول فيروس اصطناعي بالكامل، وبعد 8 سنوات، وُلدت سينثيا، أول بكتيريا قابلة للحياة بجينوم اصطناعي بالكامل.
كيف يعمل اتجاه جديد في العلم؟
الفكرة نفسهاعلم الأحياء الاصطناعيةتقوم بتطوير هندسة الجينوم "حولها".في السنوات الأخيرة، ظهرت أدوات جزيئية جديدة ومريحة للغاية، والتي يمكن استخدامها لتغيير جينوم أي كائن حي تقريبًا بأي شكل من الأشكال.
تطبق البيولوجيا التركيبية الهندسةنهج لتكوين الكائنات الحية - من الإنزيمات إلى الميكروبات. في المستقبل ، سيكون العلماء قادرين على تشكيل الجينوم البشري ، والعمل في هذا الاتجاه جار بالفعل.
يكمن جوهر الاتجاه الجديدالقدرة على برمجة كود الكائنات الحية فعليًا. وهذا بالطبع سيؤثر على تطورهم. هناك بالفعل أدوات تسمح لك بتحرير الحمض النووي وإنشاء مجموعات جديدة من الجينات.
يقوم علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتفكيك فيروس T-7 إلى أجزاء
لماذا هذا الاتجاه مثير للاهتمام؟
من أجل تغيير قانون الكائنات الحية، تحتاج إلى فهم قوانين الحياة. إن دراسة البيولوجيا التركيبية تدريجيًا يمكن أن تلقي الضوء على بعض الأنماط البيولوجية.
ومع ذلك ، فإن القيمة العملية للاصطناعيةعلم الأحياء لا يقل أهمية عن علمي. منذ الثورة الصناعية ، استنفد الإنسان قوى الطبيعة - والآن يمكنه التحكم في تطور الكائنات الحية.
يمكن للبيولوجيا التخليقية أيضًا إنتاج منتجات أكثر صديقة للبيئة، مثل اللحوم المزروعة صناعيًا أو الوقود الحيوي. بهذه الطريقة يمكنك التسبب في الحد الأدنى من الضرر للكوكب.
أمثلة على العمل:
يمكن وصف الحمض النووي في الخلايا الحية وفهمه ودراسته باستخدام مصطلحات البرمجة. في الواقع، دعونا ننظر إلى الحمض النووي من خلال عيون المبرمج.
- لغة الحمض النووي هي لغة رقمية ، تستخدم أربعة معاني: A و T و C و G ؛ يتكون "DNA byte" من ثلاثة أحرف ويشفر حمض أميني واحد ؛
- حقيقيات النوى لها جزء من "الكود" - التسلسلاتintrons - في الواقع ، لا شيء يشفر ويتم قطعه لاحقًا. ومع ذلك ، فإنها تؤدي وظيفة حيوية: يساعد هذا الحمض النووي على تنفيذ التعليمات البرمجية بشكل صحيح ، مثل التعليقات في البرامج.
- تعدد استخدامات الشفرة الجينية يجعل البرامج الجينية متوافقة مع الغالبية العظمى من الكائنات الحية.
حدث الاختراق الثوري في 20 مايو 2010.سيُسجل هذا اليوم في التاريخ إلى الأبد باعتباره اليوم الذي تم فيه الإعلان عن إنشاء أول خلية حية قادرة على التكاثر بناءً على الجينوم المركب. تم إنشاء كائن حي اصطناعي في معهد كريج فينتر تحت قيادة كريج فينتر نفسه.
في المجموع ، أدى البحث إلىاستغرق إنشاء أول كائن صناعي قادر على التكاثر أكثر من 15 عامًا ، ولكن هذا الحدث يحمل إمكانات ثورية للعلم ، وربما سيسمح للبشرية بحل أكثر المشكلات طموحًا ، مثل المصادر الجديدة للمواد الخام الغذائية والأدوية واللقاحات ، والانتصار على التلوث البيئي ، تركيب الماء النقي ، إلخ.
ويهدف العلماء إلى خلق الجينات واسعة النطاقبنك يسمح لك بإنشاء أي كائن حي مرغوب فيه (عن طريق القياس مع إنشاء دائرة إلكترونية من الترانزستورات الصناعية والثنائيات). يتكون البنك من الطوب الحيوي — أجزاء من الحمض النووي تكون وظيفتها محددة بدقة ويمكن إدخالها في جينوم الخلية لتصنيع بروتين معروف مسبقًا. تم تصميم جميع الطوب الحيوي المحدد للتفاعل بشكل جيد مع جميع الطوب الحيوي الآخر على مستويين:
- ميكانيكية — حتى يسهل إنتاجها وتخزينها وإدراجها في السلسلة الوراثية؛
- البرمجيات - بحيث يرسل كل لبنة إشارات كيميائية معينة ويتفاعل مع أجزاء أخرى من الكود.
بعض الآلات الجزيئية البيولوجية
ما التالي؟
وفي الوقت نفسه، تستخدم البيولوجيا التركيبيةتقنيات مختلفة، بما في ذلك التعلم الآلي. تتحدث مقالة Nature Communications عن الخوارزميات التي يمكنها التنبؤ بكيفية تأثير التغيرات في الحمض النووي للخلية على سلوكها. يمكن للخوارزميات أيضًا تقديم توصيات للتطورات المستقبلية بواسطة المهندسين الحيويين.
وفي الوقت نفسه، هناك مخاوف من العمل معالجينوم البشري يمكن أن يؤدي إلى عواقب لا رجعة فيها. ويعتقد أيضًا أن بعض مجموعات الكائنات الحية قد تتغير إلى الأبد بهذه الطريقة.
على سبيل المثال ، أظهر استطلاع حديث أجرته مؤسسة Pew Research أن معظم السكان يعتبرون الأطعمة المعدلة وراثيًا غير آمنة للأكل.
اقرأ أيضًا:
انتهت المهمة السنوية في القطب الشمالي والبيانات مخيبة للآمال. ما الذي ينتظر البشرية؟
في اليوم الثالث من المرض ، يفقد معظم مرضى COVID-19 حاسة الشم لديهم وغالبًا ما يعانون من سيلان الأنف
اكتشف العلماء سبب كون الأطفال هم أخطر حاملي COVID-19