Биотехнология жаңы нерселерди жасоо үчүн жашоону программалай алат дейт. Бул чынбы?

Адамдар эмне кылуу керектигин айтканды жакшы көрүшөт. Биз орнотуп, алдын ала жана башкара ала турган нерселердин бардыгын — компьютерлерден заводдорго чейин — биз ишенимдүү, пайдалуу натыйжаларды алуу үчүн программалай алабыз. Биотехнология илимпоздор тирүү клеткаларды программалоочу деп эсептей турган даражага жеткен, бирок баары эле бул терминди колдонууга макул эмес. Синтетикалык биологиянын бул чөйрөсүндөгү лидерлер ар кандай пайдалуу жаңы продуктуларды, молекулаларды, химиялык заттарды жана материалдарды масштабда түзүү үчүн алардын гендерин иштеп чыгуу жана редакциялоо менен, ДНКны редакциялоонун жаңы жана өнүгүп келе жаткан ыкмаларынан улам биз нерселерди жасоо ыкмасын түп-тамырынан бери кайра ойлоп табууга убада беришет. жана биологиянын чексиз көрүнгөн өндүрүштүк потенциалы.

Zymergen, Amyris сыяктуу компанияларAMRS
, жана Gingko Bioworks бул концепцияны алдыга жылдыргандардын айрымдары болуп саналат, ал биотехнологияда көпчүлүк арасында негизги принцип болуп калды. "Синтетикалык биологиянын артындагы негизги идея - биология түп-тамырынан бери программалоочу, анткени ал ДНК түрүндөгү санариптик коддо иштейт" – деди Джейсон Келли, Gingko Bioworks компаниясынын башкы директору, жакында болгон конференцияда. "Эгерде сиз кодду окуп жана жаза билсеңиз жана сизде аны иштете турган машина болсо - биз аны клетка деп атайбыз - бул программалоо."

Эң жөнөкөй клеткалардан татаал организмдерге чейинки жандыктар буга чейин индустриялаштырылган. Мал чарбачылыгы - бул ачык мисал, же ачыткылар, алар ири идиштерге ыргытылат, алар лимон кислотасы сыяктуу маанилүү химиялык заттарды кеңири масштабда чыгарышат. Ал эми ачыткылардын гендери, мисалы, баалуу минералды же фармацевтикалык жактан пайдалуу бир молекуланы өндүрө тургандай кылып өзгөртүп алсачы? Эгер уйдун клеткалары таза филе миньонунун туруктуу запасын өндүрүү үчүн кайра коддолуп калсачы?

Бул идея менен фантазия ээн-эркин иштей алат: клеткага туура көрсөтмөлөрдү же алардын миллиарддаганын азыктандыруу жана жаңы химиялык заттарды же уулуу эмес боёкторду чыгаруу, сууну тазалоо, натыйжалуураак кылуу биореакторлор, дагы ким билет. Бардык толкундануу жана убадаларга карабастан, бул идеялар жана ыкмалар кеңири жайылган сайын жана татаалдашкан сайын, бул суроо боюнча да пикир келишпестиктер пайда болууда: чындыгында программалык камсыздоо сыяктуу жашоону программалоону талап кыласызбы? Биз керекпи? Жана бул эмнени билдирет?

Айрымдар үчүн программалоо биологиясы бүт планета үчүн теңдешсиз материалдык жана экономикалык молчулук менен камсыз кылуу мүмкүнчүлүгүн сунуштайт, ошол эле учурда Жер космостук кемесинин башкаруучулары катары ролубузду жакшыртат, бул бизге керектүү нерселерди өндүрүү үчүн күйүүчү майларды казууга же уулуу химиялык заттарды өндүрүүгө азыраак негиз берет. жана сүйүү. Башкалары бул түшүнүктү туура эмес аналогиядан, атүгүл жашоого чындап караганда бир топ татаал жана сырдуу нерсе катары мамиле кылуу коркунучу бар тескери натыйжасыз мүнөздөмө катары гана көрүшөт. Климаттын өзгөрүшү мындай мамилелер бизди кандайча адаштыраарынын бир эле мисалы. Көбүнчө болуп тургандай, бул көз караштардын ортосундагы мейкиндиктерден түшүнүк табууга болот.

Биологиянын "Кара куту"

Жакынкы тарыхта адамдар тирүү клеткалардын ички түзүлүштөрү жөнүндө көп нерсени үйрөнүштү. Өнөр жай азыр бул ички иштер менен түздөн-түз аралашып, кубаттуу жаңы технологияларды колдонуу менен эсептөө логикасын колдонуу менен инновацияларды издейт. CRISPR сыяктуу куралдар жеке гендерди түзөтүү үчүн. Бул технологиялар биз үчүн ача турган тирүү системалар жөнүндө адамдын түшүнүүсү али башталгыч баскычында, бирок алар жемиштүү колдонулуп жатат. The mRNA технологиясы мисалы, COVID-19 артында, клеткалардын протеиндерди өндүрүү боюнча көрсөтмөлөрүн түздөн-түз кайра жазуу аркылуу иммунитетти бекемдейт. Бул программалоо эмес болсо, анда эмне is ал?

Программалоо биологиясынын идеясынын ачкычы тирүү системалардын код, ДНКда иштеши, биз аларды бир жана нөл эмес, А, С, Т жана Г деп чечмелейбиз. Бул адамдар окуй ала турган, жада калса жазганды үйрөнүп жаткан тил, бирок биз аны азырынча эркин айта албайбыз. Окшоштук менен айтканда, биз сөз жана кыска сөз айкаштары менен иштей алабыз, бирок толук сүйлөмдөр менен эмес, абзацтарды же бөлүмдөрдү айтпай эле коёлу. Генетикалык ырааттуулукта бир тамганы өзгөртүү жакшы, жаман же байкалбаган натыйжаларды алып келиши мүмкүн жана көбүнчө натыйжа логикалык күтүүлөргө дал келбейт.

Мунун дээрлик эч бири компьютердик кодго туура келбейт, аны адамдар фундаменталдуу деңгээлде түшүнүшөт, анткени аны биз ойлоп тапканбыз. Кээ бирөөлөр, ушул себептен, биз эч качан биологияны эч качан чыныгы мааниде программалай албайбыз дешет. Биз аны көзөмөлдөө үчүн кандай чараларды көрбөсөк дагы, алар бизге эскертет "жашоо жолун табат” Биз алардын айланасында курган кутуларды бузуп же бузуп алуу (Дайыма Юра Паркы сыяктуу укмуштуудай эффектке эмес). Санариптик программалоодо алдын ала айтуу маанилүү. Сандын маанисин күтүүсүздөн маал-маалы менен өзгөртүп турган электрондук жадыбал колдонмосунун пайдасы аз. Бирок, биз жашоо жөнүндө так айта алабыз бир нерсе - бул жок алдын ала айтууга болот. Чындыгында, эволюция алдын ала айтууга мүмкүн болбогондуктан, генетикалык мутациядан келип чыккан.

Ошол эле учурда биз бир кыйла чектелген алдын ала айтууга жөндөмдүү татаал системаларды үзгүлтүксүз куруп жана колдонобуз. Учактар, трафик системалары, компьютер тармактары, баары ушунчалык кичинекей, алдын ала айтууга боло турган бөлүктөрдөн турат, алардын жүрүм-туруму бир чекитке чейин гана алдын ала айтууга болот жана ар дайым эч ким көрбөгөн нерсени жасай алат. Анын ички түзүлүшүн билбеген адам үчүн, эң сонун курулган компьютерди да «кара куту» деп атоого болот: биз ичинде эмне болуп жатканын түшүнбөй туруп, эмне кирип, эмне чыгып жатканын билебиз. Окшош нерсени биология менен азыркы мамилеси жөнүндө да айтууга болот.

Чала Logic

Бактыга жараша, биотехнология үчүн прогресстин жолу жашоонун кодун толук түшүнүүнү талап кылбайт. тереңирээк билим жана жөндөмдүүлүктөргө ээ болот камтыйт тирүү системалар менен иштөөдөн келип чыккан сырдын сөзсүз чектери. Жаңы генетикалык кодду күтүлбөгөн натыйжага ээ болгон клеткага азыктандыруу, ошол эле учурда күтүлбөгөн нерсеге ачык болуу, программалоо деп атоого болот же жаратылыштын өзүнө суроо туудурган. Бул компьютердик программа үчүн кодду түзүү сыяктуу ишенимдүү же эффективдүү болбосо да, жакшы жагы - жооптор көбүнчө таң калыштуу жана кээде берилбеген суроолорго да тиешелүү. Инновация ушундайча ишке ашат жана ал биологияны кандайдыр бир кызыктуу жолдор менен башка "программалануучу" домендерден айырмалап турат.

Өнөр жайда эволюция акыркы төрт миллиард жыл ичинде кыялданган комплекстүү системаларды ишке киргизүүдөн мурун толук түшүнүүнү күтүүнүн жыргалчылыгы жок. Этаптарды басып, пайдалуу, масштабдуу жана акыры сатыла турган өнүмдөрдү жеткирүү милдети эң жакшы жана эң пайдалуу натыйжаларга эң түз жолду табуудан башка эч кандай мүмкүнчүлүк калтырбайт. күтүлбөгөндүк менен иштөө чындыкты кабыл алуу курууну билдирет негизинен табияттын көптөгөн күтүлбөгөн, бирок көбүнчө пайдалуу жүрүм-турумдарына чыдай ала турган алдын ала системалар. Бул процесстер салттуу эсептөө же өндүрүш процесстери тарабынан кабыл алынган кайталануу чөйрөсүндө болгондон кийин, айырмачылык анча маанилүү болбой калат.

The биологиянын татаалдыгы момундук үчүн себеп, бирок ошондой эле шыктануу болуп саналат. Биотехнологияда толук түшүнүү мындай турсун, эч ким ойлоп таба албаган процесстерди жана жөндөмдөрдү үйрөнүү, ал тургай колдонуу мүмкүнчүлүгү бар. Мисалы, тоок этин биз ойлоп тапкан жокпуз жана анын бардык жумушчу бөлүктөрүн, тамактанганда анын оюнда эмне болуп жатканын же данды бүтүндөй бир жумурткага айландырган окуялардын чынжырын түшүнбөйбүз. жаңы тоок. Бирок алар бизге ишенимдүү жана масштабдуу баалуулуктарды сунушташат, ошондуктан алар алдыңкы технология катары каралышы мүмкүн. Тирүү системаларды генди редакциялоо жана коддоо "программалоо" болобу деген суроо негизинен семантикалык. Бул ошондой эле чыныгы суроонун экинчи планында: бул жаңы жана дайыма өркүндөтүлгөн жөндөмдүүлүктөр менен эмне кылуу керек? Биологиянын фундаменталдуу иштерин түшүнүүгө аракет кылып жатып, биз жашоонун сапатын жана планетанын ден соолугун жакшыртуунун жолдорун издеп жатканыбызда, аны сүрөттөө үчүн кайсы сөздү колдонгонубуз маанилүү эмес.