الحزام والطريق: التعاون والوئام والفوز المشترك
أخبار

أخبار

ما هي البيولوجيا التركيبية؟ماذا يمكن أن تجلب؟

قال عالم الأحياء الاصطناعية توم نايت: "إن القرن الحادي والعشرين سيكون قرن علم الأحياء الهندسي".وهو أحد مؤسسي البيولوجيا التركيبية وأحد المؤسسين الخمسة لشركة Ginkgo Bioworks، وهي شركة نجمة في البيولوجيا التركيبية.تم إدراج الشركة في بورصة نيويورك في 18 سبتمبر، ووصل تقييمها إلى 15 مليار دولار أمريكي.

لقد شهدت اهتمامات توم نايت البحثية تحولًا من الكمبيوتر إلى علم الأحياء.منذ أن كان في المدرسة الثانوية، استخدم العطلة الصيفية لدراسة الكمبيوتر والبرمجة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، ثم أمضى أيضًا مراحله الجامعية والدراسات العليا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

أدرك توم نايت أن قانون مور تنبأ بحدود التلاعب البشري بذرات السيليكون، فحوّل انتباهه إلى الكائنات الحية."نحن بحاجة إلى طريقة مختلفة لوضع الذرات في المكان الصحيح... ما هي الكيمياء الأكثر تعقيدا؟ إنها الكيمياء الحيوية. أتصور أنه يمكنك استخدام الجزيئات الحيوية، مثل البروتينات، التي يمكن أن تتجمع ذاتيا وتتجمع ضمن النطاق الذي تحتاجه. بلورة."

أصبح استخدام التفكير الهندسي الكمي والنوعي لتصميم الأصول البيولوجية طريقة بحث جديدة.البيولوجيا التركيبية هي بمثابة قفزة في المعرفة الإنسانية.باعتباره مجالًا متعدد التخصصات للهندسة وعلوم الكمبيوتر وعلم الأحياء وما إلى ذلك، فقد تم تحديد سنة البدء في علم الأحياء التركيبي بعام 2000.

وفي دراستين نشرتا هذا العام، نجحت فكرة تصميم الدوائر لعلماء الأحياء في تحقيق السيطرة على التعبير الجيني.

قام العلماء في جامعة بوسطن ببناء مفتاح تبديل الجينات في الإشريكية القولونية.يستخدم هذا النموذج وحدتين جينيتين فقط.ومن خلال تنظيم المحفزات الخارجية، يمكن تشغيل أو إيقاف التعبير الجيني.

ما هي البيولوجيا التركيبية1

وفي نفس العام، استخدم العلماء في جامعة برينستون ثلاث وحدات جينية لتحقيق إخراج وضع "التذبذب" في إشارة الدائرة باستخدام التثبيط المتبادل وإطلاق التثبيط فيما بينها.

مخطط تبديل الجينات

ورشة عمل الخلية

وفي الاجتماع، سمعت الناس يتحدثون عن "اللحوم الاصطناعية".

باتباع نموذج مؤتمر الكمبيوتر، "المؤتمر المنظم ذاتيًا غير المؤتمر" للتواصل المجاني، يشرب بعض الأشخاص البيرة ويدردشون: ما هي المنتجات الناجحة الموجودة في "علم الأحياء الاصطناعي"؟ذكر أحدهم "اللحوم الاصطناعية" تحت عنوان الغذاء المستحيل.

لم تطلق شركة Impossible Food على نفسها مطلقًا اسم شركة "البيولوجيا الاصطناعية"، ولكن نقطة البيع الأساسية التي تميزها عن منتجات اللحوم الاصطناعية الأخرى - الهيموجلوبين الذي يجعل رائحة اللحوم النباتية فريدة من نوعها - تأتي من هذه الشركة منذ حوالي 20 عامًا.من التخصصات الناشئة.

التكنولوجيا المستخدمة هي استخدام تحرير الجينات البسيط للسماح للخميرة بإنتاج "الهيموجلوبين".وتطبيقاً لمصطلحات البيولوجيا التركيبية، تصبح الخميرة "مصنعاً للخلايا" ينتج المواد حسب رغبة الناس.

ما الذي يجعل اللحم أحمر ناصعًا وله رائحة خاصة عند تذوقه؟يعتبر الغذاء المستحيل هو "الهيموجلوبين" الغني باللحوم.يوجد الهيموجلوبين في العديد من الأطعمة، لكن محتواه مرتفع بشكل خاص في عضلات الحيوانات.

لذلك، تم اختيار الهيموجلوبين من قبل مؤسس الشركة وعالم الكيمياء الحيوية باتريك أو. براون باعتباره "البهار الرئيسي" لمحاكاة اللحوم الحيوانية.باستخراج هذا "التوابل" من النباتات، اختار براون فول الصويا الغني بالهيموجلوبين في جذوره.

وتتطلب طريقة الإنتاج التقليدية استخراج "الهيموجلوبين" مباشرة من جذور فول الصويا.كيلوغرام واحد من "الهيموجلوبين" يحتاج إلى 6 أفدنة من فول الصويا.يعد استخراج النباتات أمرًا مكلفًا، وقد طورت شركة Impossible Food طريقة جديدة: زرع الجين الذي يمكنه تجميع الهيموجلوبين في الخميرة، ومع نمو الخميرة وتكاثرها، سينمو الهيموجلوبين.ولاستخدام القياس، فإن هذا يشبه ترك الإوزة تضع بيضها على نطاق الكائنات الحية الدقيقة.

ما هي البيولوجيا التركيبية2

ويستخدم الهيم، المستخرج من النباتات، في صنع البرغر "اللحوم الاصطناعية".

تعمل التقنيات الجديدة على زيادة كفاءة الإنتاج مع تقليل الموارد الطبيعية التي تستهلكها الزراعة.نظرًا لأن مواد الإنتاج الرئيسية هي الخميرة والسكر والمعادن، فلا يوجد الكثير من النفايات الكيميائية.بالتفكير في الأمر، هذه حقًا تقنية "تجعل المستقبل أفضل".

عندما يتحدث الناس عن هذه التكنولوجيا، أشعر أنها مجرد تقنية بسيطة.في نظرهم، هناك الكثير من المواد التي يمكن تصميمها على المستوى الجيني بهذه الطريقة.والمواد البلاستيكية القابلة للتحلل، والتوابل، والأدوية واللقاحات الجديدة، والمبيدات الحشرية لأمراض معينة، بل وحتى استخدام ثاني أكسيد الكربون لتخليق النشا... بدأت تتشكل لدي بعض التخيلات الملموسة حول الإمكانيات التي جلبتها التكنولوجيا الحيوية.

القراءة والكتابة وتعديل الجينات
يحمل الحمض النووي جميع معلومات الحياة من المصدر، كما أنه مصدر آلاف سمات الحياة.

في الوقت الحاضر، يمكن للبشر بسهولة قراءة تسلسل الحمض النووي وتجميع تسلسل الحمض النووي وفقًا للتصميم.وفي المؤتمر، سمعت الناس يتحدثون عن تقنية كريسبر التي فازت بجائزة نوبل في الكيمياء لعام 2020 عدة مرات.هذه التكنولوجيا، التي تسمى "المقص السحري الجيني"، يمكنها تحديد موقع الحمض النووي وقطعه بدقة، وبالتالي تحقيق تحرير الجينات.

واستناداً إلى تقنية تحرير الجينات هذه، ظهرت العديد من الشركات الناشئة.ويستخدمه البعض في حل العلاج الجيني للأمراض الصعبة مثل السرطان والأمراض الوراثية، ويستخدمه البعض في زراعة الأعضاء لزراعتها لدى الإنسان والكشف عن الأمراض.

لقد دخلت تكنولوجيا تحرير الجينات إلى التطبيقات التجارية بسرعة كبيرة بحيث يرى الناس الآفاق العظيمة للتكنولوجيا الحيوية.ومن منظور منطق تطوير التكنولوجيا الحيوية نفسها، بعد نضوج قراءة التسلسل الجيني وتوليفه وتحريره، فإن المرحلة التالية بطبيعة الحال هي التصميم من المستوى الجيني لإنتاج مواد تلبي احتياجات الإنسان.يمكن أيضًا فهم تكنولوجيا البيولوجيا التركيبية على أنها المرحلة التالية في تطوير تكنولوجيا الجينات.
وحصل العالمان إيمانويل شاربنتييه وجنيفر أ. دودنا على جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2020 عن تقنية كريسبر.

"لقد كان الكثير من الناس مهووسين بتعريف البيولوجيا التركيبية... لقد حدث هذا النوع من التصادم بين الهندسة والبيولوجيا. وأعتقد أن أي شيء ينتج عن هذا قد بدأ يسمى البيولوجيا التركيبية."قال توم نايت.
بتوسيع النطاق الزمني، منذ بداية المجتمع الزراعي، قام البشر بفحص الصفات الحيوانية والنباتية التي يريدونها والاحتفاظ بها من خلال التهجين والاختيار لفترة طويلة.تبدأ البيولوجيا التركيبية مباشرة من المستوى الجيني لتوليد السمات التي يريدها البشر.في الوقت الحالي، استخدم العلماء تقنية كريسبر لزراعة الأرز في المختبر.

وقال أحد منظمي المؤتمر، مؤسس شركة Qiji، Lu Qi، في مقطع الفيديو الافتتاحي إن التكنولوجيا الحيوية قد تُحدث تغييرات واسعة النطاق في العالم تمامًا مثل تكنولوجيا الإنترنت السابقة.ويبدو أن هذا يؤكد أن الرؤساء التنفيذيين للإنترنت أعربوا جميعًا عن اهتمامهم بعلوم الحياة عندما استقالوا.

جميع كبار الشخصيات على الإنترنت ينتبهون.هل الاتجاه التجاري لعلوم الحياة قادم أخيرًا؟

توم نايت (الأول من اليسار) وأربعة مؤسسين آخرين لشركة Ginkgo Bioworks |الجنكة بيووركس

أثناء الغداء، سمعت خبرًا: قالت شركة يونيليفر في الثاني من سبتمبر إنها ستستثمر مليار يورو للتخلص التدريجي من الوقود الأحفوري في المواد الخام للمنتجات النظيفة بحلول عام 2030.

وفي غضون عشر سنوات، سوف تعتمد منظفات الغسيل ومسحوق الغسيل ومنتجات الصابون التي تنتجها شركة بروكتر آند جامبل تدريجياً على المواد الخام النباتية أو تكنولوجيا احتجاز الكربون.كما خصصت الشركة مليار يورو أخرى لإنشاء صندوق لتمويل الأبحاث في مجال التكنولوجيا الحيوية وثاني أكسيد الكربون وغيرها من التقنيات للحد من انبعاثات الكربون.

الأشخاص الذين أخبروني بهذه الأخبار، مثلي الذين سمعوا الأخبار، كانوا مندهشين قليلاً من المهلة الزمنية التي تقل عن 10 سنوات: هل سيتم تحقيق البحث والتطوير التكنولوجي حتى الإنتاج الضخم بالكامل بهذه السرعة؟
ولكن آمل أن يتحقق.


وقت النشر: 31 ديسمبر 2021