BIOLOGIA SYNTETYCZNA: HISTORIA, CZYM SIĘ ZAJMUJE, ZASTOSOWANIA - BIOLOGIA - 2025

Syntetyczna biologia jest dyscypliną, która koncentruje się na produkcji układów biologicznych, które nie mają własny charakter. Dlatego ich celem nie jest łączenie informacji genetycznej z istniejących organizmów, ale tworzenie częściowo lub całkowicie sztucznych form życia.

Zgodnie z tą definicją można wyrazić, że ta kwestia syntezy jest techniką produkcji materiałów, która opiera się na innowacjach poprzez badanie złożonych procesów molekularnych.

Poprzez DNA biologia syntetyczna stara się skomponować programowalne mikroorganizmy lub genomy komputerowe. Źródła: pixabay.com

Warto również podkreślić, że biologia syntetyczna charakteryzuje się interdyscyplinarnym zastosowaniem, ponieważ jej metoda badawcza opiera się na biologii i inżynierii systemów biologicznych.

W przeciwieństwie do bioinżynierii, której celem jest dowolne przeprogramowanie i zmiana materiału genetycznego w celu wytworzenia gatunku żywych maszyn, ta specjalność stara się znaleźć inny sposób myślenia, obserwowania i proponowania ewolucji ludzkiego i społecznego organizmu.

Podobnie biologia syntetyczna dystansuje się również od tradycyjnej biotechnologii, ponieważ podczas gdy ta ostatnia stara się manipulować i modyfikować informacje o kwasie dezoksyrybonukleinowym (DNA), ta pierwsza koncentruje się na komponowaniu programowalnych mikroorganizmów lub genomów komputerowych.

Można zatem stwierdzić, że dyscyplina ta ma zdolność ingerowania w metabolizm i opracowywania produktów przemysłowych. Ponadto w przyszłości możesz opracować projekt, który pomoże powstrzymać zmiany klimatyczne i zmniejszyć zależność od paliw kopalnych.

Historia

Narodziny biologii syntetycznej obejmują dwa fundamentalne wydarzenia; pierwszy został przeprowadzony w połowie XX wieku, kiedy grupie studentów inżynierii genetycznej udało się manipulować bakterią Escherichia coli.

Celem było, aby uczniowie mieli podstawową wiedzę na temat przeprogramowania Bacillus. Jednak w końcu odkryli, że szczepy E. coli mogą zastąpić komórki uzyskane od zwierząt lub zwłok podczas przeprowadzania eksperymentu

Dzięki temu działaniu interwencji i modyfikacji systemu organicznego powstał kolejny kierunek badań, który nazwali biologią syntetyczną. Dyscyplina ta nabrała większego znaczenia w latach 60., po badaniach przeprowadzonych przez Jacquesa L. Monoda (1910–1976) i François Jacoba (1920–2013), co było drugim najważniejszym wydarzeniem dla biologii syntetycznej.

Wkład tych naukowców polegał na ujawnieniu podstaw regulacji przekazu genetycznego. Oznacza to, że ujawnili zawartość genomu i technikę dekodowania wspomnianych informacji w celu zaprojektowania, na podstawie ujawnionych danych, nowych modeli sieci komórkowych.

Ten postęp napędzał rozwój biologii syntetycznej, ponieważ dał jej narzędzia do programowania, opisywania i interakcji z materiałem genetycznym.

Biologia syntetyczna dysponuje narzędziami umożliwiającymi programowanie, modyfikowanie i opisywanie materiału genetycznego. Źródło: pixabay.com

Pochodzenie nazwy

Biologia syntetyczna, określana również jako „SynBio” w języku angielskim, jest rozwijającą się dyscypliną. Jednak jako przedmiot badań pojawił się pod koniec XX wieku.

Od tego czasu badania funkcji molekularnych są w ciągłym postępie zarówno w Stanach Zjednoczonych, jak iw Europie; ale poza jej naukową zasadą wygodnie jest podkreślić, że pochodzenie specjalności nie jest tym samym, co nazwa.

Dzieje się tak dlatego, że termin biologia syntetyczna został użyty po raz pierwszy w 1912 r. Kategoryzację tę wykorzystał Stéphane Leduc (1853–1939) w odniesieniu do jego prac dotyczących fizycznych i chemicznych mechanizmów życia.

Terminy te zostały użyte przez francuskiego biologa do opisania, w jaki sposób naturalny system może współistnieć ze sztucznymi procesami. Z tego powodu kilkadziesiąt lat później naukowcy odwołali się do nazwy, aby wskazać konkretną gałąź biologii i inżynierii genetycznej.

Co się uczy (przedmiot studiów)

Głównym przedmiotem badań tego zastosowania naukowego jest rozkład różnych obwodów biologicznych, z których składa się kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA). Celem jest zbadanie sekwencji i kodowania każdego genu, aby później móc naśladować ich zachowanie.

Po zmianie funkcji materiału genetycznego specjaliści poświęcają się wytwarzaniu i programowaniu organizmów nienaturalnych, które przyczyniają się do poprawy jakości życia ludzi.

W tym sensie rolą badaczy jest zacieranie granic, które odróżniają systemy żywe od automatów; Z tego powodu próbują znaleźć narzędzie do uprawy roślin na nieużytkach, aby przetestować swoje hipotezy.

Aplikacje

Biologia syntetyczna nie tylko zamierza łączyć procesy naturalne ze sztucznymi, ale także stara się uczestniczyć w wielu sektorach rzeczywistości, takich jak technologia, rolnictwo, przemysł i energetyka.

Warto jednak podkreślić, że jest to dyscyplina w budownictwie, dlatego jej zastosowania ulegają ciągłym zmianom. Niektóre z najważniejszych wariantów to:

Inteligentne leki

Polega na produkcji leków, których podstawowymi elementami są mikroorganizmy. Aby ten projekt zadziałał, konieczne jest hermetyzowanie materiału genetycznego. W ten sposób leki można spersonalizować, w zależności od potrzeb każdej osoby.

Terapia genowa

To zastosowanie charakteryzuje się produkcją wirusów, które zostaną wbudowane w tkanki tak, aby zostały zintegrowane z genomami pacjentów. Oczekiwanym wynikiem tego eksperymentu jest to, że infekcja mechaniczna rozpozna i zniszczy wszystkie nieprawidłowe komórki.

Główne koncepcje

Podstawą tej dyscypliny naukowej nie jest niszczenie układu odpornościowego poprzez włączanie organizmów syntetycznych do badań biologicznych, ale raczej próba przemyślenia struktury sieci komórkowych poprzez genom.

Dlatego biologia syntetyczna - oprócz projektowania systemów biomolekularnych - dokonuje reinterpretacji zachowań genetycznych w celu zrozumienia procesów życiowych. Stąd dwie główne koncepcje specjalności są uważane za instrumenty technologiczne. To są:

Obwód genetyczny

Jest to narzędzie składające się z zestawu genów lub miniaturowych komputerów, które wykonują zadanie regulacji metabolizmu. Te mikroorganizmy zostały zaprojektowane w celu zmniejszenia szkód powodowanych przez bakterie E. coli.

Minimalny genom

Jest to podstawowy element, z którego korzystają naukowcy podczas projektowania zautomatyzowanych komórek. Dzieje się tak, ponieważ sztuczne organizmy są budowane, gdy można zidentyfikować minimalną konfigurację materiału biologicznego, co jest niezbędne, ponieważ zawiera informacje, które mają przeciwdziałać znaczącej obronie prątków.

Bibliografia

1. Benner, S. (2009). Przeprojektowanie genetyki. Pobrane 4 października 2019 z Nature: nature.com
2. De Lorenzo, V. (2007). Biologia i inżynieria genetyczna. Pobrane 4 października 2019 r.Z Królewskiej Akademii Nauk Ścisłych, Fizycznych i Przyrodniczych: rac.es
3. Endy, D. (2012). Biologia projektowania. Pobrane 5 października 2019 r. Z Uniwersytetu w Barcelonie: ub.edu
4. Feber, D. (2004). Biologia syntetyczna: mikroby na zamówienie. Pobrane 4 października 2019 z Science: sciencemag.org
5. Isaacs, F. (2012). Biologia syntetyczna ewoluuje. Pobrane 5 października 2019 z Wydziału Biologii: bg.ac.rs
6. Moronge, A. (2015). Nowa rewolucja? Podstawy nauki. Pobrane 5 października 2019 z Universidad Simón Bolívar: usb.ve