Εισαγωγή
Σήμερα συζητάμε Συνθετική Βιολογία: Δημιουργώντας Ζωή από το Μηδέν Νέα βιολογικά εργαλεία, συστήματα και εξαρτήματα δημιουργούνται συνδυάζοντας στοιχεία βιολογικής, μηχανικής, γενετικής και πληροφορικής στον ταχέως αναπτυσσόμενο τομέα της συνθετικής βιολογίας. Ένας οριστικός στόχος είναι να καλλιεργηθούν πλαστές δομές ζωής χωρίς καμία προετοιμασία, οι οποίες θα δημιουργήσουν μέχρι τώρα απίστευτες ευκαιρίες για ανάπτυξη σε διάφορους τομείς, όπως η φυσική διαχείριση, η κηπουρική και η φαρμακευτική αγωγή. Αυτή η έκθεση βυθίζεται στο εκπληκτικό πεδίο της μηχανικής επιστήμης, αναλύοντας τις βασικές αξίες, τις τεχνικές, τις χρήσεις και τις ηθικές προεκτάσεις της λαμβάνοντας υπόψη αυτό το ευφάνταστο πεδίο μελέτης.
1. Κατανόηση της Συνθετικής Βιολογίας
Η συνθετική βιολογία στοχεύει να επαναχρησιμοποιήσει τους οργανισμούς αλλάζοντας τη γενετική τους σύνθεση για να εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες. Η κατασκευαστική επιστήμη περιλαμβάνει κάθε τόσο τον συνδυασμό εντελώς νέων διατάξεων DNA, σε αντίθεση με τον παραδοσιακό κληρονομικό σχεδιασμό, ο οποίος συνήθως περιλαμβάνει την προσαρμογή των ήδη υπαρχουσών ιδιοτήτων. Χάρη σε αυτό το προσόν, οι ερευνητές μπορούν να δημιουργήσουν οργανικές οντότητες με μοναδικά χαρακτηριστικά που δεν εντοπίζονται στη φύση. Η κανονικοποίηση, η απομόνωση και η συζήτηση είναι οι βασικές ιδέες του θέματος που θεωρούν πιο απρόσμενα και ελεγχόμενα αποτελέσματα στον φυσικό σχεδιασμό.
2.Τα βασικά στοιχεία της επιστήμης της παραχάραξης
Αν και η πειθαρχία της βιομηχανικής επιστήμης αναπτύχθηκε γρήγορα με το σκεπτικό ότι για να προωθήσει την αλληλουχία DNA, την ένωση και την υπολογιστική εμφάνιση, τα σημεία εκκίνησης της θα μπορούσαν να ακολουθηθούν στις πρώιμες κληρονομικές εξετάσεις σχεδιασμού κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1970. Μια βασική εξέλιξη ήταν ο σχηματισμός κανονικοποιημένων γονιδιωματικών μερών που ονομάζονται BioBricks. Νέες κληρονομικές εξελίξεις μπορούν να γίνουν με την ενοποίηση αυτών των απομονωμένων διατάξεων DNA με διάφορους τρόπους. Επιπλέον, η ανάπτυξη της τεχνολογίας CRISPR-Cas9 έφερε επανάσταση στην ικανότητα επεξεργασίας γονιδίων με ακρίβεια, διευρύνοντας σημαντικά το πεδίο εφαρμογής και την αποτελεσματικότητα των προγραμμάτων συνθετικής βιολογίας.
3. Μηχανική Επιστήμη Φιλοσοφίες και Όργανα
Η μηχανική επιστήμη χρησιμοποιεί διαφορετικές στρατηγικές και όργανα υψηλού επιπέδου. Οι στρατηγικές συγκέντρωσης DNA επιτρέπουν τη δομή μεγαλύτερων κληρονομικών κυκλωμάτων από πιο μέτρια μέρη, ενώ το μείγμα DNA επιτρέπει την ηλικία των εξαιρετικών ομαδοποιήσεων DNA. Το CRISPR-Cas9 και άλλες προόδους που αλλάζουν το γονιδίωμα εξετάζουν ακριβείς αλλαγές σε υποδεικνυόμενες γονιδιωματικές περιοχές. Για τη δημιουργία και την επίδειξη μηχανικών φυσικών πλαισίων και τη μέτρηση του τρόπου συμπεριφοράς των πλαστών οργανικών οντοτήτων, οι υπολογιστικές μέθοδοι είναι θεμελιώδεις. Επίσης, οι δοκιμές και η πρόοδος των κατασκευασμένων εξελίξεων εξομαλύνονται μέσω ρομποτοποίησης και τεχνικών ελέγχου υψηλής απόδοσης.
4. Κλινικές Εφαρμογές
Ο τομέας της φαρμακευτικής αγωγής είναι από τις πιο ενθαρρυντικές εφαρμογές της κατασκευαστικής επιστήμης. Για να μειώσουν τις παρενέργειες και να αυξήσουν την επάρκεια, οι ερευνητές κατασκευάζουν κληρονομικά αλλαγμένους μικροσκοπικούς οργανισμούς και λοιμώξεις που μπορούν να μεταφέρουν φάρμακα απευθείας στους προορισμούς της διαταραχής. Η ανάπτυξη φαρμακευτικών προϊόντων με γενετικές τροποποιήσεις υπόσχεται επίσης και στον τομέα της συνθετικής βιολογίας. Τα δίκτυα συνθετικών γονιδίων που είναι σε θέση να αναγνωρίζουν και να ανταποκρίνονται σε σήματα ασθένειας ανοίγουν επίσης την πόρτα σε νέες διαγνωστικές και θεραπευτικές μεθόδους. Ο σχηματισμός θεραπευτικών πρωτεϊνών και αντισωμάτων είναι ένα ακόμη παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο η μηχανική επιστήμη χρησιμοποιείται στη φαρμακευτική αγωγή.
5. Εξελίξεις στη γεωργία
Παρέχοντας καλλιέργειες που είναι πιο αδιαπέραστες από ερεθισμούς, ασθένειες και φυσικές δυσκολίες, η βιομηχανοποιημένη επιστήμη μπορεί ενδεχομένως να αλλάξει εντελώς την επιχείρηση κηπευτικών. Τα χημικά λιπάσματα δεν είναι πλέον απαραίτητα επειδή οι επιστήμονες αναπτύσσουν φυτά που μπορούν να δεσμεύσουν το άζωτο από τον αέρα. Επιπλέον, η βιομηχανική επιστήμη καθιστά κατανοητή τη δημιουργία καλλιεργειών με επεξεργασμένα υγιεινά προφίλ, κάτι που βοηθά στην καταπολέμηση της πείνας σε όλο τον πλανήτη. Οι κατασκευασμένοι μικροοργανισμοί, οι οποίοι προσφέρουν μακροπρόθεσμες εναλλακτικές λύσεις στις συμβατικές γεωργικές πρακτικές, ενθαρρύνουν επίσης την υγιή ανάπτυξη των φυτών.
6. Χρήσεις στο Περιβάλλον
Ο τομέας της περιβαλλοντικής επιστήμης πρόκειται να κερδίσει πολλά από την εφαρμογή της συνθετικής βιολογίας. Η χρήση σχεδιασμένων οργανισμών μπορεί να βοηθήσει στη σπατάλη των στελεχών, στην τακτοποίηση πετρελαιοκηλίδων και στον διαχωρισμό ξένων ουσιών. Επίσης, η βιομηχανική επιστήμη καθιστά πιο απλή την παράδοση βιοκαυσίμων από βιώσιμα περιουσιακά στοιχεία, γεγονός που μειώνει την απαίτηση για προϊόντα πετρελαίου και επιστρέφει μια αύξηση της θερμοκρασίας σε όλη τη Γη. Επιπλέον, δημιουργώντας πλαστά υποκατάστατα για τα κανονικά περιουσιακά στοιχεία που καταχρώνται, η μηχανική επιστήμη μπορεί να υποστηρίξει τη διατήρηση της βιοποικιλότητας μειώνοντας την πίεση στα υπονομευμένα είδη και τα βιολογικά συστήματα.
7. Βιοτεχνολογία στη Βιομηχανία
Η βιομηχανική επιστήμη αλλάζει την ικανότητα της σύγχρονης περιοχής να παρέχει υλικά, συνθετικές ενώσεις και ενέργεια. Ακόμη πιο ακίνδυνο για το οικοσύστημα και πρακτικές βιο-βασισμένες συνθετικές ουσίες και υλικά μπορούν να δημιουργηθούν από σχεδιασμένους μικροοργανισμούς παρά από τους συνεργάτες τους με βάση το πετρέλαιο. Η μηχανική επιστήμη, για παράδειγμα, χρησιμοποιείται για την παραγωγή βιοκαυσίμων, βιοπλαστικών και προηγούμενων φαρμάκων. Όσον αφορά την αποτελεσματικότητα, το κόστος και τον αντίκτυπο στο περιβάλλον, η ικανότητα δημιουργίας εργοστασίων μικροβιακών κυττάρων που είναι προσαρμοσμένα σε συγκεκριμένες βιομηχανικές διαδικασίες προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα.
8. Αστικά δικαιώματα και Ηθικά Θέματα
Η βιομηχανική επιστήμη αναπτύσσεται ραγδαία, γεγονός που εγείρει τεράστια κοινωνικά και ηθικά ζητήματα. Η πιθανότητα δημιουργίας καινοτόμων ζωντανών δομών χωρίς καμία προετοιμασία φέρνει ζητήματα σχετικά με τη βιοασφάλεια και τη βιοασφάλεια. Είναι επείγον να διασφαλιστεί ότι τα ψεύτικα ζώα δεν θέτουν ακούσια σε κίνδυνο την ανθρώπινη ευημερία ή το κανονικό περιβάλλον. Επιπλέον, η πιθανότητα βιοχακάρισης και η βελτίωση των ειδικών επικίνδυνων βιολογικών προϊόντων διευρύνεται με την προσβασιμότητα των κατασκευασμένων επιστημονικών διαδικασιών. Οι προστατευόμενες ελευθερίες καινοτομίας, η πιθανότητα βιοτρομοκρατίας και οι οικονομικές επιπτώσεις της προόδου της βιομηχανικής επιστήμης αποτελούν τομείς ηθικής ανησυχίας.
9.Συστήματα για κατευθυντήριες γραμμές
Προκειμένου η κατασκευασμένη επιστήμη να προχωρήσει προσεκτικά και με ασφάλεια, είναι θεμελιώδης η συναρπαστική οδηγία. Οι ελεγκτές και οι υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής πρέπει να διαχωρίσουν τη διαφορά μεταξύ ανοιχτής ευημερίας και ανάπτυξης, κάνοντας στρατηγικές που λαμβάνουν υπόψη τα συγκεκριμένα προβλήματα που εισάγει η μηχανική επιστήμη. Λαμβάνοντας υπόψη ότι οι εφαρμογές και η εξερεύνηση στην βιομηχανική επιστήμη συχνά υπερβαίνουν τα δημόσια όρια, η παγκόσμια κοινή προσπάθεια είναι θεμελιώδης. Προκειμένου να διατηρηθεί η συνάφεια και η αποτελεσματικότητά τους στη διαχείριση κινδύνου και την επιστημονική πρόοδο, τα ρυθμιστικά πλαίσια πρέπει να προσαρμοστούν στις τεχνολογικές εξελίξεις.
10. Το Μέλλον της Συνθετικής Βιολογίας
Το μέλλον της συνθετικής βιολογίας είναι λαμπρό και αβέβαιο. Εικάζεται ότι οι βελτιώσεις στη ρομποτοποίηση, την ανθρωπογενή νοημοσύνη και την τεχνητή νοημοσύνη θα ζωντανέψουν τον ρυθμό της δημιουργίας και της αποκάλυψης σημαντικά περισσότερο. Η πιθανότητα δημιουργίας εντελώς πλαστών δομών διαβίωσης με αξιοσημείωτα χαρακτηριστικά είναι απίστευτα ενθαρρυντική για τη διευθέτηση των απολύτως πιο σημαντικών ζητημάτων που αντιμετωπίζει η ανθρωπότητα.
Όπως και να έχει, η εκπλήρωση αυτής της δέσμευσης θα απαιτήσει υποστηριζόμενη χρηματοδότηση για ίδρυση, εκπαίδευση και εξερεύνηση, παρά τις στέρεες ηθικές και νόμιμες δομές. Οι επιστήμονες, οι νομοθέτες, τα στελέχη επιχειρήσεων και το ευρύ κοινό πρέπει όλοι να συνεργαστούν προκειμένου να συνειδητοποιήσουν τις μεταμορφωτικές δυνατότητες της συνθετικής βιολογίας προς όφελος της κοινωνίας και να διαμορφώσουν το μέλλον της.
συμπέρασμα
Η μηχανική επιστήμη της συνθετικής βιολογίας είναι ένα πεδίο μελέτης που μπορεί ενδεχομένως να αλλάξει εντελώς διάφορες επιχειρήσεις. Οι ερευνητές μπορούν να αντιμετωπίσουν περίπλοκα ζητήματα με έξυπνους τρόπους ξεκινώντας χωρίς καμία προετοιμασία ενώ φτιάχνουν ζωή, ωστόσο αυτή η ικανότητα απαιτεί επίσης προσεκτική μέτρηση των ηθικών και κοινωνικών συνεπειών. Καθώς πλησιάζουμε στην αρχή αυτής της νέας περιόδου, οι βοηθητικές προσπάθειες της παγκόσμιας τοπικής περιοχής θα είναι θεμελιώδεις για τη διασφάλιση της προστατευμένης, αξιόπιστης και ευνοϊκής προόδου της μηχανικής επιστήμης.