СИНТЕТИЧНА БИОЛОГИЯ: ИСТОРИЯ, КАКВО ИЗУЧАВА, ПРИЛОЖЕНИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

В синтетична биология е дисциплина, която се фокусира върху производството на биологични системи, които не са си природа. Следователно тяхната цел не е да комбинират генетична информация от съществуващи организми, а да създадат частично или абсолютно изкуствени форми на живот.

Следвайки това определение, е възможно да се изрази, че този въпрос на синтез е техника за производство на материал, която се основава на иновациите чрез изучаване на сложни молекулярни процеси.

Чрез ДНК синтетичната биология се стреми да състави програмируеми микроорганизми или компютърни геноми. Източници: pixabay.com

Също така е удобно да се подчертае, че синтетичната биология се характеризира с интердисциплинарно приложение, тъй като нейният метод на изследване се основава на биологията и инженерството на биологичните системи.

За разлика от биоинженеринга, чиято цел е да препрограмира и променя генетичния материал по желание, за да произведе вид живи машини, тази специалност се стреми да намери друг начин на мислене, наблюдение и предлагане на еволюцията на човешкия и социалния организъм.

По същия начин синтетичната биология също се дистанцира от традиционната биотехнология, тъй като докато последната се опитва да манипулира и променя информацията за дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК), първата се фокусира върху съставяне на програмируеми микроорганизми или компютърни геноми.

Така може да се каже, че тази дисциплина има способността да се намесва в метаболизма и да развива индустриални продукти. Освен това в бъдеще бихте могли да разработите проект, който да помогне за спиране на изменението на климата и намаляване на зависимостта от изкопаеми горива.

история

Раждането на синтетичната биология включва две основни събития; първата е извършена в средата на 20-ти век, когато група студенти от генетичния инженеринг успяват да манипулират бактериите Escherichia coli.

Целта беше студентите да имат основните знания как да препрограмират бацил. Въпреки това те откриват, че щамовете на E. coli могат да заменят клетки, получени от животни или трупове при провеждане на експеримент.

Благодарение на тази дейност на интервенция и модификация на органична система се появи още една област на изследване, която те нарекоха синтетична биология. Тази дисциплина придобива по-голямо значение през 60-те години, след проучванията, проведени от Жак Л. Монод (1910-1976) и Франсоа Яков (1920-2013), като това е второто най-важно събитие за синтетичната биология.

Приносът на тези учени беше да разкрият основите за регулиране на генетичното послание. Тоест, те изложиха съдържанието на геном и техниката за декодиране на споменатата информация, за да създадат чрез разкритите данни нови модели на клетъчни мрежи.

Този напредък стимулира растежа на синтетичната биология, тъй като му даде инструментите за програмиране, описание и взаимодействие с генетичен материал.

Синтетичната биология има инструменти, които позволяват програмиране, модифициране и описание на генетичен материал. Източник: pixabay.com

Произход на името

Синтетичната биология, наричана още „СинБио“ от съкращението си на английски език, е нововъзникваща дисциплина. Тя обаче се очертава като обект на изучаване в края на 20-ти век.

Оттогава изследванията на молекулярните функции непрекъснато се развиват както в Съединените щати, така и в Европа; но извън научния си принцип е удобно да се подчертае, че произходът на специалността не е същият като този на името.

Това е така, защото терминът синтетична биология е използван за първи път през 1912 г. Тази категоризация е използвана от Стефан Ледук (1853-1939) за обозначаване на неговите трудове за физическите и химичните механизми на живота.

Термините бяха използвани от френския биолог, за да опишат как една естествена система може да съществува съвместно с изкуствени процеси. Поради тази причина, десетилетия по-късно учените прибягват до името, за да посочат специфичен клон на биологията и генното инженерство.

Какво се изучава (обект на изследване)

Основният обект на изследване на това научно приложение е разграждането на различните биологични вериги, които образуват дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК). Целта е да се изследва последователността и кодирането на всеки ген, за да може по-късно да имитира поведението им.

След като функцията на генетичния материал е променена, специалистите се посвещават на производството и програмирането на неестествени организми, които допринасят за подобряване качеството на живот на хората.

В този смисъл ролята на изследователите е да размият границите, които отличават живите системи от автоматите; Поради тази причина те се опитват да намерят инструмент за отглеждане на култури в пустош, за да тестват своите хипотези.

Приложения

Синтетичната биология не само възнамерява да свърже естественото с изкуствените процеси, но също така се стреми да участва в много сектори на реалността като технологии, селско стопанство, промишленост и енергетика.

Заслужава обаче да се подчертае, че това е дисциплина в строителството, поради което приложенията му варират непрекъснато. Някои от най-важните варианти са:

Умни наркотици

Състои се от производството на лекарства, чиито основни елементи са микроорганизмите. За да работи този проект е необходимо капсулирането на генетичния материал. По този начин лекарствата могат да бъдат персонализирани, в зависимост от нуждите на всеки индивид.

Генна терапия

Това приложение се характеризира с производството на вируси, които ще бъдат вградени в тъканите, така че те да бъдат интегрирани в геномите на пациентите. Очакваният резултат от този експеримент е, че механичната инфекция ще разпознае и унищожи всички анормални клетки.

Основни понятия

Основата на тази научна дисциплина не е да опустошава имунната система чрез включване на синтетични организми в биологични изследвания, а по-скоро се стреми да преосмисли структурата на клетъчните мрежи чрез генома.

Следователно синтетичната биология - в допълнение към проектирането на биомолекулярни системи - преинтерпретира генетичното поведение, за да разбере жизнените процеси. Следователно двете основни концепции на специалността се считат за технологични инструменти. Това са:

Генетична верига

Това е инструмент, съставен от набор от гени или миниатюрни компютри, които изпълняват задачата да регулират метаболизма. Тези микроорганизми са проектирани да намалят щетите, причинени от бактерията E. coli.

Минимален геном

Това е основният елемент, който учените използват при проектирането на автоматизирани клетки. Това е така, защото изкуствените организми са изградени, когато е възможно да се идентифицира минималната конфигурация на биологичния материал, което е от съществено значение, тъй като съдържа информацията за противодействие на значителните защитни сили на бацилите.

Препратки

1. Benner, S. (2009). Препроектиране на генетиката. Произведено на 4 октомври 2019 г. от Nature: nature.com
2. De Lorenzo, V. (2007). Биология и генно инженерство. Проверено на 04 октомври 2019 г. от Кралската академия за точни, физически и природни науки: rac.es
3. Endy, D. (2012). Дизайн биология. Получено на 5 октомври 2019 г. от университета в Барселона: ub.edu
4. Feber, D. (2004). Синтетична биология: микроби, направени по поръчка. Произведено на 4 октомври 2019 г. от Science: sciencemag.org
5. Isaacs, F. (2012). Синтетичната биология се развива. Проверено на 05 октомври 2019 г. от Биологическия факултет: bg.ac.rs
6. Моронж, А. (2015). Нова революция? Основите на науката. Произведено на 5 октомври 2019 г. от Universidad Simón Bolívar: usb.ve