Тодорхой бодисын нөлөөгөөр өнгө нь өөрчлөгддөг индикатор бактери 2010 онд гарч ирсэн. Усан дахь мөнгөн усны бохирдлыг илрүүлэхийн тулд анх "амьд мэдрэгч" ашигладаг байсан бол удалгүй хаа сайгүй хэрэглэж эхэлсэн. 2015 оноос хойш пигментийн анчин мэргэжил эрэлт хэрэгцээтэй болж, чамин ургамал, амьтдаас ховор будаг, тэдгээрийн генийг олж илрүүлжээ. 2040 онд GM сүүн хүчлийн бактери агуулсан тараг моодонд оржээ. Арван жилийн дараа улс төрийн тавцанд Улбар шар чөлөөлөх фронт (OLF) гарч ирсэн нь жимсний байгалийн улбар шар өнгийг хадгалахын төлөө тэмцэж байсан террорист байгууллага юм. 2070-аад оны эхээр Google-ийн цаг уурын хэлтэс нүүрстөрөгчийн давхар ислийн түвшин аюултай түвшинд хүрэх үед агаарыг өнгөт бичил биетээр дүүргэсэн. "Өглөө улаан болоход Google "Аюул!" гэж хэлдэг" гэж алдартай хүүхдийн үлгэрийг тайлбарлав. Хэдийгээр Дэйзи Гинсбергийн анхны таамаг биелээгүй ч синтетик биологи, амьдралын шинэ хэлбэрийг бий болгох чадвар яг ийм ирээдүйг бидэнд бэлдэж байна.
Бөөн мөхлийн эрин үед байгалийн экосистемийн тэнцвэрийг сэргээх синтетик организмууд. Зурагт агаарыг бохирдуулагч бодисыг арилгадаг, өөрөө хуулбарлах чадвартай био хальсыг харуулж байна.
Орчин үеийн биологи, ялангуяа синтетик биологи гэх мэт нарийн төвөгтэй салбар нь дизайнер, архитекторын хувьд тохиромжтой хобби биш юм шиг санагддаг. Гэхдээ үүний цаана тодорхой ойлголт бий: Дэйзи Гинсбергийн хэлснээр дизайны хамгийн үндсэн зарчим бол байгаль орчныг хүмүүст болон хүмүүст зориулж өөрчлөх явдал юм. Тиймээс ч ядаж л 18-р зууны аж үйлдвэрийн хувьсгалаас хойш дизайн нь технологийн шинэ шийдэл, шинжлэх ухааны ухагдахуунуудын хэлнээс биднийг хаа сайгүй хүрээлж буй олноор үйлдвэрлэгдсэн бүтээгдэхүүн, юмсын хэл рүү “орчуулах” завгүй байв. Дотоод шаталтат хөдөлгүүр нь инженерчлэл, машин нь аль хэдийн загварчилсан; пьезоэлектрик элемент - физик, асаагуур - дизайн.
Гинсбергийн хувьд дизайн нь байгалийн зүйлийг соёлын, байгалийн объектыг хүний бүтээсэн зүйлээс ялгадаг зүйл юм; Бид юуг хянадаг бол хяналтгүй байдаг. Энэ утгаараа Британийн Oxitec компанийн бүтээсэн GM шумуулууд нь мөн л дизайнерын бүтээгдэхүүн юм. Хэдийгээр тэд амьдрах чадвартай үр удмаа төрүүлдэггүй ч байгалиасаа тэд зэрлэг төрөл төрөгсөдтэйгээ амжилттай өрсөлдөж, хумхаа болон бусад аюултай халдвар тээгчдийн тоог бууруулдаг. "Алтан будаа"-г мөн их хэмжээний бета-каротин агуулсан, гуравдагч дэлхийн зарим оронд А аминдэмийн дутагдлын асуудлыг шийдвэрлэх чадвартай дизайнер бүтээгдэхүүн гэж нэрлэх нь зүйтэй. Мэдээжийн хэрэг дизайны үр дүн нь зохиомлоор олж авсан геном бүхий Mycoplasma laboratorium-ийн синтетик омог юм. Шинэ функц бүхий шинэ организмууд нь зөвхөн синтетик биологийн салбарт дизайны сэтгэлгээг хэрэглэсний үр дүн юм.
Синтетик эмгэг (2009−2010) Сэтгэл түгшээсэн сонголт: хиймэл генүүд нь энгийн бичил биетүүдэд орж, шинэ хачирхалтай өвчин үүсэхэд хүргэдэг. Дэйзи Гинсберг: "Энэ шинэ зүйл нь агаарын бохирдолд хариу үйлдэл үзүүлдэг шилэн материал үүсгэгч бактери ба бактерийн эрлийз юм."
Хөгжил дэвшил, хувьсал
Хэрэв дизайн нь байгалийн ба соёлыг тусгаарлах хил хязгаар юм бол бид аль аль талдаа зөрчилдөөнтэй гэж үзэж болохгүй. Соёл нь байгалиасаа ургаж, түүнийг сайжруулдаг - ядаж хүний үүднээс. Байгалийн зүйл бол цаг үеийн сорилтод үргэлж хариу үйлдэл үзүүлдэг, ухаалаг төлөвлөлт, дизайн хийх чадваргүй хувьслын бүтээгдэхүүн юм. Хувьсал нь "илүү сайн" гэсэн ойлголтыг мэддэггүй; орчин үеийн баавгайнууд үлэг гүрвэлүүдээс илүү биш, тэд өнөөгийн нөхцөлд илүү сайн зохицсон байдаг. Хүн төрөлхтний хөгжил дэвшлийн хуулийг дагаж, соёлын ертөнц хөгжиж байна: улайсдаг чийдэн нь лаа, бамбараас илүү, LED нь вольфрамын утаснаас дээр.
Электросинтетик организмыг ургуулах сав: өсөлтийн янз бүрийн үе шатанд хиймэл эсүүд.
Гэсэн хэдий ч, амьд биетийг зохион бүтээх чиглэлээр саяхныг хүртэл хүн зөвхөн хувьсалд оролцож, зохиомол сонгон шалгаруулалтын үйл ажиллагааг удирдан чиглүүлж, бидний гарт геномыг удирдах хэрэгсэл, хөгжил дэвшлийн хүчирхэг хэрэгсэл байх хүртэл л боломжтой байсан. нарийн машин үйлдвэрлэл бий болсонтой харьцуулахад . Өнөөдөр эдгээр технологиуд нь "байгалийн мөн чанарыг" өөрчлөхөд бэлэн байгаа бөгөөд дэлхийг дахин өөрчлөхөд бэлэн байгаа бөгөөд энэ хооронд Дэйзи Гинсберг энэ нь ямар харагдахыг ойлгохыг хичээж байна.
Олон биологичдын нэгэн адил зураач энэ нутагт болж буй үйл явдлыг шинэ хувьсгал гэж үзэж байна: “ДНХ-ийн дараалал, синтезийн өртөг хурдацтай буурч байна. CRISPR генетикийн өөрчлөлтийн технологи нь боломжийн хүрээг нэмэгдүүлсэн. Жил бүр ямар нэг зүйл өөрчлөгддөг" гэж Дэйзи PopTech форум дээр лекц уншиж байна. - Мэдээжийн хэрэг, GM микробууд газрын тосны бохирдлыг цэвэрлэх эсвэл хөрсний хүчиллэгийг хэвийн болгох болно. Өөрчлөгдсөн шумуулыг ашиглах нь аль хэдийн бодит байдал болсон."
Александра Дэйзи Гинсберг, Саша Похфлепп, Эндрю Стеллитано
Алсын зайн сансрын нислэгт зориулан бүтээгдсэн, сансрын нисэгчдийг амттангаар хангах чадвартай GM организмууд. Дэйзи Гинсберг: "Хиймэл жимсний давхаргыг нарны гэрлээс илүү цахилгаан эрчим хүчийг ашиглах чадвартай бактери үйлдвэрлэдэг."
Синтетик хаант улс
Бүрэн синтетик организмууд нь биологийн хувьслын бус технологийн дэвшлийн бүтээгдэхүүн бөгөөд байгалийн амьтдыг дуурайх албагүй. Тэдэнтэй биохимийн нийтлэг үндэслэлтэй тул тэд удахгүй амьдралын модон дээр өөрийн салбар болж хуваагдахад бэлэн байна. Супер хаант улс нь нян, архей, эукариотуудтай эн зэрэгцэж, байгаль, хүмүүсийн тогтоосон хууль тогтоомжийн дагуу хөгждөг. Эдгээр хуулийн үйл ажиллагаа нь Дэйзи Гинсбергийн сонирхдог гол сэдэв юм. Ургамлыг амьд үйлдвэр болгоход ямар харагдах вэ? Боломжит загвар нь үүнд хариулах болно: биополимерээс хэсэг үйлдвэрлэдэг тусгай цех шиг. Боловсорч гүйцсэн үед энэ нь нээгдсэн жимснээс унаж, нийлэг ургамлын бусад жимстэй хамт угсарч, бүрэн ашигтай төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд бэлэн болно.
Growth Assembly-ийн 2009 онд бүтээсэн цуврал тойм зурагт ийм төхөөрөмж нь биотехнологийн бүрэн эрх чөлөөний ертөнцөд амьдарч буй хүний хувьд амин чухал хэрэгсэл болох гербицид шүршигч болж хувирсан нь чухал юм. Зураач ийм ирээдүйн болзошгүй аюулыг үл тоомсорлодоггүй бөгөөд "Синтетик хаант улс" төсөлд тэрээр хэд хэдэн аймшигтай үр дагаврыг танилцуулсан бөгөөд үүнээс урьдчилан сэргийлэхэд урьдчилан анхаарах хэрэгтэй. Гинсбергийн үзэж байгаагаар синтетик болон байгалийн организмуудын хооронд генийн хэвтээ дамжуулалт нь шүдэнд бичил биетүүд, тухайлбал, пигмент үүсгэж, тэдэнд тод өнгө өгдөг ба биоэлектроникийн үйлдвэрээс "генийн алдагдал" нь фосфортой бөөрний чулуу өвчний тархалтад хүргэж болзошгүй юм.
Гербицид шүршигч төхөөрөмж нь бие даасан хэсгүүдийн хэлбэрээр GM ургамалд ургадаг. Дэйзи Гинсберг: "Бүтээгдэхүүнийг дэлхий даяар тээвэрлэх шаардлагагүй, зөвхөн үрийг нь хүргэх хэрэгтэй."
Гэсэн хэдий ч энэ нь хүний ололтуудын дунд биотехнологийг тийм ч их ялгаж чаддаггүй: хуучин болон одоо байгаа технологиудын аль нь ч сөрөг нөлөөгүй. Орчин үеийн соёл иргэншлийн өсөлт нь биологийн төрөл зүйл маш хурдацтай буурахад аль хэдийн хүргэсэн бөгөөд эрдэмтэд дэлхий дээрх амьдралын түүхэн дэх зургаа дахь дэлхийн устах гэж итгэлтэйгээр нэрлэдэг. Гэхдээ хөгжлийн өмнөх алхмууд нь өмнөх технологиос үүссэн олон асуудлыг шийдвэрлэх боломжтой болсонтой адил синтетик биологи нь гаригийн шим мандлыг "эмчлэхэд" бэлэн байна. Хөрсний хүчил шүлтийн тэнцвэрийг сэргээх хиймэл нахиа, үрийг тараах хиймэл зараа, тэр ч байтугай ургамалд халдварладаг, шүүсийг нь шүүж өвчин үүсгэгч бодисыг устгадаг хачирхалтай тунгалаг организмууд - Дэйзи Гинсбергийн өөр нэг төсөл, биотехнологийн ирээдүйн бас нэгэн мэдрэмж. Хэрэв бид хөгжил дэвшил үнэхээр сайнаас сайн руу хөтөлдөг гэдэгт итгэдэг бол энэ нь яг ийм байх болно гэдэгт бид санал нийлж чадна.
Александра Дэйзи Гинсберг, Лондон
Боловсрол: Кембрижийн их сургууль (архитектур), Стэнфордын их сургууль (дизайн), Хатан хааны урлагийн коллеж (харилцааны дизайн)
Амьд организмд тохиолддог үйл явцыг хянах чадвар нь зөвхөн бидний төсөөллөөр хязгаарлагддаг. Тун удахгүй судлаачид амьд эсийг сэргээгдэх эх үүсвэрээс био түлш үйлдвэрлэх "програмчлах", хүрээлэн буй орчинд хорт бодис байгаа эсэхийг "хэрэгжүүлэх" эсвэл биед шаардлагатай хэмжээгээр инсулин үйлдвэрлэх боломжтой болно ... Удалгүй генийн инженерчлэл нь уламжлалт инженерчлэлээс илүү төвөгтэй зүйл болж, амьд эсүүдтэй ажиллах нь энгийн компьютертэй ажиллахтай адил хялбар байх болно. Синтетик биологийн хялбаршуулсан томьёог дараах байдлаар илэрхийлж болно: "тодорхой үүрэг гүйцэтгэдэг уургийн генетикийн дарааллыг уншиж, шаардлагатай бүх "хэсгүүдийг" олж аваад, тэдгээрийг уургийн нарийн төвөгтэй бүтцэд нэгтгэж, дараа нь эдгээр бүтцийг амьд эсэд байрлуулж, үүснэ. тэд ажилладаг. Амьдрал нь бүх нийтийн генетикийн код дээр суурилдаг бөгөөд синтетик биологи нь үнэн хэрэгтээ "бүх нийтийн эд анги, багаж хэрэгсэл бүхий хайрцаг", өөрөөр хэлбэл шаардлагатай бол транзистор, унтраалгын багцын биологийн хувилбарыг бий болгохыг санал болгож байна. , эсэд тохиолддог биохимийн урвалын гинжин хэлхээний зөв газарт оруулна.
Гэсэн хэдий ч ийм аналоги нь амьд системийн талаар бидний мэддэг зүйл болон тэдгээр нь хэрхэн ажилладаг хоорондын зөрүүг арилгах боломжгүй юм. "Бид халив эсвэл транзисторын ажиллагааг ойлгохоос гадна биохимийн урвал цөөхөн байдаг.", гэж биотехнологийн Biodesic компанийн (АНУ) удирдагчдын нэг Роб Карлсон хэлэв. Гэсэн хэдий ч системийн хүндрэлтэй зэрэгцэн бэрхшээлүүд гарч ирдэг бөгөөд энэ нь хэд хэдэн ижил төстэй үйл явцтай холбоотой болж хувирсан тул бид энэ эсвэл тэр процессыг загварчлах боломжгүй болсон. 2009 онд эрдэмтэд нэгэн сонирхолтой зүй тогтолтой тулгарсан: сүүлийн жилүүдэд биохимийн шинэ замуудын тодорхойлолтод зориулагдсан шинжлэх ухааны бүтээлүүдийн тоо мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн ч шинээр тодорхойлсон замуудын нарийн төвөгтэй байдал, өөрөөр хэлбэл, Эдгээр зам дахь зохицуулалтын нэгжүүд эсрэгээрээ буурч эхлэв.
Амьд систем дэх загварчлалын үйл явцын үе шат бүрт саад бэрхшээл тулгардаг: бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн шинж чанарыг тодорхойлохоос эхлээд бүхэл системийг угсрах хүртэл. "Өнөөдөр биологи нь инженерчлэлээс их зүйлийг зээлдэг", гэж Бостон дахь Харвардын Анагаах Ухааны Сургуулийн синтетик биологийн докторын оюутан Кристина Агапакис хэлэв. Гэсэн хэдий ч асуудал судлаачдыг зогсоохгүй байгаа бөгөөд өнөөдөр тэдний ихэнх нь энэ чиглэлийг цаашид хөгжүүлэхэд шийдвэрлэх шаардлагатай синтетик биологийн таван үндсэн асуудлыг тодорхойлж байна.
Биологийн системийн олон нарийн ширийн зүйл тодорхойгүй байна
Биологийн бүтцийн хэсгүүд нь маш олон янз байдаг: эдгээр нь тодорхой уураг кодлодог ДНХ-ийн тодорхой дараалал, генийн зохицуулалтын бүс, асар олон төрлийн уураг болон биохимийн замын бусад элементүүдийг агуулдаг. Харамсалтай нь эдгээр хэсгүүдийн ихэнх нь хангалтгүй эсвэл огт тодорхойлогдоогүй хэвээр байгаа тул бүхэл бүтэн бүтцийг загварчлах гэж оролдох үед судлаач асар олон тооны үл мэдэгдэх зүйлтэй тулгардаг бөгөөд тэдгээр нь тус бүр нь бүтцийн шинж чанар, зан төлөвт ихээхэн нөлөөлдөг. загварчилсан систем. Түүгээр ч барахгүй нэг буюу өөр "хэсэг" -ийн функцийг тодруулахыг оролдохдоо судлаачид өөр өөр лабораторид туршиж үзэхэд ижил уураг, жишээлбэл, өөр өөрөөр ажилладаг бөгөөд зөвхөн өөр өөр төдийгүй шууд гүйцэтгэж чаддаг гэсэн асуудалтай тулгардаг. янз бүрийн төрлийн эсийн эсрэг функцууд.
АНУ-д Массачусетсийн Технологийн Институтэд Стандарт биологийн эд ангиудын бүртгэлийг бий болгосон, эсвэл илүү сайн хэлэхэд Стандарт биологийн эд ангиудын бүртгэлийг бий болгосон бөгөөд эндээс та ген, дэмжигч гэсэн 5000 гаруй стандарт шинж чанартай "хэсгүүдийг" олж, захиалж болно. , рибосомыг холбох газрууд, транскрипцийн төгсгөлүүд, плазмидууд, праймерууд гэх мэт. Гэсэн хэдий ч Бүртгэлийн захирал Рэнди Реттберг эдгээр бүх хэсгүүд сайн ажиллана гэсэн баталгаа өгөхгүй. Тэдгээрийн ихэнхийг iGEM (Олон улсын генетикийн инженерийн машин) тэмцээнд оролцож буй оюутнууд нэгтгэсэн. Энэхүү тэмцээн нь 2004 оноос хойш жил бүр зохион байгуулагдаж байна. Оролцогчид бэлэн "хэсгүүд" -ийг ашиглан шинэ синтетик биологийн системийг бий болгодог эсвэл шинээр нийлэгжүүлдэг. Харамсалтай нь ихэнх оролцогчид тус бүрийг нарийвчлан тайлбарлах хангалттай цаг хугацаа, мэдлэггүй байдаг de novoнэгтгэсэн "хэсэг".
Цагаан будаа. 2. Биологийн системийн "хэсгүүд" нь LEGO тоосго хэлбэрээр дүрслэгдсэн байдаг. Үүнтэй төстэй зургуудыг сэтгүүлээс олж болно The New Yorker(зүүн) ба Утастай. Сэтгүүлийн зохиогчид орчин үеийн биологийг олонд танигдсан "шоо"-оос энгийн бүтэц болгон танилцуулж байна. Үнэн бол эдгээр шоо дөрвөлжин хэр их ажилладагийг бид мэдэхгүй бөгөөд сайн ойлгогдсон шоо нь бусад шоотой хослуулах эсвэл нөхцөл байдал өөрчлөгдөх үед урьдчилан таамаглахын аргагүй зан авир гаргаж болно (Зураг: Ж. Сварт; М. Ноулз).
Италийн Павиа их сургуулийн iGEM баг бактери дахь лактозын солилцоог оновчтой болгохын тулд Бүртгэлээс хэд хэдэн дэмжигчийг бактерийн ДНХ-д оруулах замаар туршиж үзсэн. Escherichia савханцрын. Ихэнх сурталчлагч нар ажилласан (зөвхөн нэг нь идэвхгүй болсон), гэхдээ тэдний олонхын талаар бараг юу ч мэдэгдээгүй. Реттберг хэлэхдээ, өнөөг хүртэл бие даасан шинжээчид Бүртгэлд цуглуулсан "хэсгүүдийн" 1500 нь бүтээгчдийн таамаглаж байсанчлан ажилладаг, 50 нь огт ажилладаггүй эсвэл урьд өмнө бодож байснаас тэс өөрөөр ажилладаг, үлдсэн хэсэг нь шалгагдаагүй хэвээр байгааг харуулж байна.
Бүртгэлийг бүтээгчид бие даасан шинжээчдийг ажилд татан оролцуулж, янз бүрийн биологийн систем дэх тодорхой "хэсэг" -ийн үйл ажиллагааны талаархи мэдээллээ илгээхийн тулд захиалгат "хэсгүүд" -тэй ажилладаг судлаачдыг урьж цуглуулгын чанарыг сайжруулахыг хичээж байна. Бүртгэлийн "хэсэг" сонгоход оролцсон мэргэжилтнүүд шинэ "хэсэг" бүрийн нуклеотидын дарааллыг эрэмбэлдэг. Мөн одоогоор Берклигийн Калифорнийн Их Сургуулийн профессор Адам Аркин, Жей Кислинг нар Стэнфордын Их Сургуулийн профессор Дрю Эндитэй хамтран амьдралын шинэ болон одоо байгаа "дэлгэрэнгүй мэдээллийг" нэгтгэж, судлах зорилготой BIOFAB хөтөлбөрийг боловсруулж байна системүүд. Өнгөрсөн оны сүүлчээр АНУ-ын Үндэсний шинжлэх ухааны сангаас энэ судалгаанд зориулж 1.4 сая ам.доллар төсөвлөсөн. Үүний зэрэгцээ төсөл нь янз бүрийн лабораторийн ажлыг стандартчилах, өөр өөр судлаачдын олж авсан өгөгдлийг харьцуулах боломжтой аргуудыг боловсруулахад оршино. BIOFAB-ийн үзэл сурталчид биосистемтэй ажиллах стандарт нөхцөл байхгүйгээс үүсдэг өөр өөр лабораторийн өгөгдлийн хэлбэлзлийг дор хаяж хоёр дахин бууруулах боломжтой гэж үзэж байна.
BIOFAB-ийн зорилго нь энгийн мэт санагдаж болох ч амьд системтэй ажиллах стандартыг боловсруулах нь маш хэцүү ажил юм. Жишээлбэл, генийн бүтцийг хөхтөн амьтдын эсэд нэвтрүүлэхэд энэ бүтцийг эсийн ДНХ-д нэгтгэхийг хянах боломжгүй байдаг - өөрөөр хэлбэл, оруулсан генүүд нь геномын аль ч хэсэгт төгсөж, түүний илэрхийлэлд нөлөөлж болно. Ойролцоох генүүд нь урьдчилан таамаглах аргагүй үр дагаварт хүргэдэг. Швейцарийн Холбооны Технологийн Хүрээлэнгийн биотехнологи, биоинженерчлэлийн профессор Мартин Фуссенеггер биологийн систем нь ямар ч нийтлэг стандартыг нэвтрүүлэх боломжгүй хэтэрхий төвөгтэй гэж үзэж байна.
Биологийн системийн үйл ажиллагааг урьдчилан таамаглах аргагүй юм
Системийн бүрэлдэхүүн хэсэг бүрийн функцийг мэддэг байсан ч тэд хамтдаа урьдчилан таамаглах аргагүй ажиллах боломжтой бөгөөд биологичид туршилт, алдаагаар ажиллах шаардлагатай болдог. "Бид ах дүү Райт шиг мод, цаасны үлдэгдлээс онгоцыг хооронд нь наах гэж оролдсоор байна."гэж Барселон дахь Геномын зохицуулалтын төвийн судлаач Луис Серрано хэлэв. “Та нэг байгууламжийг агаарт хөөргөх боловч тэр нь унаж, эвдэрдэг. Та өөр нэгийг хөөргөхөд энэ нь арай дээрдэх байх.".
Цагаан будаа. 3. "Эсийг дахин програмчлахад маш хялбар байдаг." Сэтгүүлүүд Шинжлэх ухааны америк хүнТэгээд IEEE спектрСинтетик биологийг микрочип эсвэл микро схемийн дизайн шиг энгийн байдлаар дүрсэлсэн. Гэхдээ компьютерийн симуляци нь судлаачдад эсийн үйл ажиллагааг урьдчилан таамаглахад тусалдаг ч эс нь нарийн төвөгтэй, хувьсагч, байнга хувьсан өөрчлөгддөг систем бөгөөд түүнд тохиолддог зүйл нь компьютерт тохиолддог зүйлээс илүү нарийн төвөгтэй байдаг (Зураг: Slim Films, H. Campbell) .
Массачусетсийн Бостоны Их Сургуулийн биоинженер Жим Коллинз болон түүний хамтрагчид дрожжид сэлгэн залгах систем гэж нэрлэгддэг системийг ажиллуулах оролдлого бүтэлгүйтэв. Арав орчим жилийн өмнө түүний лабораторид бактерийн эсэд ийм системийг бий болгосон E. coli: Судлаачид эсэд генийн бүтцийг нэвтрүүлсэн бөгөөд энэ нь эсийн тайван байдалд нэг генийг (үүнийг А ген гэж нэрлэе) илэрхийлж, тодорхой химийн нөлөөгөөр өөр генийн илэрхийлэлд шилжсэн (үүнийг ген гэж нэрлэе). Гэсэн хэдий ч эхэндээ эсүүд В генийн бүтээгдэхүүнийг байнга нийлэгжүүлэхээс татгалздаг байсан - химийн боловсруулалтыг арилгасны дараа тэд А генийн бүтээгдэхүүний нийлэгжилтэд зайлшгүй буцаж ирэв. Асуудал нь Коллинзийн тайлбарласнаар бол генийг дэмжигчид. Хоёр ген тэнцвэргүй ажилладаг байсан тул А ген нь В генээс илүү идэвхтэй илэрхийлэгддэг байсан. Системийг зөв ажиллуулахын тулд эрдэмтэд 3 жил орчим зарцуулсан.
Компьютерийн симуляци нь синтетик биологийн байнгын "таамаглах функц"-ийн асуудлыг шийдвэрлэхэд тусалдаг. 2009 онд Коллинз болон түүний хамтрагчид хоёр промоутерийн хэд хэдэн арай өөр хувилбарыг бүтээжээ. Нэг хувилбарт хоёр дэмжигчийг "генетик таймер" -ийг бий болгоход ашигласан - тодорхой хугацааны дараа эс нэг генийг илэрхийлэхээс нөгөөд шилжихэд хүргэдэг систем. Ийм системийг бүтээж, туршсаны дараа түүний параметрүүдийг тусгайлан боловсруулсан компьютерийн программд оруулсан бөгөөд тэдгээрт үндэслэн ижил дэмжигчийн бусад хувилбаруудыг ашиглах тохиолдолд системийн үйл ажиллагааг тооцоолох боломжтой болсон. Тиймээс туршилт нь зарчмын хувьд компьютерийн загварчлал нь амьд системийн зан төлөвийг судлахад зарцуулсан цагийг эрс багасгаж чадна гэдгийг харуулсан, учир нь систем бүрийг лабораторид туршиж үзэх шаардлагагүй болно хөтөлбөрийг боловсруулж, түүний зан байдлын загварыг олж авах.
Бүх биохимийн системүүд эсэд хангалттай сайн ажилладаггүй: эсийн ДНХ-ийн мутаци, "практикт" үүссэн системийн үйл ажиллагааг үнэлэх, хамгийн сайн гүйцэтгэлтэйг сонгох зэргээр чиглэсэн хувьсал гэж нэрлэгддэг төгс бус системийг сайжруулж болно. сонголтууд ба тэдгээрийн хадгалалт. Пасадена дахь Калифорнийн Технологийн Хүрээлэнгийн Фрэнсис Арнольдын хэлснээр фермент болон бусад уургийн чиглэсэн хувьслын үйл явцыг мөн загварчлах боломжтой гэж тэрээр өөрийн лабораторид био түлш үйлдвэрлэхэд оролцдог ферментүүдийг олж авахын тулд энэ аргыг ашигладаг.
Системийн нарийн төвөгтэй байдал хэтэрхий их байна
Биологийн системүүд илүү төвөгтэй болох тусам тэдгээрийн зохиомол бүтэц, туршилт нь бодитой бус болно. Кислинг болон түүний хамтрагчид хумхаа өвчний эсрэг нэгдлийн молекулын урьдал бодис болох артемининыг нийлэгжүүлэх хиймэл системийг бүтээжээ. Энэхүү систем нь арван хоёр өөр генийг агуулдаг бөгөөд синтетик биологийн салбарт өнөөг хүртэл хамгийн амжилттай, хамгийн их иш татсан ажил юм. Судалгааны удирдагчийн тооцоолсноор уг үйл явцад оролцдог бүх генийг олж илрүүлж, ген бүрийн илэрхийлэлийг хянадаг нийлэг системийг бий болгоход 150 орчим хүн жил шаардагдана. Жишээлбэл, судлаачид системийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн харилцан үйлчлэлийн олон сонголтыг туршиж үзэх шаардлагатай болсон бөгөөд ингэснээр эцсийн бүтээгдэхүүний синтез нь хортой завсрын бүтээгдэхүүн үүсгэдэггүй.
"Хүмүүс ийм төсөл эхлүүлэх талаар огт боддоггүй, учир нь эдгээр төслүүд нь хэтэрхий их цаг хугацаа, мөнгө шаарддаг.", гэж АНУ дахь Ginkgo BioWorks-ийн үүсгэн байгуулагч Решма Шетти хэлэв. Тус компани нь удамшлын "хэсгүүд" (уураг кодлодог ДНХ-ийн хэлтэрхийнүүд, дэмжигчид гэх мэт) -ийг тодорхой шинж чанартай системд нэгтгэх автомат схемийг боловсруулдаг. Анхны ДНХ-ийн хэлтэрхийнүүд нь роботоор нэгтгэгдэх байдлаар нийлэгждэг. Фрагментуудыг нэгтгэн нэг бүхлээр нь нэгтгэх дүрмийг BioBrick стандарт гэж нэрлэдэг.
Берклид Ж.Кристофер Андерсон тэргүүтэй хэсэг эрдэмтэд “эд ангиудыг” угсрах бүх ажлыг робот биш, харин бактери гүйцэтгэдэг системийг боловсруулж байна. Генийн инженерчлэлийн техникийг эсэд ашиглах E. coliтэд ДНХ-ийн молекулуудыг тодорхой аргаар огтолж, нааж чаддаг ферментийн генийг байрлуулдаг. Эдгээр эсийг "ассемблер эс" гэж нэрлэдэг. Бусад бактерийн эсүүд нь нийлэгжсэн олон тооны молекулуудаас шаардлагатай молекулуудыг сонгох боломжтой байдлаар өөрчлөгддөг. Эдгээр эсүүдийг "сонгосон эсүүд" гэж нэрлэдэг. ДНХ-ийг "цуглуулагч эс" -ээс "сонгосон" эс рүү шилжүүлэхийн тулд судлаачид бактериофагийн вирусээс гаргаж авсан фагемид - плазмидуудыг ашиглахыг санал болгож байна. Андерсон нянгийн систем роботын хоёр өдрийн дотор гүйцэтгэсэн ажлыг гуравхан цагийн дотор даван туулна гэж үзэж байна.
Олон тооны синтетик бүтэц нь амьдралтай нийцдэггүй
Үүсгэсэн in vitroэсэд байрлуулсан синтетик генетикийн бүтэц нь урьдчилан таамаглах аргагүй нөлөө үзүүлдэг. Сан Францискогийн Калифорнийн Их Сургуулийн Крис Фойгт 2003 оноос хойш энэ асуудал дээр ажиллаж байна.Войгт бактерийн ДНХ-ийн хэлтэрхий дээр үндэслэсэн генетикийн бүтцийг ашигласан. Bacillus subtilis, химийн өдөөлтөд хариу үйлдэл үзүүлэх тодорхой генийг илэрхийлэх системийг бий болгох. Тэрээр эсийн гаднах генетикийн бүтцийг судлахыг хүссэн B. subtilis, тиймээс би үүнийг эсүүд рүү шилжүүлсэн E. coliГэсэн хэдий ч бусад бактериудад систем ажиллахаа больсон.
“Бактерийн өсгөвөрийг микроскопоор шалгаж үзээд эсүүд өвчтэй болохыг олж харлаагэж Voigt хэлэв. Нэг өдөр систем нь нэг талаараа, нөгөө нь өөр" Энэ нь эсэд нэвтрүүлэх нь тодорхой болсон E. coliГадаад генетикийн бүтэц нь амин чухал уургийн илэрхийлэлийг тасалдуулахад хүргэсэн. "Генетикийн дизайны хувьд бүх зүйл сайхан байсан, - эрдэмтэн гайхаж, - Зүгээр л түүний нэг хэсэг нь нянгийн амьдралтай нийцэхгүй болсон.".
АНУ-ын Дьюкийн их сургуулийн профессор Лингчон Ю тэргүүтэй судлаачид бүтээгдэхүүн нь өөрийн нийлэгжилтийг идэвхжүүлдэг ганц генээс бүрдсэн энгийн экспрессийн систем ч гэсэн эзэн эсэд томоохон өөрчлөлт авчирдаг болохыг тогтоожээ. Нүдэнд идэвхжсэн E. coli, синтетик генетикийн бүтэц нь нянгийн өсөлтийг дарангуйлахад хүргэсэн бөгөөд энэ нь эргээд эсийн өсгөвөрт синтетик уургийн агууламж нэмэгдэхэд хүргэсэн. Үүний үр дүнд өсгөвөрт хоёр тогтворгүй байдал гэж нэрлэгддэг үзэгдэл ажиглагдсан: зарим эсүүд сонирхож буй уураг үүсгэдэг бол бусад эсүүдэд түүний үйлдвэрлэл хаагдсан байна.
Гэнэтийн нөлөөллийн магадлалыг бууруулахын тулд судлаачид байгалийн үйл явцаас үл хамааран эсэд ажилладаг "orthogonal" системийг боловсруулж байна. Биологич Жейсон Чин болон түүний хамтрагчид Кембриж дахь Молекул биологийн Анагаах ухааны судалгааны зөвлөлийн лабораторийн хамт уураг үйлдвэрлэх системийг бүтээжээ. E. coli, эс дэх байгалийн биохимийн процессоос бүрэн бие даасан байдлаар ажилладаг. Энэ системд ДНХ-д суурилсан элч РНХ-ийн нийлэгжилтийг нуклеотидын дарааллаар эсийн өөрийн дэмжигчдээс ялгаатай тодорхой генийн дэмжигчийг таних тусгай РНХ полимераза гүйцэтгэдэг. Үүний үр дүнд O-mRNA (“orthogonal mRNA”) гэж нэрлэгддэг элч РНХ (мРНХ) нь хиймэл системийн бүрэлдэхүүн хэсэг болох О-рибосомтой холбогддог бөгөөд зөвхөн О-мРНХ-ийн үндсэн дээр уураг нийлэгжүүлэх чадвартай. эсийн өөрийн мРНХ-тай харьцахгүйгээр.
Тиймээс эсэд амин чухал үйл явцыг устгадаггүй зэрэгцээ систем үүсдэг бөгөөд энэ системийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг өөрчлөх боломжтой. Жишээлбэл, өөрсдийн системтэй туршилт хийхдээ судлаачид О-рибосомын ДНХ-ийн хэсгийг кодлодог хэсгийг устгасан бөгөөд үүний үр дүнд уургийн үйлдвэрлэл хурдассан.
Өөр нэг шийдэл бол эсийн доторх синтетик молекулын бүтцийг физикээр тусгаарлах явдал юм. Сан Францискогийн Калифорнийн Их Сургуулийн Вэнделл Лим синтетик генетикийн бүтэц ажиллах боломжтой мембран бүтцийг бий болгох туршилт хийж байна. Судлаачид талх нарийн боовны мөөгөнцрийн эсүүд дээр ажиллаж байгаа боловч ижил төстэй зарчмуудыг бактериудад хэрэглэж болно гэж үзэж байна.
Хувьсах байдал нь системийг устгадаг
Эрдэмтэд өөрсдийн бий болгосон хиймэл систем нь цаг хугацааны явцад тогтвортой байдаг ч эс дэх молекулын үйл явц санамсаргүй хэлбэлзэлтэй байдаг гэдэгт итгэлтэй байхыг хүсч байна. Эдгээр хэлбэлзэл нь дотоод болон гадаад шалтгааны улмаас үүсч болно - жишээлбэл, тариалалтын нөхцөлийн өөрчлөлт. Харамсалтай нь эсийн өөрийн геномд санамсаргүй тохиолдох мутаци нь хиймэл системийг устгахад хүргэдэг.
Пасадена дахь Калифорнийн Технологийн хүрээлэнгийн Майкл Эловиц болон түүний хамтрагчид арван жилийн өмнө анхны генетикийн осцилляторыг бүтээж, эсэд тохиолдох санамсаргүй өөрчлөлтүүдийн нөлөөг үнэлжээ. Генетик осциллятор нь гурван генийн систем бөгөөд тэдгээрийн харилцан үйлчлэл нь флюресцент уургийн нийлэгжилтэд хүргэдэг бөгөөд энэ синтез нь байнга явагддаггүй, харин үе үе явагддаг бөгөөд үүний үр дүнд эсүүд анивчиж эхлэв. Гэсэн хэдий ч энэ үйл явц бүх эсэд адилхан явагдаагүй. Зарим нь илүү гэрэл гэгээтэй, зарим нь бараан өнгөтэй, зарим нь ойр ойрхон анивчдаг, зарим нь ховор, заримд нь гялалзах шинж чанар, туяа нь цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөг.
Цагаан будаа. 4. Синтетик биологийн сэтгүүлийн дизайнеруудын гайхалтай нээлтүүдийн хүлээлт Байгальхүмүүс хэрхэн нийлэг амьдралыг бий болгох чадварыг олж авсныг (баруун талд) дүрсэлсэн бөгөөд ETC группын хамтран ажиллагсад эрдэмтдийн үйл ажиллагааг "Бурханд тоглох"-той харьцуулжээ. Гэсэн хэдий ч бодит байдал нь энэ салбарт шийдэгдээгүй олон асуудал байсаар байгаа бөгөөд ололт амжилт нь практик хэрэглээнээс маш хол хэвээр байна (зураг: R. Page/ETC Group; "Синтетик биологийн адал явдал" сэтгүүлийн 1-р дугаар. Өгүүллэг: Дрю Энди & Айсадора Диз Урлаг: Чак Уэйди).
Эловиц эдгээр ялгаа нь янз бүрийн шалтгааны улмаас үүсч болно гэж үзэж байна. Эс нь генийг тасралтгүй эсвэл үе үе илэрхийлж чаддаг. Энэ нь бусад зүйлсийн дотор түүний доторх мРНХ-ийн нийт хэмжээ, полимераз, рибосом гэх мэт уураг үүсгэдэг системийн ажлын ачаалалтай холбоотой юм.
Жефф Хасти болон түүний Сан Диего дахь Калифорнийн их сургуулийн синтетик биологийн баг 2008 онд илүү тогтвортой генетикийн осцилляторыг тодорхойлсон. Эрдэмтэд өөр генетикийн бүтцийг ашиглаж, тариалах нөхцөлийг бүрэн хянаснаар өсгөвөрт байгаа бүх эсүүд ижил флюресцент уургийн илэрхийлэл, үүний дагуу анивчих загвартай байхыг баталгаажуулсан. Мөн саяхан судлаачид анивчих синхрончлолыг эс хоорондын харилцан үйлчлэлийг ашиглан хийж болохыг харуулсан. Синтетик систем дэх эсийн үйл явцын нөлөөнөөс ангижрахын оронд байгалийн биохимийн урвалыг өөрийн хэрэгцээнд тохируулан ашиглаж болно гэж ажлын удирдагч үзэж байна. Жишээлбэл, физикийн хувьд дуу чимээ нь заримдаа саад болдоггүй, харин эсрэгээрээ ашигтай дохиог илрүүлэхэд тусалдаг гэдгийг онцлон тэмдэглэв. "Хэрэв чи үүнийг дийлэхгүй бол үүнийг ашиглаж сурах хэрэгтэй болно."гэж Хасти тайлбарлав. Жишээлбэл, "дуу чимээ" нь эсүүд синтетик бүтцийг нэвтрүүлэхэд арай өөрөөр хариу үйлдэл үзүүлэх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь өсгөвөрийг гадаад нөхцөл байдлын өөрчлөлтөд илүү тэсвэртэй болгодог.
Бостон дахь Харвардын Анагаах Ухааны Сургуулийн Жорж Сүмийн удирддаг судалгааны өөр нэг чиглэл нь тогтвортой бактерийн шугам гаргах арга замыг хайж байна. Эсийн геномыг зохиомлоор өөрчлөх, түүнд ДНХ-ийн хуулбарлах системийг илүү нарийвчлалтай нэвтрүүлэх, мутацид өртөмтгий геномын бүс нутгийг өөрчлөх, эс дэх түүний геномын хуулбарын тоог нэмэгдүүлэх замаар байгалийн молекулын үйл явцын хувьсах чадварыг дахин бууруулж болно гэж Черч үзэж байна. . Энгийн синтетик системд тийм ч чухал биш амьд эсийн тогтвортой байдал нь нарийн төвөгтэй системийг бий болгоход маш чухал болдог тул энэ чиглэл нь маш чухал юм.
Дасгал хийх цаг болсон уу?
Бүх бэрхшээлийг үл харгалзан синтетик биологи идэвхтэй хөгжиж байна. Судлаачид аль хэдийн шугам олж чадсан E. coli, тэдгээрийн эсүүд нь үйл явдлыг тоолох чадвартай байдаг - жишээлбэл, өөрсдийн хуваагдлын тоог, хүрээлэн буй орчны гэрэлтүүлэгтэй, харанхуйлсан хэсгийг таних чадвартай. Зөвхөн бактерийн эсэд төдийгүй илүү нарийн төвөгтэй эсүүдэд ажилладаг синтетик бүтцийг олж авсан. Синтетик биологийг судлах шинэ төвүүд, их дээд сургуулиудад шинэ хөтөлбөрүүд бий болж байна.
Кислингийн бүлгийн олж авсан артемизинин прекурсорыг олж авах систем нь арилжааны хэрэглээгээ бараг олсон. Францын Sanofi-Aventis компани үүнийг сонирхож, 2012 он гэхэд генетикийн бүтцийг зах зээлд гаргахаар төлөвлөж байна. Өөр хэд хэдэн компани синтетик био түлш үйлдвэрлэх сонирхолтой байдаг. Энэ бол зөвхөн эхлэл гэж судлаачид үзэж байна.
Синтетик биологи нь биомолекулын бүрэлдэхүүн хэсгүүд: ген, уураг болон бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг шинэ бүтэц, сүлжээнд холбох инженерчлэлийн зарчмуудыг ашигладаг инженер, физикч, молекул биологич, химич нарыг нэгтгэдэг шинжлэх ухааны шинэ салбар юм. Эдгээр шинэчлэгдсэн бүтэц нь амьд организмыг дахин програмчлах, эрүүл мэнд, эрчим хүчний аюулгүй байдал, хүнсний үйлдвэрлэл, байгаль орчныг хөгжүүлэх зэрэг асуудлуудыг шийдвэрлэхэд шаардлагатай шинэ шинж чанарыг өгөхөд ашиглагдах төлөвтэй байна. Энэхүү салбар дундын шинжлэх ухааны салбар нь хүний геномыг сонирхсоны улмаас үүссэн. 1990-ээд оны дундуур. Хүний геномын төсөл нь янз бүрийн организмын геномын хэсгүүдийн талаарх мэдээллийг нийтэлж эхэлсэн. Энэ салбарын тэргүүлэх эрдэмтэд дараагийн сорилт бол геномын эдгээр хэсгүүд хэрхэн ажиллаж, бие биетэйгээ харилцан үйлчилж, сүлжээ, замд нэгдэж байгааг тодорхойлох явдал болно гэж дүгнэжээ. Энэ нь эдгээр замууд биологийн үйл явц, өвчин эмгэгийг хэрхэн тодорхойлдог талаар ойлголт өгөх боломжтой.
Энэхүү судалгааны гол асуудал нь байгалийн сүлжээний бүтцийг урвуу инженерчлэл, нөхөн үржихүйд шаардлагатай өгөгдөл, зохих технологи дутмаг байв. Гэсэн хэдий ч би болон лабораторийн хамт олон зэрэг олон инженерүүд геномик, молекул биологийн чиглэлээр ажиллах сонирхолтой байсан. Гэхдээ урвуу инженерчлэл, байгалийн сүлжээний бүтцийг хуулбарлах аргуудыг боловсруулахын оронд бид инженерүүдийн ердийн арга барилаар, тухайлбал: энэ тохиолдолд "нойтон" биш харин "нойтон" бүтцийг хослуулан өөрсдөө ямар нэгэн зүйлийг барьж чадах уу? хуурай" гэдэг утгаараа цахилгаан инженерчлэлд хэрэглэгддэг. Тухайн үеийн миний шавь нарын нэг Тим Гарднертэй хамт бид энэ аргыг нэвтрүүлснээр шинэ салбарыг үүсгэн байгуулсан. Тиймээс бид инженерийн хэлхээг бүтээж, хэрхэн ажиллахыг математикийн аргаар загварчилж, дараа нь электрон хэлхээний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн биологийн эквивалент болох бөөмсийг олж чадах болов уу гэж суулаа. Дараа нь молекул биологийн аргуудыг ашиглан бөөмсийг нэг бүхлээр нь плазмид эсвэл ДНХ болгон нэгтгэж, эсэд нэвтрүүлж, энэ загвар нь зохих ёсоор ажиллах эсэхийг шалгаарай.
Тим бид хоёр 9 сарын хугацаанд өөр өөр арга барил боловсруулж, өөр өөр схемүүдийг нэгтгэж, дараа нь унтраалга дээр анхаарлаа хандуулахаар шийдсэн. Энэ санаа нь солих унтраалга эсвэл унтраалгатай холбоотой электрон инженерчлэлийн ажилд түлхэц болсон юм. Электроникийн инженерийн сэлгэн залгагч нь санах ойн нэг хэлбэр бөгөөд 0 ба 1 гэсэн хоёр байрлалтай, эсвэл цахилгаан импульс эсвэл гэрлийн импульс гэх мэт импульсээр сэлгэгддэг асаах-унтраах төлөвтэй маш энгийн хэлхээ юм. Бидний байнга ашигладаг хэрэгслүүд: iPhone, iPad, персонал компьютерууд нь хэдэн тэрбум биш юмаа гэхэд олон сая ийм унтраалгауудаас бүрддэг. Тим бид хоёр яаж ижил төстэй загварыг эсэд, нянгаар хийх вэ гэж гайхсан. Бидний боловсруулсан эцсийн схем бол маш энгийн байсан. Бидэнд хоорондоо холбоотой 2 ген байсан бөгөөд тэдгээр нь хоёулаа "асаалттай" байхаар зохион байгуулагдсан. Тэдний зан төлөвийг генийн шилжүүлэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг, ДНХ-ийн хэсэг болох үндсэн промоторууд гэж нэрлэдэг. Бид тэдгээрийг гинж болгон зохион байгуулснаар А уургийн хувьд үйлдвэрлэсэн уураг нь В уургийн шилжүүлэгчтэй холбогдож, түүнийг унтраадаг. В генийн үйлдвэрлэсэн уураг нь А генийн унтраалгатай холбогдож, унтраадаг. Тиймээс хүн бүр асаахыг хүсч, хоёр дахь нь унтраахыг хичээдэг. Үр дүн нь бие биенээ дарангуйлдаг сүлжээ юм.
Зарчмын хувьд та энэ хэлхээг А төлөв (А ген асаалттай, В ген унтраалттай) эсвэл В төлөв (Б ген асаалттай, А ген унтраалттай) гэсэн хоёр тогтвортой төлөвийн аль нэгэнд байхаар тохируулж болно. Мөн идэвхтэй генийг унтраадаг химийн өдөөлт эсвэл хүрээлэн буй орчны өөрчлөлтийг хүргэх замаар төлөвийг өөрчлөх боломжтой. Гинж нь А төлөвт байна гэж бодъё. Хэрэв та А ген эсвэл түүний уураг түр хугацаанд идэвхгүй болгох химийн бодис нэвтрүүлж, химийн бодис тэнд хангалттай удаан үлдэхийг баталгаажуулж чадвал В генийг асаах хандлагатай байгаа боловч унтрааж болно. үйл ажиллагааны ген А нь уургаа үүсгэх чадвартай болох ба түүний концентраци хангалттай өндөр болоход А генийг унтрааж, А генийг идэвхгүй болгосон химийн бодисыг системээс устгаж болно. Ийм байдлаар та байрлалаа өөрчилж болно. гинжин хэлхээний А төлөвөөс B төлөв хүртэлх гэх мэт. Энэ бол үйл ажиллагааны үндсэн зарчим юм.
Тим бид хоёр 1999 онд үйл явцын математик загварчлалаар ажиллаж эхэлсэн бөгөөд энэ нь түүний боломжит гүйцэтгэлийн талаар ярих боломжийг бидэнд олгосон юм. Дараа нь манай Бостоны их сургуулийн биоинженер Чарльз Кантор оролцож, лабораторид нь ажиллахыг зөвшөөрсөн юм. Тухайн үед Тим молекул биологи, генийн инженерчлэлийн талаар хангалттай ойлголттой байж, гэдэсний савханцар бактерийг бий болгосон. Тэрээр хэд хэдэн ижил төстэй бактерийг бүтээсэн бөгөөд нэг нь хоёр өөр химийн бодис, нөгөө нь нэг химийн болон дулааны цочролд өртөхөд хариу үйлдэл үзүүлдэг. Тим маш авъяаслаг биоинженер байсан тул 9 сарын дотор гэдэсний савханцар дотор бараг тогтвортой байдалд шилжүүлэгчтэй төстэй зан үйлийг идэвхжүүлж чадсан. Бидний ажилтай зэрэгцэн Майк Эловиц, Стэн Либлер нар ижил асуудал дээр ажиллаж байсан бөгөөд тэд гурван ген бүхий дарангуйлагч осцилляторын хэлхээг бүтээсэн: А ген нь В генийг, В ген нь С генийг, С генийг унтраахыг оролдсон. генийг унтраах А. Зарчмын хувьд энэ нь цагираг осциллятор бөгөөд анивчих хэлхээтэй байх ёстой. Майк, Стэн нар мөн E. Coli бактерийн дотор хэлхээгээ барьсан. Энэхүү бүтээл нь 2000 оны 1-р сард Nature сэтгүүлд хэвлэгдсэн бөгөөд синтетик биологийн салбарын хөгжлийн эхлэлийг тавьсан юм.
Одоо эсийг санах ойгоор хангадаг хэлхээг бий болгох боломжтой гэж төсөөлж болох бөгөөд энэ нь биопрограмчлалын салбарт хүмүүст урам зориг өгсөн юм. Тэд хэлхээ шиг нүдийг програмчлах боломжтой гэж санал болгосон. Хэдийгээр биопрограмчлалын талаар асар их сонирхол байсан ч энэ ажлыг манай компьютерийн электрон хэлхээг солих гэж үзэх нь буруу байх болно. Эсийн програмчлалыг эсүүдэд янз бүрийн функц, даалгавруудыг хуваарилах чадвар гэж үзэх нь илүү зөв юм. Энэ бол синтетик биологийн гол сэдэв юм. Жишээлбэл, бид хар тугалга гэх мэт хүнд металлууд эсвэл ДНХ-ийг гэмтээдэг химийн бодис, эмгэг төрүүлэгчид зэрэг аюултай химийн бодисуудыг илрүүлэхийн тулд организмд программчлах боломжтой бүхэл эсийн био мэдрэгчийг бий болгохын тулд унтраалга ашиглаж байна. Эдгээр организмуудыг хүрээлэн буй орчинд гаргах эсвэл хэн нэгний биед оруулах, эсвэл импортын тоглоомын будагны хар тугалга байгаа эсэхийг шалгахын тулд импортын барааг шалгах боломжтой; Төрийн ордонд боом өвчин гарсан уу? Шилжүүлэгчийн давуу тал нь та дурсамжаа эргэн санах, үйл явдлын талаарх мэдээллийг хадгалах, үүнтэй төстэй үйл явдал урьд өмнө тохиолдсон эсэхийг шалгах боломжтой юм.
Бид мөн адил РНХ-д суурилсан шилжүүлэгчийг аль хэдийн ашигласан бөгөөд энэ нь бодисын солилцооны үйл явцыг дахин зохион байгуулахын тулд эсийн доторх олон генийг динамикаар асааж, унтраах боломжийг олгодог. Одоо бид хэд хэдэн биотехнологийн компаниудтай хамтран ажиллаж, олж авсан үр дүнгээ хэрхэн практикт хэрэгжүүлэх, бий болсон организмуудыг ашиглах үр ашгийг дээшлүүлэх талаар судалж байна. Жишээлбэл, биомассыг эрчим хүчний нөөц, түлш болгон хувиргах, үүнд дизель түлш, этанол, бутанол орно.
Эрүүл мэндийн салбарт тулгамдаж буй асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд синтетик биологийн арга, програмын организмуудыг хэрхэн ашиглаж болох нь бас их сонирхолтой юм. Жишээлбэл, бид нянгийн био хальстай тэмцэх бактериофаг бий болгосон. Био хальс нь гадаргуу дээр наалдсан бактерийн колони юм. Энэ бол шүдэн дээрх товруу, хясаа дээрх товруу, хөлөг онгоцны усан доорх хэсгүүдийн товруу юм. Ийм колони доторх бактери нь нэг бактериас хэд дахин илүү антибиотикт тэсвэртэй байдаг тул бид био хальстай тэмцэх сонирхолтой байдаг. Хиймэл эрхтэн шилжүүлэн суулгах мэс засал хийх үед - ясны оруулга, зүрхний хавхлага, тархины өдөөгч гэх мэт. Гол эрсдэл нь мэс засал өөрөө биш, харин био хальсны халдвараар халдвар авах боломжтой. Бид энэ сорилтыг хүлээн зөвшөөрч, бактериофаг ашиглан асуудлыг шийдэхээр шийдсэн. Бактериофагууд нь зөвхөн бактери руу дайрдаг вирус юм. Тэд литик үе шатыг даван туулж, өөрсдийнхөө олон тооны хуулбарыг үүсгэж, эсийн бүрэн бүтэн байдлыг алдагдуулах процессыг эхлүүлж, дараа нь сая сая давхардал нь бусад бактерийг агнадаг. Гол бэрхшээл нь та био хальсны үндсэн давхарга дор нэвтэрч чадахгүй байгаа тул бид био хальсны давхаргыг аажмаар устгаж, гадаргуу дээр улам олон бактерийг авчрах бактериофаг үүсгэдэг. Ийм байдлаар бид био хальстай тэмцэх аргыг хиймэл суулгац болон үйлдвэрлэлийн байгууламжид одоо байгаа аргуудтай харьцуулахад 99.99% илүү үр дүнтэй болгож чадсан.
Судалгааг удирдсан миний шавь Тим Лу, өөр нэг оюутан Майк Каррастай хамт эрүүл мэндийн салбараас эхлээд эдгээр бүтээн байгуулалтад зориулсан арилжааны хэрэглээг хайж олохыг хүссэн. Гэвч дараа нь тэд энэ технологийг үйлдвэрлэлийн салбарт ашиглах сонирхолтой болсон. Эцсийн эцэст ийм био хальс нь чийгэнд удаан хугацаагаар өртдөг аливаа механизм дээр гарч ирдэг. Био хальс нь агааржуулалтын систем, дамжуулах хоолой, цаасны үйлдвэрүүд дээр гарч ирдэг. Тим, Майк нар үйлдвэрлэлийн байгууламжид био хальстай тэмцэхийн тулд бактериофаг үүсгэж эхлэв. Гэвч энэ чиглэлээр хүндрэл гарч, тэдний судалгааны гол чиглэл нь эмнэлэг, хүнсний үйлдвэрлэлд эмгэг төрүүлэгчдийг хайх, танихад чиглэв. Тэдний бараг хүрсэн зорилго нь ийм ажилд нэг цаг хүрэхгүй хугацаанд ердөө 10 нян үүсгэх шаардлагатай бөгөөд процедурт 10 хүрэхгүй доллар зарцуулдаг.
Бид үүгээр зогсохыг хүсэхгүй байгаа бөгөөд халдварт өвчинтэй тэмцэхэд өөрсдийн технологийг ашиглах өөр арга замыг эрэлхийлж байна. Одоо бид Гейтсийн сангийн санхүүгийн дэмжлэгтэйгээр төрөл бүрийн халдварыг таньж, тэмцдэг пробиотикуудыг бүтээж байна. Тухайлбал, халдварт холер өвчинтэй тэмцэх зорилгоор лактобациллийг бий болгож байна. Бид тэдгээрийг холерын үүсгэгчээс ирж буй хоёр өөр дохионд хариу үйлдэл үзүүлж, холерын өвөрмөц нянгийн эсрэг пептидүүдийг үйлдвэрлэхээр зохион бүтээсэн. Энэхүү шийдлийн гоо үзэсгэлэн нь холерын эм нь маш үнэтэй бөгөөд нэлээд хортой байдаг. Одоо үндсэндээ газар хөдлөлтийн дараах Гайтид тохиолдсон холерын өсөлттэй адил холерын эсрэг бие махбодоо тараг дээр нэмж, эсвэл энэ организмыг эм болгон савлаж болно. Аль ч арга нь эм боловсруулахаас хамаагүй хямд бөгөөд хоргүй байх болно. Энэ эмийн үр нөлөөг мэдрэх цорын ганц бүлэг хүмүүс бол холерын нянгаар өртсөн хүмүүс байх болно.
Ойрын хэдэн арван жилд синтетик биологи нь бидний амьдралыг эрчим хүч, хүнсний үйлдвэрлэл, эрүүл мэнд, тэр байтугай байгаль орчны асуудлыг шийдвэрлэх зэрэг олон салбарт өөрчлөхийг харах болно гэдэгт би итгэж байна. Шинжлэх ухааны хамгийн сонирхолтой асуултуудын нэг бол байгалийн хэлхээ хэрхэн үүсдэг, байгалийн үйл явц хэрхэн ажилладаг тухай юм. Бид олон сая, зарим тохиолдолд хэдэн тэрбум жилийн турш хөгжиж, үйл ажиллагааны хэлхээ, сүлжээг бий болгож, нэлээд төвөгтэй даалгавруудыг заримдаа маш сөрөг орчинд гүйцэтгэдэг байгалийн организмуудаас маш их зүйлийг сурч чадна. Синтетик биологи нь анхан шатны хэрэглээнд голчлон анхаардаг ч үндсэн шинжлэх ухааны салбарт маш их хэрэгтэй байж, организм хэрхэн ажилладагийг ойлгох боломжийг олгодог гэдэгт би итгэдэг.
Био инженер Жеймс Коллинз амьд эс, био хальсыг програмчлах, пробиотик бүтээх талаар:
Биологийн ийм салбар байдаг - синтетик биологи. Ерөнхийдөө энэ нь аль хэдийн арван жилийн настай, маш хурдацтай хөгжиж байна, үе үе шинжлэх ухааны алдартай хэвлэлд зарим мэдээ орж ирдэг ч энэ бүхэн миний хажуугаар өнгөрөв. Тэгээд би гэнэт үүнтэй таарч, хэд хэдэн нийтлэл уншсан бөгөөд маш их сэтгэгдэл төрүүлэв.
Синтетик биологийн гол санаа бол дэлхий дээрх амьдралын хувьслын явцад гарч ирээгүй эсвэл тогтоогдоогүй зүйлийг генетикийн түвшинд нэгтгэх явдал юм.
"Зүйлс" гэдэг үг нь функц эсвэл ямар нэгэн материал гэсэн утгатай байж болно - жишээлбэл, цоо шинэ төрлийн уураг үүсгэж болох шинэ уураг эсвэл бүр шинэ амин хүчлүүд. Эдгээр шинэ "тоосго" -оос синтетик биологичид амьдралын шинэ хувилбаруудыг бүтээхийг оролдож байна. Энэ бол генийн инженерчлэлтэй адил боловч цоо шинэ түвшинд - энд тэд нэг организмын генийг нөгөөд шилжүүлдэггүй, энд тэд амьдралын шинэ хэв маягийг эхнээс нь "тооцоолж", жинхэнэ амьд эсэд нэвтрүүлэхийг хичээдэг.
Энд ямар функцүүдийг, яаж хэрэгжүүлэх боломжтой вэ? Одоогийн байдлаар хамгийн түгээмэл "тоглоом" бол эсэд байгальд байдаггүй шинэ молекул генетикийн "цаг" програмчлах явдал юм (ихэнхдээ эдгээр нь бактери юм. E.coli). Сонгодог жишээ энд байна (Nature, 2000): Гурван уураг (A, B, C) эсэд ордог бөгөөд үүнийг эс өөрөө үүсгэж болох боловч гинжин хэлхээний дагуу бие биенийхээ илэрхийлэлийг дарангуйлдаг: A нь B, B-ийг дарангуйлдаг. C-г дарангуйлдаг, С нь A-г дардаг. B Үүний үр дүнд санал хүсэлтийн гогцоо үүсдэг - гэхдээ цаг хугацааны хоцрогдолтой. Энэ нь эдгээр молекулуудын концентрацийн хэлбэлзлийг ногоон флюресцент уураг (мөчлөгийн үе шатуудын аль нэг дэх дайвар бүтээгдэхүүн) шууд хянах боломжтой бактерийн үржлийн колонид эхлэхэд хангалттай юм. Энэ зураг гарч ирэв:
Эндхийн хэлбэлзлийн хугацаа нь хэдэн цаг байдаг бөгөөд энэ нь эсийн хуваагдлын хугацаанаас хэд дахин их байдаг гэдгийг анхаарна уу. Бидний хэлбэлзлийн ямар үе шатанд байгаа тухай мэдээлэл гарч ирэв генетикийн хувьд үеэс үед дамждаг.
Эхэндээ ийм ажил нь сул талуудтай байсан - бүх эсүүд хэлбэлзэлд оролцдоггүй, хүн амын дунд хариу урвал хүчтэй тархаж, цаг хугацаа өнгөрөхөд янз бүрийн эсүүд хэмнэлээ алдаж эсвэл үе шатыг мартаж эхлэв. Гэсэн хэдий ч эдгээр асуудлуудыг аажмаар шийдвэрлэсэн. 2008 онд "Хурдан, бат бөх, тохируулах боломжтой синтетик генийн осциллятор" бүтээлд хариу нь хүчтэй, тогтвортой, жигд байсан бол ердөө сарын өмнө "Генетикийн цагуудын синхрончлогдсон чуулга" бүтээл хэвлэгдэн гарсан бөгөөд эсүүд хоорондоо харилцдаг. Таны шинээр олж авсан генетикийн цагийг хүн ам даяар амжилттай синхрончлох.
Би онолын физикийн үүргийг тусад нь онцлон тэмдэглэх болно. 2008 оноос өмнө 6 жил Phys.Rev.Lett-д ажиллаж байсан. "Эсийн хэлбэлзлийг татах, нэмэгдүүлэх синтетик генийн сүлжээ" хэмээх бүтээл хэвлэгдсэн бөгөөд үүнд ийм хэлбэлзлийн загварыг барьж, тэдгээрийн фазын диаграммыг судалсан (жишээлбэл, санал хүсэлтийн гогцооны хүч өөрчлөгдөх үед). 2008 оны ажилд энэхүү загварчлалын туршлагыг харгалзан үзсэн (зохиогчдын нэг нь энэ хоёр ажилд оролцсон).
Мэдээжийн хэрэг, энэ бол зөвхөн нэг боломж юм. Одоо эдгээр транскрипцийн хүчин зүйлсийн багцаас тэд аль хэдийн логик хэлхээний элементүүдийг үүсгэж чаддаг болсон бөгөөд саяхан тэд хуваах үйл явдлын тоог "тоолдог" ижил E.coli-д жинхэнэ дижитал регистрийг нэвтрүүлсэн бололтой. Ерөнхийдөө толгой эргэм хэтийн төлөв энд нээгддэг - жишээлбэл, (нэлээн хуучин) алдартай нийтлэлийг үзнэ үү Синтетик амьдрал . Энэ бүгдийг хийх нь тийм ч энгийн зүйл биш - энэ ажлын техникийн хүндрэлийн талаар "Байгалийн" сүүлийн үеийн материалыг үзнэ үү: Синтетик биологийн таван гашуун үнэн.
Энэ нь мэдээжийн хэрэг гайхалтай, гэхдээ энэ нь бүгд биш юм. Цаашид - илүү эгц.
Бид зөвхөн стандарт 22 амин хүчлээс гадна зарим шинэ амин хүчлүүд дээр баригдсан шинэ уураг бүтээхийг хүсч байна гэж бодъё. Зарчмын хувьд бусад амин хүчлүүд байдаг боловч байгаль нь тэдгээрийг РНХ болгон кодлох боломжийг олгодоггүй. Рибосом нь тэдгээрийг уургийн нийлэгжилтэд ашигладаг хэвээр байгаа эсэхийг бид хэрхэн баталгаажуулах вэ?
Нэг сонголт бол рибосомыг хүчээр мутацид оруулах бөгөөд энэ нь тийм ч чухал биш триплет дээр "алдаа" гаргаж, өөр амин хүчлийг оруулах явдал юм. Зарчмын хувьд ийм ажил байсан, гэхдээ ямар нэгэн байдлаар бүх зүйл удаашралтай явагдсан. Долоо хоногийн өмнө "Дөрвөн эвслийн код тайлах рибосомын хувьсалаар олон тооны байгалийн бус амин хүчлийг кодлох нь" нийтлэл хэвлэгдсэн бөгөөд энэ нь энэ асуудлыг бүрэн шийддэг. Энэхүү ажлын зохиогчид рибосомын ийм мутацийг зориудаар хийсэн бөгөөд ингэснээр тэд генетикийн кодыг уншдаг. Гурван ихэр биш, дөрвөн ихэр-- өөрөөр хэлбэл нэг дор дөрвөн РНХ "үсэг". Энэ нь олон тооны шинэ амин хүчлүүдийг нэг дор кодлох асар том боломжийг нээж өгдөг (дөрвөлсөн хүүхэд гурвалсанд 64 биш харин 256 хослолыг кодлох боломжтой).
Жишээлбэл, зохиогчид калмодулин уураг руу хэд хэдэн шинэ амин хүчлийг оруулж чадсан бөгөөд тэдгээр нь орон зайд бие биетэйгээ нэмэлт холбогдож (мөчлөгт хөндлөн холбоос үүсгэсэн) уургийн гурван хэмжээст орон зайн бүтцийг ихээхэн бэхжүүлсэн. (зураг харна уу.
Арван мянган жилийн турш хүмүүс хоол хүнс олж авахын тулд ургамлыг ургуулж, өөрчилсөн. Энэ бүхэн энгийн зүйлээс эхэлсэн - хамгийн их хэмжээний шим тэжээл агуулсан хамгийн хурдан ургадаг үрийг хадгалах, сонгох гэх мэт. Уламжлалт үржүүлгийн энэ хэлбэр нь эцэстээ эрлийз үр тариаг хөгжүүлэхэд хүргэсэн бөгөөд энэ нь ижил төрлийн генетикийн хувьд өөр өөр хоёр шугамыг гаталж, ихэвчлэн ижил зүйлээс бий болсон. Ургамлын эдгээр өөрчлөлтүүд байсан генээр хязгаарлагддагургамалд аль хэдийн байдаг.
1970-1980-аад онд генийн инженерчлэл бий болсноор энэ бүхэн эрс өөрчлөгдсөн. генийг төрөл зүйлийн хооронд, тэр ч байтугай өөр өөр хаант улсын төрөл зүйлийн хооронд шилжүүлэх боломжтой болсон бөгөөд бие даасан генийг бактерийн тусламжтайгаар ургамалд оруулах үед амьдралын патент анх удаа гарч ирэв. Түүнээс хойш генийн инженерчлэгдсэн организмуудыг ихэвчлэн генетикийн хувьд өөрчлөгдсөн организм гэж нэрлэдэг (), АНУ-ын аж үйлдвэрийн хөдөө аж ахуйн түгээмэл шинж чанар болсон бөгөөд тус улсад тариалсан эрдэнэ шишийн 88%, шар буурцагны 94%, рапсын 90%, хөвөнгийн 90%, чихрийн нишингэний 95% -ийг бүрдүүлдэг. Эдгээр үр тариаг химийн компаниуд боловсруулж, патентжуулсан МонсантоТэгээд Байер, тэдний ургац өндөр тунгаар гербицидийг тэсвэрлэх чадвартай эсвэл өөрийн шавьж устгах бодисыг бий болгодог.
Синтетик биологи - туйлын генийн инженерчлэл
21-р зууны хоёр дахь арван жилд бид синтетик биологи гэж нэрлэгддэг хурдацтай хөгжиж буй салбарын ачаар илүү эрс өөрчлөлтүүдийг харах болно. Синтетик биологиЭнэ нь "уламжлалт" генийн инженерчлэлээр дамжуулан хүрч болох хил хязгаараас давсан шинэ биотехнологийн симбиозыг тодорхойлоход хэрэглэгддэг өргөн нэр томъёо юм. Синтетик биологи нь өөр өөр организмуудын хооронд нэг юмуу хоёр генийг шилжүүлэхийн оронд удамшлын кодыг компьютер дээр дахин бичиж, нэг дор хэдэн зуу, мянган ДНХ-ийн дараалалтай ажиллах, тэр ч байтугай биологийн системийг бүхэлд нь дахин зохион бүтээх оролдлого хийх боломжийг олгодог. Синтетик биологийн аргууд, шинэ болон синтетик генетикийн дарааллын хамрах хүрээ, хэрэглээ Энэ нь генийн инженерчлэлийн маш туйлширсан хэлбэр юм.
Синтетик биологи бол шинээр гарч ирж буй боловч хурдацтай хөгжиж буй салбар бөгөөд жилийн борлуулалт нь өнөөдөр 1,6 тэрбум доллараас давж байгаа бөгөөд 2016 он гэхэд 10,8 тэрбум долларт хүрэх төлөвтэй байна. Эрчим хүч, хими, ойн аж ахуй, эм зүй, хүнс, хөдөө аж ахуйн аж үйлдвэрийн томоохон корпорациуд синтетик бүтээгдэхүүнд хөрөнгө оруулалт хийж байна. биологи, хамтарсан үйлдвэр байгуулах, эдгээр бүтээгдэхүүний зарим нь гоо сайхан, хүнс, эмнэлгийн салбарт аль хэдийн хүрсэн бол бусад нь дараалалд байна. Тэд хувиргасан амьд организмын дараагийн давалгааг бий болгохын тулд хөдөө аж ахуйд ихэнх анхаарлаа хандуулдаг синтетик өөрчлөгдсөн организм (SMO).
Синтетик байдлаар өөрчлөгдсөн организмууд
Биотехнологи, химийн аварга компани Монсанто саяхан тус компанитай хамтарсан компани байгуулахаа зарлав Сапфир энерги, синтетик биологийн замаг үйлдвэрлэдэг компани. Жилд ганц хоёр удаа ургадаг уламжлалт хөдөө аж ахуйн ургацтай харьцуулахад ихэнх төрлийн замаг өдөр бүр үйлдвэрлэх боломжтой тул Монсанто замаг сонирхож байна. Монсанто замагны шинж чанарыг ялгаж салгаж, ургамлаар хийж чадахаас хамаагүй хурдан хурдтай, дараа нь тэдгээрийг үр тарианд оруулах гэж найдаж байна. Ийм технологи нь манай талбайн генетикийн хувьд өөрчлөгдсөн үр тарианы боломжит (болон илүү эрс тэс) тоог нэмэгдүүлэх боломжийг олгоно.
Крейг Вентер, нэлээд энгийн ямааны эмгэг төрүүлэгчийн геномоос анхны синтетик (2010 онд) үүсгэсэн тэргүүлэгч синтетик биологичдын нэг шинэ компани байгуулжээ. Аградис, синтетик биологийг хөдөө аж ахуйд хэрэглэхэд анхаарах. Аградисын үйл ажиллагаа нь "өндөр" ургацыг бий болгох, газар тариалангийн өсөлт, ургамал хамгааллын сайжруулсан аргуудыг бий болгоход чиглэгддэг. Компани бий болгохоор төлөвлөж байна өндөр ургацтай кастор шош, амтат сорготодорхойгүй "геномын технологи" -оор био түлш үйлдвэрлэх.
Синтетик биологи ашиглан ургамлын фотосинтезийг "сайжруулах" төлөвлөгөө хүртэл бий. Сэргээгдэх эрчим хүчний үндэсний лабораторийн судлаачид ( Англи Сэргээгдэх эрчим хүчний үндэсний лабораториКолорадо мужид орчин үеийн синтетик биологи, генетикийн заль мэхийг ашиглан ургамлын бүтцийг өөрчлөх замаар фотосинтезийн үр ашгийг дээшлүүлэх боломжтой гэж үздэг. Синтетик биологийг ашиглан эдгээр инженерүүд амин хүчлүүдийн гинжин хэлхээнээс эхлээд ургамалыг эхнээс нь барьж байгуулж, ургамлын чадавхийг өргөжүүлнэ гэж найдаж байгаа бөгөөд энэ нь ургамал одоо байгаа фотосинтезээс илүү өргөн хүрээний гэрлийг энерги болгон хувиргах чадвартай болно гэсэн үг юм.
Хөдөө аж ахуйд синтетик биологийн бусад хэрэглээнд хүнсний амтлагч, амтлагч, кокосын тос, тэжээлийн нэмэлт, тэр ч байтугай синтетик гентэй генийн өөрчлөлттэй амьтад орно. Хүнсний амтлагч нь аюулгүй мэт санагдаж болох ч үнэндээ тариачдын эдийн засгийн эрсдэл болох шинэ эрсдэлийг бий болгодог. Энэхүү байгалийн зах зээл нь жил бүр 65 тэрбум доллараар үнэлэгддэг бөгөөд одоогоор жижиг тариаланчдыг, ялангуяа өмнөд хагас бөмбөрцгийн тариаланчдыг тэжээж байна. Эдгээр бүтээгдэхүүний байгалийн гаралтай үйлдвэрлэлийг АНУ болон Европын биотехнологийн нийлэг биологиор орлуулах нь нийгэм-эдийн засгийн ноцтой үр дагаварт хүргэж, жижиг фермерүүдийн ядууралд хүргэх болно.
Синтетик биологийн аюул
Эдгээр бүтээн байгуулалтын зарим нь ирээдүйтэй мэт санагдаж байгаа ч синтетик биологи нь бас харанхуй талтай. Хэрэв CMOs нь зориудаар (жишээлбэл, тариалангийн хэлбэрээр) эсвэл санамсаргүйгээр (лабораториас) байгаль орчинд цацагдвал экосистемд ноцтой бөгөөд эргэлт буцалтгүй нөлөөлөл үүсгэж болно. Синтетик организмууд экологийн орон зайг олж, зэрлэг популяцийг нүүлгэн шилжүүлж, бүхэл бүтэн экосистемийг сүйтгэж, бидний дараагийн түрэмгий организм болж чадна. CMO нь хувиргасан амьд организмд ихэвчлэн тохиолддог шиг генетикийн бохирдолд хүргэж, бий болгоно синтетик генетикийн бохирдолцэвэрлэх, устгах боломжгүй . Байгальд анх бий болсон генийн оронд компьютер дээр нийлэгжүүлсэн генийг ашиглах нь хүний аюулгүй байдлын асуудал, CMO нь хүнсний харшил үүсгэгч, хорт бодисын шинэ эх үүсвэр болох магадлалыг бий болгоно.
Синтетик биологи нь байгальд урьд өмнө байгаагүй аюултай ДНХ болон генийн дарааллыг бий болгоно. Бидний шинэ генийг нэгтгэх чадвар нь эдгээр генүүд болон тэдгээрт суулгагдсан биологийн системүүд хэрхэн зөв ажиллаж, байгаль дээрх тэнцвэрт байдлыг алдагдуулахгүй байх тухай ойлголтоос хол түрүүлж байна. Ганцхан генийн инженерчлэгдсэн организмын аюулгүй байдлыг үнэлэхэд аль хэдийн хэцүү байгаа бөгөөд синтетик биологи үүнийг маш өндөр, хамгийн аюултай түвшинд хүргэх болно. Өнөөдрийн байдлаар байхгүй ганц ч шинжлэх ухааны оролдлого бишАрав, хэдэн зуун цоо шинэ генетик дараалал бүхий аливаа синтетик организмын хүрээлэн буй орчин, хүний эрүүл мэндэд учруулах эрсдлийг сайтар үнэлэх замаар.
Биотехнологи нь хувиргасан амьд организмын гол үйлдвэрлэгчид болох АНУ болон дэлхийн хэд хэдэн оронд аль хэдийн зохицуулалтгүй болсон бөгөөд CMO нь төрийн зохицуулалтын энэхүү хоцрогдсон тогтолцооны хил хязгаарыг улам өргөжүүлэх болно. Жишээлбэл, USDA нь GMO-ийг ургамлын хортон шавьжийн хуулиар хянадаг, учир нь тэдгээрийн ихэнх нь ургамлын вирусээр үүсгэгддэг. Синтетик биологи нь CMOs-ийг ургамлын вирусгүйгээр олж авах боломжийг нээж өгдөг, өөрөөр хэлбэл эдгээр үр тариа нь болно. бүрэн хяналтгүй USDA эсвэл бусад хэлтэс.
Манай биотехнологийн эрсдлийн үнэлгээний загварууд хурдан хуучирна. Хувиргасан амьд организмын аюулгүй байдлыг ихэвчлэн байгалийн аналогитай нь "их хэмжээний тэнцэх" зарчмаар тодорхойлдог. "Үндсэн тэнцүү" гэсэн санаа нь байгальд урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй генийг агуулсан CMO-ууд хүрээлэн буй орчинд гарч ирснээр хурдан нурах болно, тэдний эцэг эх нь компьютер юм.
Аж үйлдвэрийн хөдөө аж ахуйн төгсгөл
Синтетик биологи бидэнд зарим нэг амлалтыг өгч болох ч хаашаа хөтөлж байгааг мэдэхгүй бол энэ нь дагах аюултай зам юм. Сүүлийн хэдэн арван жилийн хугацаанд хөдөө аж ахуйн биотехнологи нь генетикийн бохирдол, хэт хогийн ургамал, химийн хорт бодисоос улам бүр нэмэгдэж буй хамаарал, тогтворгүй моно соёлын асар том газар нутаг, оюуны өмч зэрэг синтетик биологи зэрэг олон асуудлуудыг бий болгосон. тулалдаан, фермерүүдийн маргаан, хүнсний талаархи корпорацийн хяналтыг цаашид төвлөрүүлэх.
Та хол явах шаардлагагүй, учир нь "Бидний мэдэж байгаа хөдөө аж ахуй алга болно", гэж Крейг Вентер хөдөө аж ахуй дахь синтетик биологийн хэтийн төлөвийн талаар хэлэв. Бид химийн хорт бодисгүй аж үйлдвэрийн хөдөө аж ахуйг бий болгож, эрчим хүчээ хөдөө аж ахуйн системд төвлөрүүлэх ёстой агроэкологиТэгээд органик газар тариалан. Жишээлбэл, саяхан USDA-ийн судалгаагаар тариалангийн эргэлт зэрэг энгийн, тогтвортой хөдөө аж ахуйн өөрчлөлтүүд нь өндөр ургац өгч, азотын бордоо, гербицидийн хэрэгцээг эрс багасгаж, гүний усанд агуулагдах хорт бодисын хэмжээг бууруулж, тариачдад ямар нэгэн сөрөг нөлөө үзүүлэхгүй байна. ашиг. Ийм системүүд нь аж үйлдвэрийн газар тариалангийн системээс илүү бүтээмжтэй биш юмаа гэхэд адилхан үр дүнтэй болох нь батлагдсан ч манай гараг, цаг уурын хувьд илт ашиг тустай бөгөөд аюултай, үнэтэй, шалгагдаагүй технологид тулгуурлаагүй эрүүл, илүү тэжээллэг хоол хүнсээр хангадаг.
Синтетик биологийг байгаль орчинд оруулах, арилжааны зориулалтаар ашиглахыг хориглоно шаардлагатайхүний эрүүл мэнд, байгаль орчныг хамгаалах үүднээс түүний эрсдэлийг үнэлэх, хянах чадвартай байх.
