lovesouthernsocial.com

Matuto nang higit pa tungkol sa synthetic biology, ang agham na may kakayahang mag-synthesize ng mga organismo upang makagawa ng kung ano ang gusto natin, at kung paano ito maiuugnay sa kapaligiran

Larawan ng Bill Oxford sa Unsplash

Mga gagamba at insekto na gumagawa ng mga damit na isinusuot mo? Mukhang kakaiba, ngunit mayroon nang mga kumpanya na gumagawa nito. Pinag-aralan ng mga mananaliksik ang DNA ng mga gagamba at sinuri kung paano sila gumagawa ng mga hibla ng sutla. Kaya, nagawa nilang magparami sa laboratoryo ng hibla na gawa sa tubig, asukal, asin at lebadura na, sa ilalim ng mikroskopyo, ay may parehong mga kemikal na katangian gaya ng natural. Mayroon na ring "gatas ng baka" na hindi nagmula sa baka at kahit isang filament na mas malakas kaysa bakal na gawa sa malapot na sangkap ng isda. Ito ang lahat ng mga halimbawa ng aplikasyon ng sintetikong biology.

sintetikong biology

Sa pagtatapos ng ika-20 siglo, nagsimula ang isang biotechnological revolution, kung saan lumitaw ang mga bagong hibla ng biology. Ang sintetikong biology ay isang lugar na nakakuha ng katanyagan mula nang opisyal itong lumitaw noong 2003, at may mga pangunahing posibilidad ng paggamit nito sa industriya, kapaligiran at kalusugan ng tao.

Ang kahulugan ng synthetic biology ay ibinibigay sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng iba't ibang larangan ng pananaliksik (chemistry, biology, engineering, physics o computer science) sa pagbuo ng mga bagong biological na bahagi, na kinasasangkutan din ng muling disenyo ng mga natural na biological system na umiiral na. Ang paggamit ng recombinant DNA technology (isang DNA sequence mula sa iba't ibang source) ay hindi isang hamon para sa synthetic biology, dahil ito ay nangyayari na; ang taya ay ang magdisenyo ng mga organismo na tumutugon sa kasalukuyang pangangailangan ng sangkatauhan.

Ang isang kaalyado ng synthetic biology ay biomimicry, na naghahanap ng mga solusyon sa ating mga pangangailangan na inspirasyon ng kalikasan. Sa sintetikong biology magiging posible na muling likhain ang buong sistema, hindi lamang isang bahagi.

Ito ay mula 2010 na ang synthetic biology ay nakakuha ng katanyagan. Noong taong iyon, nagawa ng American scientist na si John Craig Venter ang isang bagay na mapanlikha: nilikha niya ang unang artificially-lived laboratory organism sa kasaysayan. Hindi siya lumikha ng isang bagong anyo ng buhay per se, ngunit "naka-print" ang DNA na nilikha mula sa digital data, at ipinakilala ito sa isang buhay na bacterium, na binago ito sa sintetikong bersyon ng bacterium. mycoplasma mycoides. Sinabi ni Venter na ito ang "unang nabubuhay na organismo na ang magulang ay isang computer".

Ngayon ay mayroong isang database na magagamit sa internet, na may libu-libong DNA na "mga recipe" na ipi-print, na tinatawag biobricks. Ang mga bakterya na may synthetic genome ay kumikilos nang eksakto sa parehong paraan tulad ng kanilang natural na bersyon, at sa ganoong paraan namin nagagawang i-reprogram ang bakterya at gawin silang kumilos sa paraang gusto namin upang makagawa ng ilang partikular na materyales, tulad ng sutla at gatas.

Ang kumpanyang responsable sa paggawa ng mga hibla ng sutla mula sa pagmamasid sa mga gagamba na binanggit sa simula ng tekstong ito ay Bolt Threads. Ang artipisyal na "gatas ng baka" ay Muufri, na nilikha ng dalawang vegan bioengineer. Ginagawa ito sa parehong mga prinsipyo tulad ng beer at pinaghalong sangkap (mga enzyme, protina, taba, carbohydrates, bitamina, mineral at tubig). Ang "synthetic milk" na ito ay may parehong lasa at nutritional na katangian gaya ng orihinal. Ang hyper-resistant filament ay gawa ng Benthic Labs laboratory, na gumagawa ng iba't ibang materyales, tulad ng mga lubid, packaging, damit at mga produktong pangkalusugan, sa pamamagitan ng filament na ito mula sa hagfish (isang uri ng isda na kilala rin bilang myxini). Ang DNA code ng isda ay ipinakilala sa bacterial colony, na nagsisimulang mag-synthesize ng filament. Ito ay sampung beses na mas manipis kaysa sa isang hibla ng buhok, mas malakas kaysa sa nylon, bakal, at may sumisipsip at antimicrobial na mga katangian.

Kung magagawa nating muling likhain ang gayong "natural" na mga mapagkukunan habang sumusulong ang mga pag-aaral, maaaring palitan ng sintetikong biology ang paggamit ng ilang hilaw na materyales. Kaya, ang teknolohiyang ito ay maaaring ipakilala bilang isang kadahilanan ng malaking kahalagahan sa konsepto ng pabilog na ekonomiya, tulad ng kaso ng mga teknolohiya na sumisipsip ng mga oil spill o bakterya na kumakain ng plastik.

Pagsasama ng sintetikong biology sa pabilog na ekonomiya

Larawan ni Rodion Kutsaev sa Unsplash

Ang pabilog na ekonomiya ay isang structural model na kumakatawan sa isang closed cycle, kung saan walang pagkawala o basura. Ang tatlong prinsipyo ng circular economy, ayon sa Ellen Macarthur Foundation, ay:

1. Panatilihin at dagdagan ang likas na kapital, pagkontrol sa mga may hangganang stock at pagbabalanse ng mga daloy ng mga renewable resources;
2. I-optimize ang produksyon ng mga mapagkukunan, nagpapalipat-lipat na mga produkto, bahagi at materyales ng pinakamataas na antas ng utility sa lahat ng oras, kapwa sa teknikal at biological na mga siklo;
3. Hikayatin ang kahusayan ng system, ibunyag ang mga negatibong panlabas at hindi kasama ang mga ito sa mga proyekto.

Kasalukuyan kaming nakatira sa isang linear na sistema ng produksyon. Kinukuha namin, ginagawa, kinokonsumo at itinatapon. Ngunit ang mga likas na yaman ay may hangganan at dapat nating pangalagaan ang mga ito - ito ang unang prinsipyo ng pabilog na ekonomiya.

Sa synthetic na biology, sa hinaharap, maaari tayong palitan ang pagkuha ng ilang likas na yaman. Bilang karagdagan sa pangangalaga sa kapaligiran, magtitipid tayo ng malaking halaga ng enerhiya at lalapit tayo sa modelong cradle-to-cradle (duyan sa duyan - sistema kung saan ang ideya ng basura ay hindi umiiral).

Pagpapalit ng mga materyales

Ang kakayahang kontrolin ang bakterya at gawin itong gumana para sa atin ay maaaring lumikha ng iba't ibang mga alternatibong input o proseso. Halimbawa: ang paglikha ng mga bagong biodegradable na materyales na maaaring isama pabalik sa cycle, na nagsisilbing sustansya para sa ibang mga nilalang, bilang pataba para sa mga pananim.

Mayroon nang ilang uri ng polymer na nilikha ng sintetikong biology, tulad ng plastic na ginawa mula sa fermentation ng asukal at natural na nasira ng mga mikroorganismo sa lupa. Ang iba pang mga materyales ay maaari ding gamitin upang makagawa ng bioplastic, tulad ng mais, patatas, tubo, kahoy, at iba pa. Mayroon ding mga pakete na gawa sa mushroom mycelium (larawan sa ibaba) na maaaring hulmahin at palitan ang Styrofoam.

Larawan: Ang nabubulok na packaging na ginawa ng Ecovative Design gamit ang mycelium biomaterial mula sa basurang pang-agrikultura ng mycobond ay lisensyado sa ilalim ng (CC BY-SA 2.0)

Ang iba pang mga application na sinusuri sa buong mundo ay nasa yugto pa rin ng pag-unlad... Ang synthetic na goma ngayon ay ganap na hinango mula sa mga pinagmumulan ng petrochemical, kaya sinusubukan ng mga pananaliksik na lumikha ng mga gulong na gawa sa BioIsoprene. Ang mga enzyme ng halaman ay ipinapasok sa microorganism sa pamamagitan ng paglipat ng gene, kaya gumagawa ng isoprene. Sa Brazil, pinag-aaralan ang isang paraan upang gawing biodegradable na plastik ang methane gamit ang mga mikroorganismo sa ilalim ng mga kontroladong kondisyon. Ang mga kemikal, acrylic, vaccine development, agricultural waste treatment, antibiotics, bukod sa iba pa, ay mga halimbawa ng synthetic biology products na maaaring muling ipasok sa stream, na lumilikha ng cyclic system.

Upang isama ang pangalawang prinsipyo ng pabilog na ekonomiya, ang synthetic na biology ay maaaring lumikha ng mga materyales na mas lumalaban at mas tumatagal, hindi nangangailangan ng patuloy na pag-aayos, pagpapalit ng mga bahagi, o kahit na pagbili ng mga bagong produkto nang napakadalas. Ang mga materyales ay ginawa na madaling magamit muli sa ibang mga proseso, upang lumikha ng mga bagong produkto, o mas madaling i-recycle. Kung ang lahat ng hypothetical na materyal na ito ay may ganitong mga kondisyon, hindi sila magiging basura, na may pagbaba sa polusyon at pagtatapon sa mga landfill, iyon ay, patuloy silang magpapalipat-lipat para magamit.

ang kabilang panig ng kuwento

Ang teknolohiyang ito ay napakabago pa rin at sa pagtuklas ng parami nang parami at mga materyales na maaaring palitan ng mga sintetiko, bumababa ang pagkuha ng mga mapagkukunan mula sa kapaligiran, na nagpapahintulot na ito ay mabawi nang natural. Sa pamamagitan ng pagpapanumbalik ng katatagan ng kapaligiran, naibabalik ang balanse at mabubuhay tayo sa isang mas napapanatiling planeta.

Ngunit tulad ng lahat ng mabuti, may ilang mga posibilidad. Ang siyentipikong sangay na ito, na itinuturing ding extreme genetic engineering, ay nangangailangan ng mga opisyal na opinyon. Ang mga produkto ay dapat na may mga detalyadong regulasyon at rekomendasyon upang maiwasan ang anumang pagkakataon ng pagkakamali, upang ang mga panganib at benepisyo ay maging maliwanag bago sila i-komersyal. Dahil ang mga unang eksperimento sa synthetic na biology ay napaka-promising sa ekonomiya, wala pang maraming mga paghihigpit, na maaaring maging isang problema.

Isa sa mga negatibong epekto na maaaring mangyari ay ang pagkawala ng biodiversity sa paglikha ng mga artipisyal na mikroorganismo na maaaring kumilos nang hindi mahuhulaan sa kapaligiran. Halimbawa: kung sinasadya o hindi ang pagpapakawala ng isang sintetikong micro-organism, kung minsan ay hindi naririnig sa kalikasan, maaari itong kumilos na parang mananalakay at kumalat, na nakakagambala sa buong ekosistema, at imposibleng "manghuli" at alisin ang lahat ng bakterya mula sa kapaligiran.

Sa isyung panlipunan, ang mahihirap na bansa ay maaaring magdusa nang higit pa kaysa sa mga mauunlad na bansa. Ang paggamit ng mga mikroorganismo para sa mass production ng isang partikular na produkto ay maaaring palitan ang buong natural na pananim, na nag-iiwan ng milyun-milyong pamilya na walang trabaho. Gayunpaman, magkakaroon ng pangangailangan para sa mga monoculture upang pakainin ang bakterya, dahil ang kanilang mapagkukunan ng enerhiya ay biomass.

Sa malalaking kaliskis, ang ilang mga produkto ay mangangailangan ng maraming organikong bagay, tulad ng asukal. Posibleng, ang mga pamilyang walang trabaho ay magsisimulang magtanim lamang ng tubo (nagdulot na ang mga biofuel ng malalaking pagbabago sa paggamit ng lupa), na maaaring makaapekto sa pag-access sa lupa, tubig at pagtaas ng paggamit ng mga pestisidyo, bukod sa iba pa.

Ang lahat ng mga tanong na ito ay direktang nauugnay sa bioethics. Ang kapangyarihan ng sintetikong biology ay napakalaki. Ang pagdidisenyo ng mga organismo sa paraang gusto natin ay ginagawa itong hindi mahuhulaan, kaya dapat gamitin ng mga siyentipiko at lipunan ang kapangyarihang ito nang responsable at ligtas, na may suporta mula sa mga pamahalaan. Ito ay palaging isang nakakalito na tanong.

Ang lahat ng positibo o negatibong salik na ito ay maaaring makatulong o makapinsala sa pabilog na ekonomiya at sa ating planeta. Ngunit marami pa rin ang dapat pagdebatehan at maraming kaalaman na ilalabas sa paksa. Hindi maikakaila na ang synthetic na biology ay isang trend para sa hinaharap, ngunit ang pinakamahalagang bagay ay upang tukuyin kung paano ilalapat ang advanced na teknolohiyang ito.

Tingnan ang isang kritikal na video sa mga kahihinatnan ng sintetikong biology.