Быстрые ссылки
Когда вы слышите слово «биология», вероятно, у вас возникает ассоциация с «природой» или «естественным». Однако человечество вмешивается в биологию на протяжении тысяч лет, и в 21 веке наши инструменты стали более мощными, чем когда-либо.
Мы прошли путь от примитивного скрещивания растений и животных на протяжении поколений, чтобы удовлетворить свои потребности, к способности создавать необходимую биологию с нуля. Вы можете не осознавать, но наше мастерство в биологии стремительно развивается, и скоро результаты этого труда станут очевидны.
Синтетическая биология получила свое название в 1910-х годах, но стала популярной в 70-х
Хотя идея изменения живых организмов существует уже несколько веков, термин «синтетическая биология» появился впервые в 1910-х годах. Его предложил французский биолог Стефан Ледюк в публикации под названием «Физико-химическая теория жизни и спонтанное поколение», а затем еще раз через два года в Синтетической биологии.
Позже, в 1974 году, Вацлав Сыбалский популяризировал этот термин в контексте генетической инженерии, хотя он и не догадывался, что синтетическая биология коснется не только манипуляций с уже существующей жизнью.
Вы можете клонировать своих питомцев за деньги... Но стоит ли это делать?
Сколько стоит ваша собачка в пробирке?
Человечество патентует жизнь в 1981 году
Если вы генетически модифицируете организм, чтобы создать живое существо, способное выполнять полезную функцию и приносить прибыль, можно ли его запатентовать? Этот вопрос стал актуален в 1981 году, когда доктор Ананда Чакрабарти получил патент.
Патент 4,259,444 касался генетически модифицированного микроорганизма и был подан еще в 1972 году. Этот микроорганизм был создан для разложения нефти, с надеждой, что он сможет эффективно очищать нефтяные разливы.
Хотя изобретение не было реализовано, так как генная инженерия нашла более эффективные решения, сам патент имеет историческое значение, так как он создал прецедент, позволяющий патентовать жизнь.
Мы картируем собственный геном в 90-х
Перед тем как в конечном итоге изучить психологию, в детстве я увлекался генетикой. В 90-х я читал о проекте «Геном человека», который ставил перед собой цель картировать весь человеческий геном. За исключением однояйцевых близнецов, различия между генами любых двух людей составляют всего 0,1%.
Таким образом, картирование человеческого генома могло бы значительно продвинуть наше понимание собственных геномов. Это не означало, что мы поймем все детали, но полное картирование было необходимым первым шагом.
Благодаря достижениям в области компьютерного оборудования проект был фактически завершен раньше запланированного срока в 2003 году. Этот проект стал основой для современной генетики человека и является одним из наших величайших достижений. Не так зрелищно, как высадка на Луну, но определенно более важно!
Умная биотехника: программирование мозгов на софте
Киборги уже продаются на рынке!
ГМО-продукты одобрены в 1994 году
Первый генетически модифицированный продукт, помидор Flavr Savr, был одобрен для коммерческой продажи в 1994 году. Созданный компанией Calgene, FDA одобрила продажу этого генно-модифицированного помидора и не потребовала специальной маркировки, поскольку между Flavr Savr и обычными помидорами не было зафиксировано никаких различий в безопасности или питательных свойствах. Однако помидор Flavr Savr продержался на рынке всего три года, так как Calgene не смогла сделать его финансово успешным. В итоге компания была приобретена Monsanto.
С тех пор генно-модифицированные продукты процветают, обеспечивая лучшую продовольственную безопасность и улучшение урожая, основанные на тысячелетнем отборе сортов, проводимом различными цивилизациями. Тем не менее, общественная реакция на ГМО была неоднозначной, и помимо научных аспектов, не все были довольны бизнес-практиками таких компаний, как Monsanto.
Тем не менее, прямое управление генами, обеспечивающими нашу еду, является важным историческим поворотным моментом для синтетической биологии, и мы лишь прикасаемся к поверхности того, что может дать манипуляция генами растений и животных. Например, были созданы генетически модифицированные свиньи с органами, которые могут быть пересажены человеку.
Будущее за искусственным мясом?
Вероятно, лучше, чем «Социальный Нэт».
Мы создали искусственную жизнь с нуля
Переместимся в 2008 год, когда ученые из Института Дж. Крэйга Вентера синтезировали полный геном бактерии, став первым искусственным геномом. Они использовали существующую бактериальную клетку и заменили ее геном на синтезированный в лаборатории. По словам Вентера:
«Мы называем это синтетическим, потому что клетка полностью произведена из синтетической хромосомы, созданной с помощью четырех бутылок химических веществ на химическом синтезаторе, начиная с информации в компьютере.»
Однако это был лишь промежуточный этап. Следующей задачей стал даже более крупный вызов. Не удовлетворяясь синтезированием генома с нуля, Вентер и его команда сделали первую синтетическую саморазмножающуюся клетку.
Я считаю важным задуматься о том, что это первые примеры инопланетной жизни, которые мы встретили. Поскольку команда Вентера создала живые организмы с геномами, синтезированными из исходных химических веществ, которые имеют гены, не совпадающие с другими живыми существами. У них нет генетических предков, даже если они основаны на природных организмах, чьи гены были картированы и изучены.
Работа Вентера напрямую привела к методам синтезирования вакцин и открыла путь к созданию многоклеточных организмов, полностью синтетических и созданных с нуля, или биологических машин, которые не являются результатом эволюции, а результатом дизайна.
CRISPR открывает двери для редактирования генов
Одним из самых значительных прорывов в синтетической биологии стало появление в 2012 году коммерческого инструмента редактирования генов CRISPR-Cas9. Метод CRISPR был изобретен в 1987 году, но потребовались десятилетия разработок и технологического прогресса, прежде чем его удалось применить на практике. Что делает CRISPR таким важным, так это возможность редактирования генов живых существ in vivo. Это означает, что теперь можно решать некоторые генетические проблемы даже у взрослых. На 2023 год более 200 человек получили терапию с использованием CRISPR.
Возможно, более захватывающим является исследование возможности применения CRISPR для изменения генов эмбрионов, хотя этот подход полон рисков. Тем не менее, возможность корректировать генетические заболевания в эмбрионах для рождения здорового ребенка привлекает внимание. Однако этические вопросы остаются острыми, особенно когда речь идет о создании уже здоровых эмбрионов с целью улучшить их в чем-то, например, продлить срок жизни, повысить устойчивость к раку, улучшить интеллект и так далее — все это в конечном итоге зависит от наших генов.
Существует также риск того, что CRISPR может вносить изменения в геном, которые будут переданы потомству, что означает, что вы редактируете не только гены конкретного индивидуума, но и его будущие поколения.
Приходят ксеноботы
Все эти разработки в области синтетической биологии привели к ожидаемым результатам: ксеноботам. Ученые из Университета Вермонта, Университета Тафтса и Строительного института Уайса при Гарвардском университете объединили робототехнику и генетику, создав ксеноботов.
Собирая живые клетки из эмбрионов лягушек, команда воссоздала эти клетки в маленьких биологических роботах. Живые машины, которые могут выполнять задания, хотя эти ранние версии еще не способны на многое. Тем не менее, вскоре после раскрытия существования ксеноботов ученые нашли способ сделать их саморазмножающимися бесполым путем, используя новый метод размножения, известный как «кинематическое размножение». Удивительно, что такое поведение не было запрограммировано, а стало результатом спонтанного поведения ксеноботов.
Теперь мы контролируем биологию
Кажется, что все, что происходило в нашей истории попыток подчинить биологию нашим нуждам, было лишь прологом. Мы находимся на пороге истинного понимания себя и всей жизни на Земле, контроля над ней и изменения так, как мы себе представляем. Тем не менее, потенциальные опасности велики, и если мы не будем предельно осторожны, это может привести к очень нежелательным последствиям.
Если вам понравилась эта статья, подпишитесь, чтобы не пропустить еще много полезных статей!
Вы также можете читать наши материалы в:
- Telegram: https://t.me/gergenshin
- Яндекс Дзен: https://dzen.ru/gergen
- Официальный сайт: https://www-genshin.ru