Kad parādījās sintētiskā bioloģija?
Termins “sintētiskā bioloģija” pirmo reizi tika lietots 1980. gadā
Divdesmit gadus vēlāk, 2000. gadā, termins atkalierosināja Ēriks Kals kopā ar kolēģiem un citiem runātājiem, lai aprakstītu mākslīgo organisko molekulu sintēzi, kurām ir īpaša loma dzīvās sistēmās.
Tā tālajā 2002. gadā piedzima pirmais pilnībā mākslīgais vīruss, bet 8 gadus vēlāk – Sintija, pirmā dzīvotspējīgā baktērija ar pilnībā mākslīgu genomu.
Kā darbojas jauns virziens zinātnē?
Pati idejasintētiskā bioloģijaizstrādā "ap" genoma inženieriju.Pēdējos gados ir parādījušies jauni, ārkārtīgi ērti molekulārie instrumenti, ar kuriem var jebkādā veidā mainīt gandrīz jebkura organisma genomu.
Sintētiskā bioloģija izmanto inženierzinātnespieeja dzīvo organismu veidošanai - no fermentiem līdz mikrobiem. Nākotnē zinātnieki varēs veidot cilvēka genomu, darbs šajā virzienā jau notiek.
Jaunā virziena būtība slēpjasspēja reāli programmēt dzīvo būtņu kodu. Tas, protams, ietekmēs to attīstību. Jau ir rīki, kas ļauj rediģēt DNS un izveidot jaunas gēnu kombinācijas.
MIT zinātnieki izjauc T-7 vīrusu gabalos
Kas ir interesants šajā virzienā?
Lai mainītu dzīvo būtņu kodu, jums ir jāsaprot dzīves likumi. Pakāpeniski studējot sintētisko bioloģiju, var iegūt skaidrību par dažiem bioloģiskajiem modeļiem.
Neskatoties uz to, sintētiskā praktiskā vērtībabioloģija ir ne mazāk svarīga kā zinātniskā. Kopš industriālās revolūcijas cilvēks ir izsmēlis dabas spēkus - tagad viņš var kontrolēt dzīvo organismu attīstību.
Sintētiskā bioloģija var radīt arī videi draudzīgākus produktus, piemēram, mākslīgi audzētu gaļu vai biodegvielu. Tādā veidā jūs varat nodarīt minimālu kaitējumu planētai.
Darba piemēri:
DNS dzīvās šūnās var aprakstīt, saprast un pētīt, izmantojot programmēšanas terminus. Patiešām, paskatīsimies uz DNS ar programmētāja acīm.
- DNS valoda ir digitāla, tai ir četras nozīmes: A, T, C un G; "DNS baits" sastāv no trim rakstzīmēm un kodē vienu aminoskābi;
- eikariotos "koda" daļa - sekvencesintroni, - faktiski tas neko nekodē un pēc tam tiek izgriezts. Tomēr tiem ir būtiska funkcija: šī DNS palīdz pareizi izpildīt kodu, līdzīgi kā komentāri programmās.
- ģenētiskā koda daudzpusība padara ģenētiskās programmas saderīgas ar lielāko daļu dzīvo organismu.
Revolucionārais izrāviens notika 2010. gada 20. maijā.Šī diena uz visiem laikiem ieies vēsturē kā diena, kurā tika paziņots par pirmās dzīvās šūnas radīšanu, kas spēj vairoties, pamatojoties uz sintezētu genomu. Kreiga Ventera institūtā paša Kreiga Ventera vadībā tika izveidots mākslīgs dzīvs organisms.
Kopumā pētījumi, kas noved piepirmā sintētiskā organisma, kas spējīgs vairoties, izveide prasīja vairāk nekā 15 gadus, taču šis notikums nes revolucionāru potenciālu zinātnei un, iespējams, ļaus cilvēcei atrisināt vērienīgākās problēmas, piemēram, jaunus pārtikas izejvielu avotus, narkotikas un citas zāles. vakcīnas, uzvara pār vides piesārņojumu, tīra ūdens sintēze utt.
Zinātnieku mērķis ir izveidot plašu ģenētiskobanka, kas ļauj izveidot jebkuru vēlamo organismu (pēc analoģijas ar elektroniskās shēmas izveidi no rūpnieciskiem tranzistoriem un diodēm). Banka ir veidota no bioķieģeļiem (BioBrick) — DNS fragmenti, kuru funkcija ir stingri noteikta un kurus var ievietot šūnas genomā, lai sintezētu iepriekš zināmu proteīnu. Visi atlasītie bioķieģeļi ir paredzēti, lai labi mijiedarbotos ar visiem citiem divos līmeņos:
- mehāniskās — lai tos varētu viegli ražot, uzglabāt un iekļaut ģenētiskajā ķēdē;
- programmatūra - tā, lai katrs ķieģelis sūtītu noteiktus ķīmiskos signālus un mijiedarbotos ar citiem koda fragmentiem.
Dažas bioloģiski molekulāras mašīnas
Kas tālāk?
Tajā pašā laikā sintētiskā bioloģija izmantodažādas tehnoloģijas, tostarp mašīnmācīšanās. Rakstā Nature Communications ir runāts par algoritmiem, kas var paredzēt, kā izmaiņas šūnas DNS ietekmēs tās uzvedību. Algoritmi var arī sniegt ieteikumus bioinženieriem turpmākai attīstībai.
Tajā pašā laikā pastāv bažas, ka strādājot arcilvēka genoms var izraisīt neatgriezeniskas sekas. Tāpat tiek uzskatīts, ka šādā veidā dažas organismu grupas var tikt mainītas uz visiem laikiem.
Piemēram, nesen veiktā Pew Research aptauja parādīja, ka lielākā daļa iedzīvotāju ģenētiski modificētos pārtikas produktus uzskata par nedrošiem patēriņam.
Lasīt arī:
Ikgadējā misija Arktikā ir beigusies, un dati rada vilšanos. Kas gaida cilvēci?
Slimības 3. dienā lielākajai daļai COVID-19 pacientu zūd oža un bieži cieš no iesnas
Zinātnieki ir noskaidrojuši, kāpēc bērni ir visbīstamākie COVID-19 nesēji