Ο συνθετικός βιολόγος Τομ Νάιτ 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 κορυφαίας εταιρείας 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 Τομ Νάιτ έχουν μετατοπιστεί από τους υπολογιστές στη βιολογία. Από την εποχή του λυκείου, χρησιμοποίησε τις καλοκαιρινές διακοπές για να σπουδάσει υπολογιστές και προγραμματισμό στο MIT, και στη συνέχεια πέρασε επίσης τις προπτυχιακές και μεταπτυχιακές του σπουδές στο MIT.
Ο Τομ Νάιτ συνειδητοποιώντας ότι ο νόμος του Μουρ προέβλεπε τα όρια του ανθρώπινου χειρισμού των ατόμων πυριτίου, έστρεψε την προσοχή του στους ζωντανούς οργανισμούς. «Χρειαζόμαστε έναν διαφορετικό τρόπο για να τοποθετήσουμε τα άτομα στη σωστή θέση... Ποια είναι η πιο σύνθετη χημεία; Είναι η βιοχημεία. Φαντάζομαι ότι μπορείτε να χρησιμοποιήσετε βιομόρια, όπως πρωτεΐνες, τα οποία μπορούν να αυτοσυναρμολογηθούν και να συναρμολογηθούν εντός του εύρους που χρειάζεστε. κρυστάλλωση».
Η χρήση της ποσοτικής και ποιοτικής σκέψης της μηχανικής για τον σχεδιασμό βιολογικών πρωτοτύπων έχει γίνει μια νέα ερευνητική μέθοδος. Η συνθετική βιολογία είναι σαν ένα άλμα στην ανθρώπινη γνώση. Ως διεπιστημονικός τομέας της μηχανικής, της επιστήμης των υπολογιστών, της βιολογίας κ.λπ., το έτος έναρξης της συνθετικής βιολογίας έχει οριστεί το 2000.
Σε δύο μελέτες που δημοσιεύθηκαν φέτος, η ιδέα του σχεδιασμού κυκλωμάτων για 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, επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον χρησιμοποίησαν τρεις γονιδιακές μονάδες για να επιτύχουν την έξοδο της λειτουργίας «ταλάντωσης» στο σήμα του κυκλώματος χρησιμοποιώντας την αμοιβαία αναστολή και την απελευθέρωση της αναστολής μεταξύ τους.
Διάγραμμα διακόπτη εναλλαγής γονιδίων
Εργαστήριο Κυττάρων
Στη συνάντηση, άκουσα ανθρώπους να μιλάνε για «τεχνητό κρέας».
Ακολουθώντας το μοντέλο της τηλεδιάσκεψης μέσω υπολογιστών, το «αυτοοργανωμένο συνέδριο χωρίς συνέδριο» για ελεύθερη επικοινωνία, κάποιοι πίνουν μπύρα και κουβεντιάζουν: Ποια επιτυχημένα προϊόντα υπάρχουν στη «Συνθετική Βιολογία»; Κάποιος ανέφερε το «τεχνητό κρέας» στην ενότητα «Αδύνατη Τροφή».
Η Impossible Food δεν αυτοαποκαλέστηκε ποτέ εταιρεία «συνθετικής βιολογίας», αλλά το βασικό πλεονέκτημα που τη διαφοροποιεί από άλλα προϊόντα τεχνητού κρέατος - η αιμοσφαιρίνη που κάνει το χορτοφαγικό κρέας να μυρίζει μοναδικά «κρέας» - προέρχεται από αυτήν την εταιρεία πριν από περίπου 20 χρόνια. Από αναδυόμενους κλάδους.
Η τεχνολογία που χρησιμοποιείται είναι η χρήση απλής γονιδιακής επεξεργασίας που επιτρέπει στη ζύμη να παράγει «αιμοσφαιρίνη». Για να εφαρμόσουμε την ορολογία της συνθετικής βιολογίας, η ζύμη γίνεται ένα «εργοστάσιο κυττάρων» που παράγει ουσίες σύμφωνα με τις επιθυμίες των ανθρώπων.
Τι κάνει το κρέας τόσο έντονο κόκκινο και έχει ένα ιδιαίτερο άρωμα όταν το γεύεται; Το Impossible Food θεωρείται η πλούσια «αιμοσφαιρίνη» στο κρέας. Η αιμοσφαιρίνη βρίσκεται σε διάφορες τροφές, αλλά η περιεκτικότητα σε αυτήν είναι ιδιαίτερα υψηλή στους μύες των ζώων.
Ως εκ τούτου, η αιμοσφαιρίνη επιλέχθηκε από τον ιδρυτή της εταιρείας και βιοχημικό Patrick O. Brown ως το «βασικό καρύκευμα» για την προσομοίωση του ζωικού κρέατος. Εξάγοντας αυτό το «καρύκευμα» από τα φυτά, ο Brown 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: την εμφύτευση του γονιδίου που μπορεί να συνθέσει την αιμοσφαιρίνη σε ζύμη και καθώς η ζύμη αναπτύσσεται και αναπαράγεται, η αιμοσφαιρίνη θα αυξάνεται. 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 σε μπιφτέκια από «τεχνητό κρέας».
Οι νέες τεχνολογίες αυξάνουν την αποδοτικότητα της παραγωγής, μειώνοντας παράλληλα 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 σκεφτούμε, αυτή είναι πραγματικά μια τεχνολογία που «κάνει το μέλλον καλύτερο».
Όταν οι άνθρωποι μιλάνε για αυτήν την τεχνολογία, νιώθω 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. Αποικοδομήσιμα πλαστικά, μπαχαρικά, νέα φάρμακα και εμβόλια, φυτοφάρμακα για συγκεκριμένες ασθένειες, ακόμη και η χρήση διοξειδίου του άνθρακα για τη σύνθεση αμύλου... Άρχισα να έχω κάποιες συγκεκριμένες φαντασιώσεις σχετικά με τις δυνατότητες που προσφέρει η βιοτεχνολογία.
Ανάγνωση, εγγραφή και τροποποίηση γονιδίων
Το DNA μεταφέρει όλες τις πληροφορίες της ζωής από την πηγή και είναι επίσης η πηγή χιλιάδων χαρακτηριστικών της ζωής.
Στις μέρες μας, οι άνθρωποι μπορούν εύκολα να διαβάσουν την αλληλουχία DNA και να συνθέσουν την αλληλουχία DNA σύμφωνα με το σχεδιασμό. Στο συνέδριο, άκουσα ανθρώπους να μιλούν για την τεχνολογία CRISPR, η οποία κέρδισε το βραβείο Νόμπελ Χημείας του 2020 πολλές φορές. Αυτή η τεχνολογία, που ονομάζεται «Γενετικό Μαγικό Ψαλίδι», μπορεί να εντοπίσει και να κόψει με ακρίβεια το DNA, πραγματοποιώντας έτσι την επεξεργασία γονιδίων.
Βασισμένες σε αυτήν την τεχνολογία επεξεργασίας γονιδίων, έχουν αναδυθεί πολλές νεοσύστατες εταιρείες. Ορισμένες τη χρησιμοποιούν για να λύσουν προβλήματα γονιδιακής θεραπείας δύσκολων ασθενειών όπως ο καρκίνος και οι γενετικές ασθένειες, και ορισμένες τη χρησιμοποιούν για την καλλιέργεια οργάνων για μεταμόσχευση ανθρώπων και την ανίχνευση ασθενειών.
Μια τεχνολογία επεξεργασίας γονιδίων έχει εισέλθει σε εμπορικές εφαρμογές τόσο γρήγορα που οι άνθρωποι βλέπουν τις μεγάλες προοπτικές της βιοτεχνολογίας. Από την οπτική γωνία της ίδιας της αναπτυξιακής λογικής της βιοτεχνολογίας, αφού ωριμάσει η ανάγνωση, η σύνθεση και η επεξεργασία των γενετικών αλληλουχιών, το επόμενο στάδιο είναι φυσικά ο σχεδιασμός από γενετικό επίπεδο για την παραγωγή υλικών που ανταποκρίνονται στις ανθρώπινες ανάγκες. Η τεχνολογία συνθετικής βιολογίας μπορεί επίσης να γίνει κατανοητή ως το επόμενο στάδιο στην ανάπτυξη της γονιδιακής τεχνολογίας.
Δύο επιστήμονες, η Emmanuelle Charpentier και η Jennifer A. Doudna, κέρδισαν το βραβείο Νόμπελ Χημείας 2020 για την τεχνολογία CRISPR.
«Πολλοί άνθρωποι έχουν εμμονή με τον ορισμό της συνθετικής βιολογίας... Αυτού του είδους η σύγκρουση έχει συμβεί μεταξύ της μηχανικής και της βιολογίας. Νομίζω ότι οτιδήποτε προκύπτει από αυτό έχει αρχίσει να ονομάζεται συνθετική βιολογία», είπε ο Τομ Νάιτ.
Επεκτείνοντας την χρονική κλίμακα, από την αρχή της γεωργικής κοινωνίας, οι άνθρωποι έχουν εξετάσει και διατηρήσει τα χαρακτηριστικά των ζώων και των φυτών που θέλουν μέσω μακροχρόνιων διασταυρώσεων και επιλογής. Η συνθετική βιολογία ξεκινά απευθείας από το γενετικό επίπεδο για να δημιουργήσει τα χαρακτηριστικά που θέλουν 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 της Qiji, Lu Qi, δήλωσε στο εναρκτήριο βίντεο ότι η βιοτεχνολογία μπορεί να φέρει εκτεταμένες αλλαγές στον κόσμο, όπως ακριβώς και η προηγούμενη τεχνολογία του Διαδικτύου. Αυτό φαίνεται να επιβεβαιώνει ότι όλοι οι διευθύνοντες σύμβουλοι του Διαδικτύου εξέφρασαν ενδιαφέρον για τις βιοεπιστήμες όταν παραιτήθηκαν.
Οι μεγαθήρια του Διαδικτύου δίνουν όλοι προσοχή. Μήπως τελικά έρχεται η επιχειρηματική τάση των βιοεπιστημών;
Ο Τομ Νάιτ (πρώτος από αριστερά) και τέσσερις άλλοι ιδρυτές της Ginkgo Bioworks | Ginkgo Bioworks
Κατά τη διάρκεια του μεσημεριανού γεύματος, άκουσα μια είδηση: η Unilever δήλωσε στις 2 Σεπτεμβρίου ότι θα επενδύσει 1 δισεκατομμύριο ευρώ για τη σταδιακή κατάργηση των ορυκτών καυσίμων σε πρώτες ύλες καθαρών προϊόντων έως το 2030.
Εντός 10 ετών, τα προϊόντα απορρυπαντικού πλυντηρίου, σκόνης πλυσίματος και σαπουνιού που παράγει η Procter & Gamble θα υιοθετήσουν σταδιακά φυτικές πρώτες ύλες ή τεχνολογία δέσμευσης άνθρακα. Η εταιρεία διέθεσε επίσης ένα ακόμη 1 δισεκατομμύριο ευρώ για τη δημιουργία ενός ταμείου για τη χρηματοδότηση της έρευνας στη βιοτεχνολογία, το διοξείδιο του άνθρακα και άλλες τεχνολογίες για τη μείωση των εκπομπών άνθρακα.
Όσοι μου είπαν αυτά τα νέα, όπως κι εγώ που τα άκουσα, εξεπλάγησαν λίγο με το χρονικό όριο των 10 ετών: Θα υλοποιηθεί πλήρως η τεχνολογική έρευνα και ανάπτυξη έως τη μαζική παραγωγή τόσο σύντομα;
Αλλά ελπίζω ότι θα γίνει πραγματικότητα.
Ώρα δημοσίευσης: 31 Δεκεμβρίου 2021