Quando è apparsa la biologia sintetica?
Il termine “biologia sintetica” fu usato per la prima volta nel 1980
Vent'anni dopo, nel 2000, il termine torna di nuovoproposto da Eric Call, insieme a colleghi e altri relatori, per descrivere la sintesi di molecole organiche artificiali che svolgono un ruolo specifico nei sistemi viventi.
Così, nel 2002, è nato il primo virus completamente artificiale e, 8 anni dopo, Cynthia, il primo batterio vitale con un genoma completamente artificiale.
Come funziona una nuova direzione nella scienza?
L'idea stessabiologia sinteticasta sviluppando “intorno” all’ingegneria genomica.Negli ultimi anni sono comparsi nuovi strumenti molecolari estremamente convenienti che possono essere utilizzati per modificare in qualsiasi modo il genoma di quasi tutti gli organismi.
La biologia sintetica applica l'ingegneriaapproccio per la formazione di organismi viventi - dagli enzimi ai microbi. In futuro, gli scienziati potranno modellare il genoma umano, il lavoro in questa direzione è già in corso.
Sta l'essenza stessa della nuova direzionela capacità di programmare realmente il codice degli esseri viventi. Ciò, ovviamente, influenzerà il loro sviluppo. Esistono già strumenti che consentono di modificare il DNA e creare nuove combinazioni di geni.
Gli scienziati del MIT smontano il virus T-7 in pezzi
Perché questa direzione è interessante?
Per cambiare il codice degli esseri viventi, è necessario comprendere le leggi della vita. Lo studio graduale della biologia sintetica può far luce su alcuni modelli biologici.
Tuttavia, il valore pratico del sinteticola biologia non è meno importante della scientifica. Dalla rivoluzione industriale, l'uomo ha esaurito le forze della natura - ora può controllare lo sviluppo degli organismi viventi.
La biologia sintetica può anche creare prodotti più rispettosi dell’ambiente, come la carne coltivata artificialmente o i biocarburanti. In questo modo puoi causare un danno minimo al pianeta.
Esempi di lavoro:
Il DNA nelle cellule viventi può essere descritto, compreso e studiato utilizzando termini di programmazione. In effetti, guardiamo il DNA attraverso gli occhi di un programmatore.
- Il linguaggio del DNA è digitale, usa quattro significati: A, T, C e G; "DNA byte" è composto da tre caratteri e codifica per un amminoacido;
- Gli eucarioti hanno una parte del "codice" - sequenzeintroni, - in effetti, nulla codifica e viene successivamente tagliato. Tuttavia, svolgono una funzione vitale: questo DNA aiuta a eseguire correttamente il codice, proprio come i commenti nei programmi.
- la versatilità del codice genetico rende i programmi genetici compatibili con la stragrande maggioranza degli organismi viventi.
La svolta rivoluzionaria è avvenuta il 20 maggio 2010.Questo giorno passerà per sempre alla storia come il giorno in cui fu annunciata la creazione della prima cellula vivente capace di riprodursi sulla base di un genoma sintetizzato. Un organismo vivente artificiale è stato creato presso il Craig Venter Institute sotto la guida dello stesso Craig Venter.
In totale, la ricerca che porta ala creazione del primo organismo sintetico in grado di riprodursi ha richiesto più di 15 anni, ma questo evento porta con sé un potenziale rivoluzionario per la scienza e, forse, permetterà all'umanità di risolvere i problemi più ambiziosi, come nuove fonti di materie prime alimentari, farmaci e vaccini, vittoria sull'inquinamento ambientale, sintesi di acqua pura, ecc.
Gli scienziati mirano a creare un vasto patrimonio geneticouna banca che consente di creare qualsiasi organismo desiderato (per analogia con la creazione di un circuito elettronico da transistor e diodi industriali). La banca è composta da biobricks (BioBrick) — Frammenti di DNA la cui funzione è strettamente definita e che possono essere inseriti nel genoma della cellula per sintetizzare una proteina precedentemente nota. Tutti i biobricks selezionati sono progettati per interagire bene con tutti gli altri su due livelli:
- meccanico — in modo che possano essere facilmente prodotti, immagazzinati e inseriti nella catena genetica;
- software - in modo che ogni mattone invii determinati segnali chimici e interagisca con altri pezzi di codice.
Alcune macchine molecolari biologiche
Qual è il prossimo?
Allo stesso tempo, utilizza la biologia sinteticavarie tecnologie, compreso il machine learning. L'articolo di Nature Communications parla di algoritmi in grado di prevedere come i cambiamenti nel DNA di una cellula influenzeranno il suo comportamento. Gli algoritmi possono anche fornire raccomandazioni per sviluppi futuri da parte dei bioingegneri.
Allo stesso tempo, ci sono preoccupazioni con cui lavorareil genoma umano può portare a conseguenze irreversibili. Si ritiene inoltre che alcuni gruppi di organismi possano essere modificati per sempre in questo modo.
Ad esempio, un recente sondaggio di Pew Research ha mostrato che la maggior parte della popolazione considera gli alimenti geneticamente modificati non sicuri per il consumo.
Leggi anche:
La missione annuale nell'Artico è terminata ei dati sono deludenti. Cosa attende l'umanità?
Al terzo giorno di malattia, la maggior parte dei pazienti COVID-19 perde il senso dell'olfatto e spesso soffre di naso che cola
Gli scienziati hanno scoperto perché i bambini sono i portatori più pericolosi di COVID-19