lovesouthernsocial.com

Sentetik biyoloji, istediğimiz şeyi üretmek için organizmaları sentezleyebilen bilim ve bunun çevreyle nasıl ilişkili olabileceği hakkında daha fazla bilgi edinin.

Unsplash'ta Bill Oxford görüntüsü

Giydiğiniz kıyafetleri üreten örümcekler ve böcekler mi? Kulağa garip geliyor, ancak bunu yapan şirketler zaten var. Araştırmacılar örümceklerin DNA'sını incelediler ve nasıl ipek lifleri ürettiklerini analiz ettiler. Böylece su, şeker, tuz ve mayadan yapılan ve mikroskop altında doğal olanla aynı kimyasal özelliklere sahip olan bir lifi laboratuvarda yeniden üretmeyi başardılar. Ayrıca inekten gelmeyen "inek sütü" ve hatta bir balığın yapışkan maddesinden üretilen çelikten daha güçlü bir filament bile var. Bunların hepsi sentetik biyoloji uygulamasının örnekleridir.

Sentetik biyoloji

20. yüzyılın sonunda, yeni biyoloji dallarının ortaya çıktığı bir biyoteknolojik devrim başladı. Sentetik biyoloji, resmi olarak ortaya çıktığı 2003 yılından itibaren önem kazanan ve başlıca uygulama olanakları sanayi, çevre ve insan sağlığı alanlarında olan bir alandır.

Sentetik biyolojinin tanımı, farklı araştırma alanlarının (kimya, biyoloji, mühendislik, fizik veya bilgisayar bilimi) yeni biyolojik bileşenlerin inşası ile entegrasyonu ve ayrıca halihazırda var olan doğal biyolojik sistemlerin yeniden tasarlanmasını da içerir. Rekombinant DNA teknolojisini (farklı kaynaklardan gelen bir DNA dizisi) kullanmak, halihazırda olduğu gibi, sentetik biyoloji için bir zorluk değildir; bahis, insanlığın mevcut ihtiyaçlarını karşılayan organizmalar tasarlamaktır.

Sentetik biyolojinin bir müttefiki, doğadan ilham alarak ihtiyaçlarımıza çözümler arayan biyomimikridir. Sentetik biyoloji ile sadece bir parçayı değil, tüm sistemleri yeniden yaratmak mümkün olacak.

2010'dan itibaren sentetik biyoloji ün kazandı. O yıl, Amerikalı bilim adamı John Craig Venter ustaca bir şey başarmayı başardı: tarihte yapay olarak yaşayan ilk laboratuvar organizmasını yarattı. Kendi başına yeni bir yaşam formu yaratmadı, dijital verilerden oluşturulan DNA'yı "bastı" ve onu canlı bir bakteriye sokarak bakterinin sentetik versiyonuna dönüştürdü. mikoplazma mikoides. Venter bunun "ebeveyni bilgisayar olan ilk canlı organizma" olduğunu iddia ediyor.

Bugün internette basılacak binlerce DNA “tarifleri” olan bir veri tabanı var. biyolojik tuğlalar. Sentetik genomlu bakteriler, doğal versiyonlarıyla tamamen aynı şekilde hareket eder ve bu şekilde bakterileri yeniden programlayabilir ve ipek ve süt gibi belirli malzemeleri üretmek için onların istediğimiz şekilde hareket etmelerini sağlayabiliriz.

Bu metnin başında bahsedilen örümceklerin gözlemlenmesinden ipek liflerinin üretiminden sorumlu şirket Bolt Threads'dir. Yapay "inek sütü", iki vegan biyomühendis tarafından yaratılan Muufri'dir. Bira ile aynı prensiplerde üretilir ve bileşenlerin (enzimler, proteinler, yağlar, karbonhidratlar, vitaminler, mineraller ve su) karışımıdır. Bu "sentetik süt", orijinaliyle aynı tada ve besleyici özelliklere sahiptir. Hiper dirençli filament, Türkiye'den bu filament aracılığıyla halat, ambalaj, giysi ve sağlık ürünleri gibi çeşitli malzemeler üreten Benthic Labs laboratuvarının eseridir. hagfish (myxini olarak da bilinen bir balık türü). Balığın DNA kodu, filamenti sentezlemeye başlayan bakteri kolonisine verilir. Bir saç telinden on kat daha ince, naylon ve çelikten daha güçlü, emici ve antimikrobiyal özelliklere sahiptir.

Çalışmalar ilerledikçe bu tür “doğal” kaynakları yeniden yaratabilirsek, sentetik biyoloji bazı hammaddelerin kullanımının yerini alabilir. Dolayısıyla, bu teknoloji, petrol sızıntılarını veya plastik yiyen bakterileri emen teknolojilerde olduğu gibi, döngüsel ekonomi kavramı için büyük önem taşıyan bir faktör olarak tanıtılabilir.

Sentetik biyolojiyi döngüsel ekonomiye dahil etmek

Unsplash'ta Rodion Kutsaev görüntüsü

Döngüsel ekonomi, kayıp veya israfın olmadığı kapalı bir döngüyü temsil eden yapısal bir modeldir. Ellen Macarthur Vakfı'na göre döngüsel ekonominin üç ilkesi şunlardır:

1. Doğal sermayeyi korumak ve artırmak, sınırlı stokları kontrol etmek ve yenilenebilir kaynakların akışını dengelemek;
2. Hem teknik hem de biyolojik döngülerde her zaman en yüksek fayda düzeyine sahip kaynakların, dolaşımdaki ürünlerin, bileşenlerin ve malzemelerin üretimini optimize edin;
3. Sistem verimliliğini teşvik edin, olumsuz dışsallıkları ortaya çıkarın ve bunları projelerde hariç tutun.

Şu anda doğrusal bir üretim sisteminde yaşıyoruz. Çıkarır, üretir, tüketir ve bertaraf ederiz. Ancak doğal kaynaklar sınırlıdır ve onları korumalıyız - bu döngüsel ekonominin ilk ilkesidir.

Sentetik biyoloji ile gelecekte, belirli doğal kaynakların çıkarılmasının yerini alma yeteneğine sahip olabiliriz. Çevreyi korumanın yanı sıra, büyük miktarda enerji tasarrufu yapıyor ve beşikten beşik modeline daha da yaklaşıyor olacağız (beşikten beşiğe - atık fikrinin olmadığı sistem).

Malzemelerin değiştirilmesi

Bakterileri kontrol etme ve onları bizim için çalıştırma yeteneği, farklı alternatif girdiler veya süreçler yaratabilir. Örneğin, artık diğer varlıklar için besin, ekinler için gübre olarak hizmet eden, döngüye geri entegre edilebilecek yeni biyolojik olarak parçalanabilen malzemelerin yaratılması.

Şekerin fermantasyonundan yapılan ve topraktaki mikroorganizmalarla doğal olarak bozunan plastik gibi sentetik biyoloji tarafından oluşturulan bazı polimer türleri zaten var. Diğerlerinin yanı sıra mısır, patates, şeker kamışı, ahşap gibi diğer malzemeler de biyoplastik üretmek için kullanılabilir. Ayrıca, kalıplanabilen ve Straforun yerini alabilen mantar miselyumundan yapılmış paketler de vardır (aşağıdaki resim).

Resim: Mycobond tarafından tarımsal atıklardan elde edilen miselyum biyomateryali kullanılarak Ecovative Design tarafından yapılan biyolojik olarak parçalanabilen ambalajlar (CC BY-SA 2.0) kapsamında lisanslanmıştır.

Dünya çapında değerlendirilmekte olan diğer uygulamalar hala geliştirme aşamasında... Bugün sentetik kauçuk tamamen petrokimyasal kaynaklardan elde ediliyor. biyoizopren. Bitki enzimleri, gen transferi yoluyla mikroorganizmaya dahil edilir, böylece izopren üretilir. Brezilya'da kontrollü koşullar altında mikroorganizmalar kullanılarak metanı biyolojik olarak parçalanabilen plastiğe dönüştürmek için bir yöntem üzerinde çalışılıyor. Kimyasallar, akrilik, aşı geliştirme, tarımsal atık işleme, antibiyotikler, diğerleri arasında, döngüsel bir sistem oluşturarak akışa yeniden eklenebilen sentetik biyoloji ürünlerinin örnekleridir.

Döngüsel ekonominin ikinci ilkesini dahil etmek için, sentetik biyoloji, daha dayanıklı ve daha uzun süre dayanan, sürekli onarım, parça değiştirme ve hatta çok sık yeni ürün satın almayı gerektirmeyen malzemeler yaratabilir. Yeni ürünler yaratmak için diğer süreçlerde kolayca yeniden kullanılabilen veya geri dönüştürülmesi daha kolay malzemeler yapılır. Tüm bu varsayımsal malzeme bu şartlara sahip olsaydı, çöplüklerde kirlilik ve bertarafın azalmasıyla atık haline gelmezdi, yani kullanım için dolaşıma devam ederdi.

hikayenin diğer tarafı

Bu teknoloji hala çok yeni ve giderek daha fazla kullanım ve sentetik olanlarla değiştirilebilecek malzemelerin keşfedilmesiyle, kaynakların çevreden çıkarılması azalır ve doğal olarak geri kazanılmasına izin verilir. Çevrenin esnekliğini geri kazandırarak denge yeniden kurulur ve daha sürdürülebilir bir gezegende yaşayabileceğiz.

Ama her güzel şey gibi, bazı ihtimaller de var. Aşırı genetik mühendisliği olarak da kabul edilen bu bilim dalının resmi görüşlere ihtiyacı vardır. Ürünler, ticarileştirilmeden önce risklerin ve faydaların ortaya çıkması için herhangi bir hata olasılığını önlemek için ayrıntılı düzenlemelere ve önerilere sahip olmalıdır. Sentetik biyolojideki ilk deneyler ekonomik olarak çok umut verici olduğundan, henüz çok fazla kısıtlama yoktur ve bu bir sorun olabilir.

Oluşabilecek olumsuz etkilerden biri, çevrede öngörülemeyen şekilde hareket edebilen yapay mikroorganizmaların yaratılmasıyla biyoçeşitliliğin kaybıdır. Örneğin, doğada bazen duyulmamış olan sentetik bir mikroorganizmanın bilerek veya bilmeyerek salınması, bir istilacı gibi davranıp yayılabilir, tüm ekosistemleri bozabilir ve tüm bakterileri “avlamak” ve ortamdan uzaklaştırmak imkansızdır. Çevre.

Sosyal konuda, yoksul ülkeler gelişmiş ülkelerden çok daha fazla acı çekebilir. Belirli bir ürünün seri üretimi için mikroorganizmaların kullanılması, tüm doğal mahsullerin yerini alabilir ve milyonlarca aileyi işsiz bırakabilir. Bununla birlikte, enerji kaynağı biyokütle olduğu için bakterileri beslemek için monokültürlere ihtiyaç olacaktır.

Büyük ölçeklerde, bazı ürünler şeker gibi çok fazla organik madde gerektirecektir. Muhtemelen, işsiz aileler sadece şeker kamışı ekmeye başlayacaklar (biyoyakıtlar arazi kullanımında şimdiden büyük değişikliklere yol açtı), bu da diğerlerinin yanı sıra toprağa, suya ve artan pestisit kullanımına erişimi etkileyebilir.

Bütün bu sorular doğrudan biyoetik ile ilgilidir. Sentetik biyolojinin gücü muazzamdır. Organizmaları istediğimiz şekilde tasarlamak onları tahmin edilemez kılar, bu nedenle bilim adamları ve toplum, hükümetlerin desteğiyle bu gücü sorumlu ve güvenli bir şekilde kullanmalıdır. Bu her zaman zor bir sorudur.

Tüm bu olumlu veya olumsuz faktörler, döngüsel ekonomiye ve gezegenimize yardımcı olabilir veya zarar verebilir. Ancak hala tartışılacak çok şey var ve konuyla ilgili yetiştirilecek çok fazla bilgi var. Sentetik biyolojinin gelecek için bir trend olduğu inkar edilemez, ancak en önemli şey bu ileri teknolojinin nasıl uygulanacağını tanımlamaktır.

Sentetik biyolojinin sonuçlarıyla ilgili kritik bir videoya göz atın.