Ο συνθετικός βιολόγος Tom Knight είπε: «Ο 21ος αιώνας θα είναι ο αιώνας της μηχανικής βιολογίας».Είναι ένας από τους ιδρυτές της συνθετικής βιολογίας και ένας από τους πέντε ιδρυτές της Ginkgo Bioworks, μιας εταιρείας σταρ στη συνθετική βιολογία.Η εταιρεία εισήχθη στο Χρηματιστήριο της Νέας Υόρκης στις 18 Σεπτεμβρίου και η αποτίμησή της έφτασε τα 15 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ.
Τα ερευνητικά ενδιαφέροντα του Tom Knight έχουν υποστεί μια στροφή από τον υπολογιστή στη βιολογία.Από την εποχή του γυμνασίου, χρησιμοποίησε τις καλοκαιρινές διακοπές για να σπουδάσει υπολογιστές και προγραμματισμό στο MIT και στη συνέχεια πέρασε τα προπτυχιακά και μεταπτυχιακά του επίπεδα στο MIT.
Τομ Νάιτ Συνειδητοποιώντας ότι ο νόμος του Μουρ προέβλεπε τα όρια της ανθρώπινης χειραγώγησης των ατόμων πυριτίου, έστρεψε την προσοχή του στα έμβια όντα.«Χρειαζόμαστε έναν διαφορετικό τρόπο για να τοποθετήσουμε τα άτομα στη σωστή θέση… Ποια είναι η πιο περίπλοκη χημεία; Είναι η βιοχημεία. Φαντάζομαι ότι μπορείτε να χρησιμοποιήσετε βιομόρια, όπως πρωτεΐνες, που μπορούν να αυτοσυναρμολογηθούν και να συναρμολογηθούν εντός του εύρους που χρειάζεστε. αποκρυστάλλωση."
Η χρήση της μηχανικής ποσοτικής και ποιοτικής σκέψης για το σχεδιασμό βιολογικών πρωτοτύπων έχει γίνει μια νέα ερευνητική μέθοδος.Η συνθετική βιολογία είναι σαν ένα άλμα στην ανθρώπινη γνώση.Ως διεπιστημονικό πεδίο της μηχανικής, της επιστήμης των υπολογιστών, της βιολογίας κ.λπ., ως έτος έναρξης της συνθετικής βιολογίας έχει οριστεί το 2000.
Σε δύο μελέτες που δημοσιεύθηκαν φέτος, η ιδέα του σχεδιασμού κυκλωμάτων για τους βιολόγους έχει επιτύχει τον έλεγχο της γονιδιακής έκφρασης.
Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Βοστώνης κατασκεύασαν έναν διακόπτη εναλλαγής γονιδίων στο E. coli.Αυτό το μοντέλο χρησιμοποιεί μόνο δύο γονιδιακές μονάδες.Ρυθμίζοντας εξωτερικά ερεθίσματα, η γονιδιακή έκφραση μπορεί να ενεργοποιηθεί ή να απενεργοποιηθεί.
Την ίδια χρονιά, οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον χρησιμοποίησαν τρεις μονάδες γονιδίου για να επιτύχουν την έξοδο τρόπου «ταλάντωσης» στο σήμα του κυκλώματος χρησιμοποιώντας την αμοιβαία αναστολή και απελευθέρωση της αναστολής μεταξύ τους.
Διάγραμμα διακόπτη εναλλαγής γονιδίου
Εργαστήριο Κυτταριών
Στη συνάντηση άκουσα ανθρώπους να μιλάνε για «τεχνητό κρέας».
Ακολουθώντας το μοντέλο του συνεδρίου υπολογιστών, το «αυτοοργανωμένο συνέδριο unconference» για δωρεάν επικοινωνία, κάποιοι πίνουν μπύρα και κουβεντιάζουν: Ποια επιτυχημένα προϊόντα υπάρχουν στη «Συνθετική Βιολογία»;Κάποιος ανέφερε το «τεχνητό κρέας» κάτω από το Impossible Food.
Η Impossible Food δεν αποκάλεσε ποτέ τον εαυτό της εταιρεία "συνθετικής βιολογίας", αλλά το βασικό σημείο πώλησης που τη διακρίνει από άλλα τεχνητά προϊόντα κρέατος - η αιμοσφαιρίνη που κάνει το χορτοφαγικό κρέας να μυρίζει μοναδικό "κρέας" προέρχεται από αυτήν την εταιρεία πριν από περίπου 20 χρόνια.Αναδυόμενων κλάδων.
Η τεχνολογία που εμπλέκεται είναι να χρησιμοποιήσει απλή γονιδιακή επεξεργασία για να επιτρέψει στη ζύμη να παράγει «αιμοσφαιρίνη».Για να εφαρμόσουμε την ορολογία της συνθετικής βιολογίας, η μαγιά γίνεται ένα «εργοστάσιο κυττάρων» που παράγει ουσίες σύμφωνα με τις επιθυμίες των ανθρώπων.
Τι κάνει το κρέας τόσο έντονο κόκκινο και έχει ιδιαίτερο άρωμα όταν έχει γεύση;Το Impossible Food θεωρείται η πλούσια «αιμοσφαιρίνη» στο κρέας.Η αιμοσφαιρίνη βρίσκεται σε διάφορα τρόφιμα, αλλά η περιεκτικότητα είναι ιδιαίτερα υψηλή στους μύες των ζώων.
Ως εκ τούτου, η αιμοσφαιρίνη επιλέχθηκε από τον ιδρυτή και βιοχημικό της εταιρείας Patrick O. Brown ως το «κλειδί καρύκευμα» για την προσομοίωση του ζωικού κρέατος.Εξάγοντας αυτό το «καρύκευμα» από τα φυτά, ο Μπράουν επέλεξε σόγια που είναι πλούσια σε αιμοσφαιρίνη στις ρίζες τους.
Η παραδοσιακή μέθοδος παραγωγής απαιτεί άμεση εξαγωγή «αιμοσφαιρίνης» από τις ρίζες της σόγιας.Ένα κιλό «αιμοσφαιρίνης» απαιτεί 6 στρέμματα σόγιας.Η εξαγωγή φυτών είναι δαπανηρή και η Impossible Food έχει αναπτύξει μια νέα μέθοδο: εμφυτεύει το γονίδιο που μπορεί να συνθέσει την αιμοσφαιρίνη σε μαγιά και καθώς η μαγιά μεγαλώνει και αναπαράγεται, η αιμοσφαιρίνη θα μεγαλώνει.Για να χρησιμοποιήσουμε μια αναλογία, αυτό είναι σαν να αφήνουμε τη χήνα να γεννήσει αυγά στην κλίμακα των μικροοργανισμών.
Η αίμη, η οποία εξάγεται από φυτά, χρησιμοποιείται στα μπιφτέκια «τεχνητού κρέατος».
Οι νέες τεχνολογίες αυξάνουν την αποδοτικότητα της παραγωγής ενώ μειώνουν τους φυσικούς πόρους που καταναλώνονται από τη φύτευση.Δεδομένου ότι τα κύρια υλικά παραγωγής είναι η μαγιά, η ζάχαρη και τα μέταλλα, δεν υπάρχουν πολλά χημικά απόβλητα.Αν το σκεφτόμαστε, αυτή είναι πραγματικά μια τεχνολογία που «κάνει το μέλλον καλύτερο».
Όταν οι άνθρωποι μιλούν για αυτήν την τεχνολογία, αισθάνομαι ότι πρόκειται απλώς για μια απλή τεχνολογία.Στα μάτια τους, υπάρχουν πάρα πολλά υλικά που μπορούν να σχεδιαστούν από γενετικό επίπεδο με αυτόν τον τρόπο.Διασπώμενα πλαστικά, μπαχαρικά, νέα φάρμακα και εμβόλια, φυτοφάρμακα για συγκεκριμένες ασθένειες, ακόμη και η χρήση διοξειδίου του άνθρακα για τη σύνθεση αμύλου… Άρχισα να έχω συγκεκριμένες φαντασίες για τις δυνατότητες που προσφέρει η βιοτεχνολογία.
Διαβάστε, γράψτε και τροποποιήστε τα γονίδια
Το DNA μεταφέρει όλες τις πληροφορίες της ζωής από την πηγή, και είναι επίσης η πηγή χιλιάδων χαρακτηριστικών της ζωής.
Σήμερα, τα ανθρώπινα όντα μπορούν εύκολα να διαβάσουν την αλληλουχία DNA και να συνθέσουν την αλληλουχία DNA σύμφωνα με το σχέδιο.Στο συνέδριο, άκουσα ανθρώπους να μιλούν για την τεχνολογία CRISPR που κέρδισε το Νόμπελ Χημείας του 2020 πολλές φορές.Αυτή η τεχνολογία, που ονομάζεται "Genetic Magic Scissor", μπορεί να εντοπίσει και να κόψει με ακρίβεια το DNA, πραγματοποιώντας έτσι την επεξεργασία γονιδίων.
Με βάση αυτή την τεχνολογία επεξεργασίας γονιδίων, έχουν αναδυθεί πολλές startup εταιρείες.Κάποιοι το χρησιμοποιούν για να λύσουν τη γονιδιακή θεραπεία δύσκολων ασθενειών όπως ο καρκίνος και οι γενετικές ασθένειες και άλλοι το χρησιμοποιούν για να καλλιεργήσουν όργανα για μεταμόσχευση ανθρώπου και να ανιχνεύσουν ασθένειες.
Μια τεχνολογία επεξεργασίας γονιδίων έχει εισέλθει τόσο γρήγορα στις εμπορικές εφαρμογές που οι άνθρωποι βλέπουν τις μεγάλες προοπτικές της βιοτεχνολογίας.Από τη σκοπιά της λογικής ανάπτυξης της ίδιας της βιοτεχνολογίας, αφού ωριμάσει η ανάγνωση, η σύνθεση και η επεξεργασία των γενετικών αλληλουχιών, το επόμενο στάδιο είναι φυσικά ο σχεδιασμός από το γενετικό επίπεδο για την παραγωγή υλικών που καλύπτουν τις ανθρώπινες ανάγκες.Η τεχνολογία της συνθετικής βιολογίας μπορεί επίσης να γίνει κατανοητή ως το επόμενο στάδιο στην ανάπτυξη της γονιδιακής τεχνολογίας.
Δύο επιστήμονες Emmanuelle Charpentier και Jennifer A. Doudna και κέρδισαν το Νόμπελ Χημείας 2020 για την τεχνολογία CRISPR.
"Πολλοί άνθρωποι έχουν εμμονή με τον ορισμό της συνθετικής βιολογίας... Αυτό το είδος σύγκρουσης έχει συμβεί μεταξύ μηχανικής και βιολογίας. Νομίζω ότι οτιδήποτε προκύπτει από αυτό έχει αρχίσει να ονομάζεται συνθετική βιολογία."είπε ο Τομ Νάιτ.
Επεκτείνοντας τη χρονική κλίμακα, από την αρχή της αγροτικής κοινωνίας, οι άνθρωποι έχουν εξετάσει και διατηρούν τα χαρακτηριστικά των ζώων και των φυτών που επιθυμούν μέσω μακροχρόνιας διασταύρωσης και επιλογής.Η συνθετική βιολογία ξεκινά απευθείας από το γενετικό επίπεδο για να δημιουργήσει τα χαρακτηριστικά που επιθυμούν οι άνθρωποι.Αυτή τη στιγμή, οι επιστήμονες έχουν χρησιμοποιήσει την τεχνολογία CRISPR για την καλλιέργεια ρυζιού στο εργαστήριο.
Ένας από τους διοργανωτές του συνεδρίου, ο ιδρυτής του Qiji, Lu Qi, είπε στο εναρκτήριο βίντεο ότι η βιοτεχνολογία μπορεί να φέρει εκτεταμένες αλλαγές στον κόσμο, όπως και η προηγούμενη τεχνολογία του Διαδικτύου.Αυτό φαίνεται να επιβεβαιώνει ότι όλοι οι CEO του Διαδικτύου εξέφρασαν ενδιαφέρον για τις βιοεπιστήμες όταν παραιτήθηκαν.
Οι μεγάλοι του Διαδικτύου δίνουν προσοχή.Έρχεται επιτέλους η επιχειρηματική τάση της βιοεπιστήμης;
Ο Tom Knight (πρώτος από αριστερά) και τέσσερις άλλοι ιδρυτές της Ginkgo Bioworks |Ginkgo Bioworks
Κατά τη διάρκεια του γεύματος, άκουσα μια είδηση: η Unilever είπε στις 2 Σεπτεμβρίου ότι θα επένδυε 1 δισεκατομμύριο ευρώ για να καταργήσει σταδιακά τα ορυκτά καύσιμα σε καθαρές πρώτες ύλες προϊόντων έως το 2030.
Μέσα σε 10 χρόνια, το απορρυπαντικό πλυντηρίων ρούχων, η σκόνη ρούχων και τα προϊόντα σαπουνιού που παράγονται από την Procter & Gamble θα υιοθετήσουν σταδιακά φυτικές πρώτες ύλες ή τεχνολογία δέσμευσης άνθρακα.Η εταιρεία διέθεσε επίσης άλλο 1 δισεκατομμύριο ευρώ για τη δημιουργία ταμείου για τη χρηματοδότηση της έρευνας στη βιοτεχνολογία, το διοξείδιο του άνθρακα και άλλες τεχνολογίες για τη μείωση των εκπομπών άνθρακα.
Οι άνθρωποι που μου είπαν αυτά τα νέα, όπως κι εγώ που άκουσα τα νέα, εξεπλάγησαν λίγο με το χρονικό όριο των λιγότερο από 10 χρόνια: Θα πραγματοποιηθεί πλήρως τόσο σύντομα η έρευνα και ανάπτυξη τεχνολογίας στη μαζική παραγωγή;
Ελπίζω όμως να γίνει πραγματικότητα.
Ώρα δημοσίευσης: Δεκ-31-2021