Get best of the week

لعبة الله: الكائنات الاصطناعية

شيء مثل دعابة. توجد Xenomorphs. العلماء يخلقون أشكالًا مشيهة. يقوم العلماء بإنشاء xenomorphs لأسباب أمنية. لقد صدمت نفسي. تحت القطع ، المزيد عن هذا (وهذا ، بالمناسبة ، يسمى رسميًا علم الأحياء الخارجية) وأكثر بكثير مما يفعله علماء الأحياء الحديثون. ليس كل ما تحتاج إلى قراءته حول COVID-19!

هذا هو الجزء الأول من نص يستند إلى حلقة بودكاست عن الكائنات الاصطناعية.



نشرها مالكولم لايتبودي

هذه إحدى حلقات البودكاست خاصتي. يمكن العثور على مقالة تستند إلى حلقة الإرهاق هنا .

تحدثنا مع ماشا شوتوفا من صندوق رأس المال الاستثماري 4 بيوكابيتال ، وإينا زوتشر من أكسفورد ، وسيرجي نورك من المعهد الوطني لبحوث الجينوم البشري.

يجب ألا يكون هناك تلألؤ بيولوجي


في سياق الكائنات الاصطناعية ، تكون الأشياء المضيئة هي أول ما يتبادر إلى الذهن لهواة. أتذكر على الفور الفئران الخضراء المضيئة أو الشركة الناشئة التي تخلق نباتات داخلية مضيئة . أي شخص يسمع لأول مرة في حياته عن الصبار والفئران والخنازير المضيئة ، يبدأ على الفور في تعذيب السؤال: "لماذا يفعل العلماء ذلك؟"


المصدر

أحد الأمثلة الأكثر سطوعًا لفوائد هذا النوع من البحث هو اكتشاف جميل يسلط الضوء (بكل معاني الكلمة) على اكتشاف وعلاج سرطان القولون والمستقيم. نشر العلماءفي الخلايا المعوية ، بنية وراثية تتكون من أربعة جينات متصلة بالتسلسل مع بعضها البعض ، متوهجة بألوان مختلفة. علاوة على ذلك ، تم خلط هذه الجينات بترتيب عشوائي وعند المخرج كان لدينا عدد معين من الخلايا متوهجة بألوان مختلفة. ثم أعطوهم النمو ، ورث "أطفالهم" اللون المقابل. وكانت النتيجة صورة جميلة جدًا تُظهر مكان "الأبوين" وخلايا "الأبناء". باستخدام هذه الطريقة ، من الممكن أن تظهر من أي سرطان الخلايا يحدث مع احتمال كبير.

بالحديث عن الفئران الخضراء ، هناك حقيقة واحدة مثيرة للاهتمام. الآن هناك الكثير من الزهور التي يمكنك من خلالها "تسليط الضوء" على البروتينات ، ولكن أحدها هو السناجب الخضراء من قناديل البحر. وقد تم تسجيل براءة اختراع فكرة استخدامها لمثل هذا "تسليط الضوء"في روسيا ، لذلك يمكن اعتبارهم فخرنا الوطني.


المصدر

في عام 2006 ، تم تربية الخنازير الخضراء المضيئة في جامعة تايوان الوطنية ، عن طريق إدخال جين من هذه البروتينات في سلسلة الحمض النووي لجنين وزرعها في رحم خنزير. في ذلك الوقت ، كانت الخنازير الخضراء موجودة بالفعل ، ولكن لم يلاحظ فيها سوى مضان جزئي. الحيوانات التي تم الحصول عليها بعد التجربة بتوجيه من البروفيسور Wu Shin-ji أصبحت الخنازير الوحيدة في العالم ذات القلب الأخضر والأعضاء الداخلية خضراء. كما هو الحال في الحالة الأولى ، ينظر العلماء إلى هذه التجارب على أنها إمكانية المراقبة البصرية لتطور الأنسجة أثناء زرع الخلايا الجذعية.


خنازير متوهجة على خلفية خنزير عادي

لا تزال القدرة على المراقبة البصرية لما يحدث للخلايا من نوع معين تستخدم بنشاط من قبل الباحثين الذين يدرسون التجدد. على سبيل المثال ، رأى أحد العلماء زعانف بعض الأسماك المؤسفة ، ثم شاهد كيف تنمو هذه الزعانف مرة أخرى. لمثل هذه الدراسات ، يتم استخدام بروتينات الفلورسنت بنشاط كبير. يتم تعديل جينوم الأسماك بحيث يسمح لك البروتين المضيء بتتبع كيفية حدوث انتشار الخلايا من نوع معين على الزعنفة المستعادة.

يمكنك أيضًا صنع مستشعرات حيوية بناءً على هذه البروتينات المضيئة: أدخلها في البكتيريا ، واجعلها تبدأ في التعبير عن البروتين مقابل محفز خارجي معين. مثال رائع لتطبيق هذه التكنولوجيا - البحثالذين يحاولون صنع جهاز استشعار حيوي للكشف عن اضمحلال منتجات المتفجرات. لذا ، على سبيل المثال ، يمكنك الكشف عن الألغام التي لم يتم إزالتها بعد.

في البداية كانت هناك كلمة ، وكانت الكلمة من النيوكليوتيدات


دعونا ننتقل من الكائنات الاصطناعية التي نراها بالعين المجردة إلى الكائنات الاصطناعية التي لا يمكن ملاحظتها بالعين المجردة ، ولكنها ليست أقل فائدة. على سبيل المثال ، في بيولوجيا الخلية ، وعلى وجه الخصوص ، في علاج الخلايا في المستقبل ، هناك اتجاه منفصل: لا يمكنك فقط استبدال بعض الخلايا التي يفتقر إليها الجسم ، ولكن أيضًا جعل هذه الخلايا تنتج شيئًا مهمًا ومثيرًا للاهتمام بالنسبة لنا على سبيل المثال ، نفس الأنسولين. الآن هناك الكثير من الدراسات في هذا الاتجاه ، ولكن حتى الآن لم تصل أي منها إلى استنتاجها المنطقي. ومع ذلك ، فإن أفكارًا مثل "دعونا نجعل الخلايا التي تطلق الأنسولين استجابةً للجلوكوز ، وبالتالي تساعد الأشخاص المصابين بداء السكري من النوع الأول" على الظهور بانتظام.

بشكل عام ، يوجد الآن خط منفصل كامل من البحوث المتعلقة بإنشاء الكائنات الحية الدقيقة الاصطناعية. هناك مثل هذا الشخص كريج فنتر ، لديه مؤسسة ، على التوالي ، كريج فنتر. على مدى السنوات العشرين الماضية ، كان العلماء في هذا المعهد يحاولون إنشاء بكتيريا ذات الحد الأدنى من الجينات. أخذوا بكتيريا تسمى الميكوبلازما. هذه بكتيريا طفيلية لا تحتوي في البداية على العديد من الجينات ، حوالي ألف. للمقارنة: تمتلك E. coli ما يقرب من خمسة آلاف. لذا أخذوا نوعًا واحدًا من الميكوبلازما ، وأزالوا الحمض النووي منه ووضعوا الكروموسوم المركب صناعيًا من نوع آخر من الميكوبلازما هناك. وهكذا ، تبين أنه يمكن للمرء أن يصنع آخر من ميكوبلازما. كان الكائن الحي رقم واحد . مستعمرات ذلك الكائن الحي رقم واحد



لا يزال هذا الكائن الحي رقم واحد الناتج يحتوي على عدد كبير جدًا من الجينات. لذا قرر الباحثون إزالة كل ما هو غير ضروري. قرروا في البداية أنهم سيجلسون ويكتشفون فقط ما هو "حيوي" وما الذي يمكن التخلص منه. حاولنا أن نكون في دور خالق عقلاني للحياة. حاولت وحاولت لكنها لم تنجح. فوجئ كريج فنتر بشدة ، لكنه اعترف بأن حالة العلم الحديث ليست تقدمية بما يكفي للجلوس وخلق شيء يعيش من الصفر. بعد ذلك ، تخلوا عن فكرة خلق "حياة" معقولة ، وذهبوا في الاتجاه الآخر. قررنا الحصول على كائن حي يحتوي على الحد الأدنى من الجينات عن طريق العد. تصميم التجارب في معهد فنتر



قرر فنتر ورفاقه الحصول على كائن حي يحتوي على الحد الأدنى من الجينات بالقوة الغاشمة. أخذوا هذه تسعمائة جينة من جسدهم رقم واحد ، وبدأوا في تجميعها في حزم صغيرة ، ودفعها إلى البكتيريا ، ومعرفة الجينات التي تموت البكتيريا بدونها. بعد بعض العمليات ، بعد اختبار مئات التوليفات ، تمكنوا من إنشاء كائن حي يوجد فيه حوالي أربعمائة جين. لقد كان بالفعل كائنًا حيًا مقسمًا ومستعمرًا ، حيث يوجد عدد أقل من الجينات مقارنة بأي كائن حي طبيعي. على الرغم من أنه يجب أن يُفهم هنا أنها بكتيريا طفيلية بسيطة للغاية ، إلا أنها لا تعيش بحرية. كائن اصطناعي مع مجموعة صغيرة من الجينات ، قادرة على الانقسام ، ويعرف أيضًا باسم الكائن الحي رقم ثلاثة



للراحة ، كان هذا الحد الأدنى الناتج عن الكائن الحي يسمى الكائن الثالث ، لأن الكائن الثاني كان نوعًا من المرحلة المتوسطة. في الواقع ، البيئة الطبيعية أو "الطبيعة" هي آلية القوة الغاشمة ، والتي تتلخص في حقيقة أن الموت - والبقاء على قيد الحياة - ينقسم ويتكاثر. لذا فإن الطريقة الأكثر موثوقية لتجربة الكائنات الاصطناعية تتحول الآن إلى حقيقة أن العالم يغذي شيئًا ما في الطبيعة ، ويعطيه التنوع ، ثم تختار ما يصلح.

بطريقة مماثلة ، لا يجربون البكتيريا فحسب ، بل أيضًا ، على سبيل المثال ، مع الفيروسات. هناك فيروسات مرتبطة بالغدية تستخدم بنشاط كبير لتقديم العلاج الجيني. هناك الكثير من الفيروسات المرتبطة بالغدة في الطبيعة ، ولكن واحدة من الخصائص المهمة للعلاج هي المكان الذي يدخلون فيه جسم الإنسان. هناك فيروسات "تعلق" في الكبد ، وهناك فيروسات يمكن أن تمر عبر الحاجز الدموي الدماغي وتدخل الدماغ ، وهناك فيروسات تستقر في الرئتين. هذه معلمة مهمة لأنها تسمح للعلماء والأطباء بجعل العلاج أكثر استهدافًا.

مرئي مؤقتًا ، وغير مرئي إلى الأبد


من ناحية ، يجب أن يكون إدراك أنه يمكننا الآن بسهولة تركيب جينوم أي كائن حي دقيق تقريبًا من الصفر أمرًا مخيفًا إلى حد ما. على سبيل المثال ، فإن جينوم العامل المسبب للجمرة الخبيثة ، من حيث المبدأ ، موجود في المجال العام. في الوقت نفسه ، نظرًا لأننا قادرون على الحفاظ على الحمض النووي بشكل جيد في شكله الأصلي لفترة طويلة ، من حيث المبدأ ، استعادة التسلسل ، لا يمكنك أن تكون في عجلة من أمرنا: الشيء الرئيسي هو تجميد ما يكفي من الحمض النووي.

من ناحية أخرى ، يفتح علم الأحياء الاصطناعية إمكانيات جديدة لاستعادة الأنواع المنقرضة. على سبيل المثال ، يحاول جورج تشيرش ومجموعته صنع ماموث جديدمن فيل ، يغير الأجزاء المقابلة من الحمض النووي. عمل هوانج وو سوك ، عالم كوري ذو سمعة مثيرة للجدل للغاية ، مع علماء من ياقوتيا وحاول إعادة بناء الماموث مباشرة من بقايا الحمض النووي. هناك حتى فيلم وثائقي عن ذلك . في جميع أنحاء الكوكب ، هناك مشاريع لاستعادة الحيوانات الضخمة من العصر الجليدي . هناك مثل حديقة Pleistocene في روسيا. هذه الحدائق تنتظر الماموث بأذرع مفتوحة ، يقولون: "أعط الماموث أخيراً!" إطار من وثائقي تكوين 2.0



على خلفية تطوير قدرات الأحياء الحديثة ، يتحول النضال من أجل الحفاظ على الأنواع أيضًا. ظهر اتجاه كامل (بيولوجيا الحفظ) ، حيث يكافح العلماء من أجل ظهور نسخة جينية احتياطية في الأنواع المهددة بالانقراض. هناك عدد من المشاريع لتسلسل تسلسل الجينوم للأنواع التي هي على وشك الانقراض وعلى وشك مغادرة كوكبنا.

على صورته


هناك مجموعة معيارية من ribonucleotides و deoxyribonucleotides ترمز إلى جميع الكائنات الحية في الطبيعة. ومع ذلك ، ليس من الضروري أن تقصر نفسك عليهم . إذا استخدم العلماء مجموعة بديلة من النيوكليوتيدات وخلقوا كائنًا اصطناعيًا منها ، فلا يمكن الحصول على هذا الشيء بأي شكل طبيعي بالتأكيد. يسمى هذا الخط من البحث علم الأحياء الخارجية. مصدر. "في أربعة مليارات سنة ، تزدهر شجرة جديدة لعلم الأحياء في عدن".



من المهم أن نفهم أن هذا ليس مجرد اهتمام خامل. يحتوي Xenobiology على العديد من الاستخدامات الهامة والمفهوم للغاية. على سبيل المثال ، إذا قمنا بإنشاء مثل هذا الكائن الغريب الذي يستخدم مجموعة مختلفة من النيوكليوتيدات في حمضها النووي ، فإن هذا الكائن ، على سبيل المثال ، لا يتعرض للفيروسات الطبيعية. من ناحية أخرى ، يختفي الخطر من أن أجزاء من هذه الكائنات الاصطناعية يمكن أن تدخل بطريقة أو بأخرى في خلايا أخرى تعيش حولنا. أي أن مثل هذه "xenomorphs" لن تكون قادرة على التأثير سلبًا على البيئة.

حتى الآن ، لم يكن من الممكن إنشاء مثل هذه الكائنات الاصطناعية ، ولكن التجارب مستمرة في هذا الاتجاه ، ولا توجد قيود لا يمكن التغلب عليها. هناك عشرين حمضًا أمينيًا في الطبيعة ، وكل حمض أميني مشفر بمجموعة من ثلاثة أحرف. لا يوجد سوى أربعة وستين تركيبة ، لكن الجميع مشغولون ، وكل تركيبة تعني شيئًا في زنزانة حية. إذا أضفنا بضعة أحرف أخرى إلى هذه الأحرف الأربعة ، فإن الشفرة الوراثية تتوسع بشكل ملحوظ. نحصل على العديد من الكودونات الجديدة التي يمكن أن تسمح ، على سبيل المثال ، بإضافة جميع أنواع الأحماض الأمينية غير العادية إلى البروتينات. صحيح ، من أجل إضافة هذه النيوكليوتيدات الإضافية ، يجب على المرء ليس فقط تعليم البكتيريا لتوليف هذه النيوكليوتيدات ، وإدراج كل هذا في الحمض النووي. من الضروري أيضًا إضافة آلية تخليق البروتين ، والتي ستميز هذه الكودونات ، وإجراء بعض التغييرات الأخرى.حتى الآن ، بدأ العلماء في العمل في هذا الاتجاه فقط ، ولكن يبدو أن الآفاق هنا محدودة فقط بخيال الباحث.

! — , . , , IT , . , :


  • .               •  VK

  • Spotify                   •  

More articles:


All Articles