Kada atsirado sintetinė biologija?
Terminas „sintetinė biologija“ pirmą kartą buvo pavartotas 1980 m
Po dvidešimties metų, 2000 m., terminas vėlpasiūlė Ericas Callas kartu su kolegomis ir kitais pranešėjais aprašyti dirbtinių organinių molekulių, atliekančių specifinį vaidmenį gyvose sistemose, sintezę.
Taip dar 2002 metais gimė pirmasis visiškai dirbtinis virusas, o po 8 metų – pirmoji gyvybinga bakterija su visiškai dirbtiniu genomu.
Kaip veikia nauja mokslo kryptis?
Pati idėjasintetinė biologijakuria „aplink“ genomo inžineriją.Pastaraisiais metais atsirado naujų, itin patogių molekulinių įrankių, kuriais galima bet kokiu būdu pakeisti beveik bet kurio organizmo genomą.
Sintetinė biologija taiko inžinerijąpožiūris į gyvų organizmų susidarymą - nuo fermentų iki mikrobų. Ateityje mokslininkai galės suformuoti žmogaus genomą, darbas šia linkme jau vyksta.
Pati naujos krypties esmė slypigebėjimas realiai užprogramuoti gyvų būtybių kodą. Tai, žinoma, turės įtakos jų vystymuisi. Jau yra įrankių, leidžiančių redaguoti DNR ir kurti naujus genų derinius.
MIT mokslininkai išardo T-7 virusą į gabalus
Kodėl ši kryptis įdomi?
Norint pakeisti gyvų būtybių kodą, reikia suprasti gyvenimo dėsnius. Palaipsniui studijuojant sintetinę biologiją galima išaiškinti kai kuriuos biologinius modelius.
Nepaisant to, praktinė sintetinės vertės vertėbiologija yra ne mažiau svarbi nei mokslinė. Nuo pramonės revoliucijos žmogus išeikvojo gamtos jėgas - dabar jis gali kontroliuoti gyvų organizmų vystymąsi.
Sintetinė biologija taip pat gali sukurti aplinkai draugiškesnius produktus, pavyzdžiui, dirbtinai išaugintą mėsą ar biokurą. Taip galite padaryti kuo mažiau žalos planetai.
Darbo pavyzdžiai:
DNR gyvose ląstelėse gali būti aprašyta, suprantama ir tiriama naudojant programavimo terminus. Išties, pažiūrėkime į DNR programuotojo akimis.
- DNR kalba yra skaitmeninė, vartoja keturias reikšmes: A, T, C ir G; „DNR baitas“ susideda iš trijų simbolių ir koduoja vieną aminorūgštį;
- eukariotuose „kodo“ dalis - sekosintronai, - iš tikrųjų jis nieko nekoduoja ir vėliau yra iškirpiamas. Tačiau jie atlieka gyvybiškai svarbią funkciją: ši DNR padeda teisingai vykdyti kodą, panašiai kaip programų komentarai.
- dėl genetinio kodo universalumo genetinės programos suderinamos su didžiąja dauguma gyvų organizmų.
Revoliucinis lūžis įvyko 2010 m. gegužės 20 d.Ši diena amžiams įeis į istoriją kaip diena, kai buvo paskelbta apie pirmosios gyvos ląstelės, galinčios daugintis pagal susintetintą genomą, sukūrimą. Dirbtinis gyvas organizmas buvo sukurtas Craig Venter institute, vadovaujant pačiam Craig Venter.
Iš viso tyrimai, vedantys įpirmojo sintetinio organizmo, galinčio daugintis, sukūrimas užtruko daugiau nei 15 metų, tačiau šis įvykis turi revoliucinį mokslo potencialą ir galbūt leis žmonijai išspręsti pačias ambicingiausias problemas, tokias kaip nauji maisto žaliavų, vaistų ir vakcinos, pergalė prieš aplinkos taršą, gryno vandens sintezė ir kt.
Mokslininkai siekia sukurti didžiulę genetinębankas, leidžiantis sukurti bet kokį norimą organizmą (pagal analogiją su elektroninės grandinės sukūrimu iš pramoninių tranzistorių ir diodų). Bankas sudarytas iš bioplytų (BioBrick) — DNR fragmentai, kurių funkcija yra griežtai apibrėžta ir kuriuos galima įterpti į ląstelės genomą, kad būtų susintetintas anksčiau žinomas baltymas. Visos pasirinktos biologinės plytos yra sukurtos taip, kad gerai sąveikautų su visomis kitomis dviem lygiais:
- mechaninis — kad juos būtų galima lengvai pagaminti, laikyti ir įtraukti į genetinę grandinę;
- programinė įranga - kad kiekviena plyta siunčia tam tikrus cheminius signalus ir sąveikauja su kitais kodo elementais.
Kai kurios biologinės molekulinės mašinos
Kas toliau?
Tuo pačiu metu naudojama sintetinė biologijaįvairių technologijų, įskaitant mašininį mokymąsi. „Nature Communications“ straipsnyje kalbama apie algoritmus, kurie gali numatyti, kaip ląstelės DNR pokyčiai paveiks jos elgesį. Algoritmai taip pat gali pateikti rekomendacijas dėl būsimų bioinžinierių tobulinimo.
Tuo pačiu metu kyla susirūpinimas, kad dirbant sužmogaus genomas gali sukelti negrįžtamų pasekmių. Taip pat manoma, kad kai kurios organizmų grupės tokiu būdu gali būti pakeistos amžiams.
Pavyzdžiui, neseniai atlikta „Pew Research“ apklausa parodė, kad dauguma gyventojų mano, kad genetiškai modifikuoti maisto produktai yra nesaugūs vartoti.
Taip pat skaitykite:
Kasmetinė misija Arktyje baigėsi ir duomenys nuvilia. Kas laukia žmonijos?
3 ligos dieną dauguma COVID-19 pacientų praranda kvapo pojūtį ir dažnai kenčia nuo slogos
Mokslininkai išsiaiškino, kodėl vaikai yra pavojingiausi COVID-19 nešiotojai