SINTETIČNA BIOLOGIJA: ZGODOVINA, KAJ ŠTUDIRA, APLIKACIJE - BIOLOGIJA - 2026

Sintetične biologije je disciplina, ki se osredotoča na proizvodnjo bioloških sistemov, ki niso lastni naravi. Zato njihov cilj ni združevanje genetskih informacij iz obstoječih organizmov, temveč ustvarjanje delno ali absolutno umetnih življenjskih oblik.

Po tej definiciji je mogoče izraziti, da je ta sintezna zadeva tehnika pridobivanja materiala, ki temelji na inovacijah s preučevanjem zapletenih molekulskih procesov.

S pomočjo sintetične biologije skuša sintetični mikroorganizmi ali računalniški genomi sestaviti programirljive mikroorganizme. Viri: pixabay.com

Primerno je tudi poudariti, da je za sintetično biologijo značilna interdisciplinarna aplikacija, saj njena raziskovalna metoda temelji na biologiji in inženiringu bioloških sistemov.

Za razliko od bioinženiringa, katerega namen je reprogramiranje in spreminjanje genetskega materiala po lastni volji, da bi ustvarili vrsto živih strojev, ta posebnost želi najti drug način razmišljanja, opazovanja in predlaganja evolucije človeškega in družbenega organizma.

Prav tako se sintetična biologija oddaljuje od tradicionalne biotehnologije, saj se zadnja prizadeva za manipulacijo in spreminjanje informacij o deoksiribonukleinski kislini (DNK), vendar se prva osredotoča na sestavljanje programirljivih mikroorganizmov ali računalniških genomov.

Tako lahko trdimo, da ima ta disciplina možnost poseganja v presnovo in razvoj industrijskih izdelkov. Poleg tega bi lahko v prihodnosti razvili projekt za preprečevanje podnebnih sprememb in zmanjšanje odvisnosti od fosilnih goriv.

Zgodovina

Rojstvo sintetične biologije vključuje dva temeljna dogodka; prvo je bilo izvedeno sredi 20. stoletja, ko je skupini študentov genskega inženiringa uspelo manipulirati z bakterijo Escherichia coli.

Namen študentov je bil osnovno znanje o ponovnem programiranju bacila. Vendar so na koncu odkrili, da lahko sevi E. coli med poskusom nadomestijo celice, pridobljene od živali ali trupel

Zahvaljujoč tej intervenciji in spreminjanju organskega sistema se je pojavilo drugo področje preučevanja, ki so ga poimenovali sintetična biologija. Ta disciplina je dobila večji pomen v 60. letih po študijah Jacquesa L. Monoda (1910–1976) in Françoisa Jacoba (1920–2013), kar je drugi najpomembnejši dogodek za sintetično biologijo.

Prispevek teh znanstvenikov je bil razkriti podlage za uravnavanje genetskega sporočila. To pomeni, da so razkrili vsebino genoma in tehniko dekodiranja omenjenih informacij, da bi prek razkritih podatkov oblikovali nove modele celičnih omrežij.

Ta napredek je spodbudil rast sintetične biologije, saj ji je dal orodja za programiranje, opisovanje in interakcijo z genskim materialom.

Sintetična biologija ima orodja, ki omogočajo programiranje, spreminjanje in opis genetskega materiala. Vir: pixabay.com

Ime imena

Sintetična biologija, ki jo v angleščini imenujejo tudi SynBio, je nova disciplina. Vendar je nastala kot predmet preučevanja konec 20. stoletja.

Odtlej raziskovanje molekulskih funkcij tako v ZDA kot v Evropi nenehno napreduje; vendar je zunaj njegovega znanstvenega načela priročno poudariti, da izvor posebnosti ni enak izvoru imena.

To je zato, ker je bil izraz sintetična biologija prvič uporabljen leta 1912. To kategorizacijo je Stéphane Leduc (1853-1939) uporabil za navajanje svojih del o fizikalnih in kemijskih mehanizmih življenja.

Izraz je francoski biolog uporabil za opisovanje, kako lahko naraven sistem sobiva z umetnimi procesi. Zaradi tega so se desetletja kasneje znanstveniki zatekli k imenu, da bi označili posebno vejo biologije in genskega inženiringa.

Kaj študira (predmet študija)

Glavni predmet preučevanja te znanstvene uporabe je razkroj različnih bioloških vezij, ki sestavljajo deoksiribonukleinska kislina (DNK). Namen je preučiti zaporedje in kodiranje vsakega gena, da bi kasneje lahko posnemali njegovo vedenje.

Ko je funkcija genskega materiala spremenjena, se strokovnjaki posvetijo proizvodnji in programiranju nenaravnih organizmov, ki prispevajo k izboljšanju kakovosti življenja ljudi.

V tem smislu je vloga raziskovalcev zamegliti meje, ki živi sistem razlikujejo od avtomatov; Zaradi tega poskušajo najti orodje za rast pridelkov na puščavah, da bi preizkusili svoje hipoteze.

Prijave

Sintetična biologija ne namerava le povezati naravnega z umetnimi procesi, ampak si prizadeva tudi za sodelovanje v številnih resničnih sektorjih, kot so tehnologija, kmetijstvo, industrija in energija.

Vendar je treba poudariti, da gre za disciplino v gradbeništvu, zato se njegove uporabe nenehno razlikujejo. Nekatere najpomembnejše variante so:

Pametna zdravila

Sestavljen je iz proizvodnje zdravil, katerih bistveni elementi so mikroorganizmi. Da bi ta projekt deloval, je treba zajeti gensko gradivo. Na ta način se zdravila lahko personalizirajo, odvisno od potreb vsakega posameznika.

Genska terapija

Za to aplikacijo je značilno, da proizvajajo viruse, ki bodo vgrajeni v tkiva, tako da bodo ti integrirani v genome bolnikov. Pričakovani rezultat tega eksperimenta je, da bo mehanska okužba prepoznala in uničila vse nenormalne celice.

Glavni pojmi

Temelj te znanstvene discipline ni uničevati imunskih sistemov z vključitvijo sintetičnih organizmov v biološke študije, temveč poskuša preučiti strukturo celičnih omrežij skozi genom.

Zato sintetična biologija - poleg oblikovanja biomolekularnih sistemov - znova interpretira genetsko vedenje, da razume življenjske procese. Zato se dva glavna koncepta specialnosti štejeta za tehnološke instrumente. To so:

Gensko vezje

Gre za orodje, sestavljeno iz nabora genov ali miniaturnih računalnikov, ki opravljajo nalogo uravnavanja metabolizma. Ti mikroorganizmi so bili zasnovani za zmanjšanje škode, ki jo povzroča bakterija E. coli.

Minimalni genom

Je temeljni element, ki ga znanstveniki uporabljajo pri načrtovanju samodejnih celic. To je zato, ker so umetni organizmi zgrajeni, ko je mogoče določiti minimalno konfiguracijo biološkega materiala, kar je bistveno, ker vsebuje informacije za preprečevanje pomembnih obrambnih lastnosti bacilov.

Reference

1. Benner, S. (2009). Preoblikovanje genetike. Pridobljeno 4. oktobra 2019 iz Nature: nature.com
2. De Lorenzo, V. (2007). Biologija in gensko inženirstvo. Pridobljeno 4. oktobra 2019 s Kraljeve akademije za natančne, fizične in naravoslovne vede: rac.es
3. Endy, D. (2012). Oblikovalska biologija. Pridobljeno 5. oktobra 2019 z univerze v Barceloni: ub.edu
4. Feber, D. (2004). Sintetska biologija: mikrobi po naročilu. Pridobljeno 4. oktobra 2019 iz Science: sciencemag.org
5. Isaacs, F. (2012). Sintetična biologija se razvija. Pridobljeno 5. oktobra 2019 z Biološke fakultete: bg.ac.rs
6. Moronge, A. (2015). Nova revolucija? Osnove znanosti. Pridobljeno 5. oktobra 2019 iz Universidad Simón Bolívar: usb.ve