SINTĒTISKĀ BIOLOĢIJA: VĒSTURE, TĀS IZPĒTE, PIELIETOJUMS - BIOLOĢIJA - 2025

Sintētiskā bioloģija ir disciplīna, kas vērsta uz ražošanu bioloģiskās sistēmas, kas nav paša daba. Tāpēc viņu mērķis nav apvienot esošo organismu ģenētisko informāciju, bet gan daļēji vai absolūti mākslīgas dzīvības formas.

Pēc šīs definīcijas ir iespējams izteikt, ka šis sintēzes jautājums ir materiāla ražošanas paņēmiens, kura pamatā ir jauninājumi, pētot sarežģītus molekulārus procesus.

Ar DNS palīdzību sintētiskā bioloģija mēģina sacerēt programmējamus mikroorganismus vai datoru genomus. Avoti: pixabay.com

Ir arī ērti uzsvērt, ka sintētisko bioloģiju raksturo starpdisciplinārs pielietojums, jo tās pētījumu metodes pamatā ir bioloģija un bioloģisko sistēmu inženierija.

Atšķirībā no bioinženierijas, kuras mērķis ir pēc izvēles pārprogrammēt un mainīt ģenētisko materiālu, lai iegūtu dzīvo mašīnu sugu, šī specialitāte cenšas atrast citu domāšanas veidu, novērot un ierosināt cilvēka un sociālā organisma attīstību.

Tāpat sintētiskā bioloģija arī norobežojas no tradicionālās biotehnoloģijas, jo, kamēr tā mēģina manipulēt un modificēt dezoksiribonukleīnskābes (DNS) informāciju, pirmā koncentrējas uz programmējamu mikroorganismu vai datoru genomu sastādīšanu.

Tādējādi var apgalvot, ka šai disciplīnai ir spēja iejaukties metabolismā un attīstīt rūpniecības produktus. Turklāt nākotnē jūs varētu izstrādāt projektu, kas palīdzētu apturēt klimata izmaiņas un samazināt atkarību no fosilā kurināmā.

Vēsture

Sintētiskās bioloģijas dzimšana ietver divus būtiskus notikumus; Pirmais tika veikts 20. gadsimta vidū, kad ģenētiskās inženierijas studentu grupai izdevās manipulēt ar Escherichia coli baktērijām.

Mērķis bija, lai studentiem būtu būtiskas zināšanas par baciļa pārprogrammēšanu. Tomēr viņi galu galā atklāja, ka, veicot eksperimentu, E. coli celmi varētu aizstāt šūnas, kas iegūtas no dzīvniekiem vai līķiem

Pateicoties šai organiskās sistēmas iejaukšanās un modifikācijas aktivitātei, parādījās vēl viens pētījumu lauks, kuru viņi sauca par sintētisko bioloģiju. Šī disciplīna kļuva nozīmīgāka 60. gados pēc Žaka L. Monoda (1910. – 1976.) Un Fransuā Jēkaba ​​(1920. – 2013. G.) Veiktajiem pētījumiem, kas bija otrs nozīmīgākais sintētiskās bioloģijas notikums.

Šo zinātnieku ieguldījums bija atklāt ģenētiskā ziņojuma regulēšanas pamatus. Tas ir, viņi atklāja genoma saturu un paņēmienu, kā atšifrēt minēto informāciju, lai, izmantojot atklātos datus, izstrādātu jaunus šūnu tīklu modeļus.

Šis sasniegums veicināja sintētiskās bioloģijas izaugsmi, jo tas deva tai instrumentus ģenētiskā materiāla programmēšanai, aprakstīšanai un mijiedarbībai.

Sintētiskajā bioloģijā ir rīki, kas ļauj programmēt, modificēt un aprakstīt ģenētisko materiālu. Avots: pixabay.com

Vārda izcelsme

Sintētiskā bioloģija, ko saīsinājumā angļu valodā dēvē arī par “SynBio”, ir jauna disciplīna. Tomēr tas parādījās kā izpētes priekšmets 20. gadsimta beigās.

Kopš tā laika molekulāro funkciju izpēte tiek nepārtraukti attīstīta gan Amerikas Savienotajās Valstīs, gan Eiropā; taču ārpus tā zinātniskā principa ir ērti uzsvērt, ka specialitātes izcelsme nav tāda pati kā nosaukumam.

Tas notiek tāpēc, ka termins sintētiskā bioloģija pirmo reizi tika izmantots 1912. gadā. Šo kategoriju Stéphane Leduc (1853–1939) izmantoja, lai atsauktos uz viņa darbiem par dzīves fizikālajiem un ķīmiskajiem mehānismiem.

Franču biologs lietoja terminus, lai aprakstītu, kā dabiskā sistēma varētu pastāvēt līdzās mākslīgajiem procesiem. Šī iemesla dēļ gadu desmitiem vēlāk zinātnieki ķērās pie nosaukuma, lai norādītu uz noteiktu bioloģijas un gēnu inženierijas nozari.

Kas studē (studiju objekts)

Galvenais šī zinātniskā pielietojuma izpētes objekts ir dažādu bioloģisko ķēžu sadalīšanās, kas veido dezoksiribonukleīnskābi (DNS). Mērķis ir pārbaudīt katra gēna secību un kodēšanu, lai vēlāk varētu atdarināt viņu uzvedību.

Kad ģenētiskā materiāla funkcija ir mainīta, speciālisti nodarbojas ar nedabisku organismu ražošanu un programmēšanu, kas veicina cilvēku dzīves kvalitātes uzlabošanu.

Šajā ziņā pētnieku uzdevums ir izjaukt robežas, kas atšķir dzīvo sistēmu no automātiem; Šī iemesla dēļ viņi mēģina atrast rīku kultūru audzēšanai tuksnesī, lai pārbaudītu savas hipotēzes.

Lietojumprogrammas

Sintētiskā bioloģija ne tikai paredz saistīt dabisko ar mākslīgajiem procesiem, bet arī cenšas piedalīties daudzās realitātes nozarēs, piemēram, tehnoloģijā, lauksaimniecībā, rūpniecībā un enerģētikā.

Tomēr ir vērts uzsvērt, ka tā ir disciplīna būvniecībā, tāpēc tās pielietojumi pastāvīgi mainās. Daži no vissvarīgākajiem variantiem ir:

Viedās narkotikas

Tas sastāv no zāļu ražošanas, kuru būtiskie elementi ir mikroorganismi. Lai šis projekts darbotos, ir nepieciešams iekapsulēt ģenētisko materiālu. Šādā veidā narkotikas var personalizēt, atkarībā no katra indivīda vajadzībām.

Gēnu terapija

Šim lietojumam raksturīgi ražot vīrusus, kas tiks iestrādāti audos, lai tie būtu integrēti pacientu genomos. Paredzētais šī eksperimenta rezultāts ir tāds, ka mehāniskā infekcija atpazīs un iznīcinās visas patoloģiskās šūnas.

Galvenie jēdzieni

Šīs zinātniskās disciplīnas pamatā nav imūnsistēmas postīšana, iekļaujot sintētiskos organismus bioloģiskajos pētījumos, bet drīzāk tās mērķis ir pārdomāt šūnu tīklu struktūru caur genomu.

Tāpēc sintētiskā bioloģija papildus biomolekulāro sistēmu projektēšanai atkārtoti interpretē ģenētisko izturēšanos, lai izprastu dzīves procesus. Līdz ar to divi galvenie specialitātes jēdzieni tiek uzskatīti par tehnoloģiskiem instrumentiem. Šie ir:

Ģenētiskā ķēde

Tas ir rīks, kas sastāv no gēnu vai miniatūru datoru komplekta, kas veic metabolisma regulēšanas uzdevumu. Šie mikroorganismi tika izstrādāti, lai mazinātu E. coli baktēriju nodarīto kaitējumu.

Minimālais genoms

Tas ir pamatelements, ko zinātnieki izmanto, izstrādājot automatizētas šūnas. Tas notiek tāpēc, ka mākslīgie organismi tiek veidoti tad, kad ir iespējams noteikt bioloģiskā materiāla minimālo konfigurāciju, kas ir būtiska, jo tajā ir informācija, lai neitralizētu baktēriju nozīmīgo aizsargspēju.

Atsauces

1. Benners, S. (2009). Ģenētikas pārprojektēšana. Iegūts 2019. gada 4. oktobrī no vietnes Nature: nature.com
2. De Lorenzo, V. (2007). Bioloģija un gēnu inženierija. Iegūts 2019. gada 4. oktobrī no Karaliskās precīzo, fizisko un dabas zinātņu akadēmijas: rac.es
3. Endijs, D. (2012). Dizaina bioloģija. Saņemts 2019. gada 5. oktobrī no Barselonas Universitātes: ub.edu
4. Febers, D. (2004). Sintētiskā bioloģija: mikrobi, kas izgatavoti pēc pasūtījuma. Iegūts 2019. gada 4. oktobrī no zinātnes: sciencemag.org
5. Īzaks, F. (2012). Attīstās sintētiskā bioloģija. Iegūts 2019. gada 5. oktobrī no Bioloģijas fakultātes: bg.ac.rs
6. Moronge, A. (2015). Jauna revolūcija? Zinātnes pamati. Saņemts 2019. gada 5. oktobrī no Universidad Simón Bolívar: usb.ve