Biotech-ն ասում է, որ կարող է ծրագրավորել կյանքը նոր բաներ ստեղծելու համար: Դա ճի՞շտ է:

Մարդիկ սիրում են բաներ ասել, թե ինչ անել: Այն ամենը, ինչ մենք կարող ենք հաստատել, կանխատեսել և վերահսկել՝ համակարգչից մինչև գործարան, մենք կարող ենք ծրագրավորել հուսալի և օգտակար արդյունքներ ստանալու համար: Կենսատեխնոլոգիան հասունացել է այն աստիճանի, որ գիտնականներն ավելի ու ավելի են համարում կենդանի բջիջները որպես ծրագրավորվող, բայց ոչ բոլորն են համաձայն այդ տերմինի օգտագործման հետ: Զարգացնելով և խմբագրելով իրենց գեները՝ ստեղծելով բոլոր տեսակի օգտակար նոր ապրանքներ, մոլեկուլներ, քիմիկատներ և նյութեր, սինթետիկ կենսաբանության այս ոլորտի առաջնորդները խոստանում են հիմնովին վերահայտնել այն, թե ինչպես ենք մենք ստեղծում իրեր՝ առաջնորդվելով ԴՆԹ-ի խմբագրման նոր և զարգացող տեխնիկայով։ և կենսաբանության անսահման արտադրողական ներուժը:

Ընկերություններ, ինչպիսիք են Zymergen-ը, Amyris-ըԱՄՐՍ
և Gingko Bioworks-ը նրանցից մի քանիսն են, որոնք առաջ են մղում այս հայեցակարգը, որը դարձել է կենսատեխնոլոգիայի շատերի հիմնական դրույթը: «Սինթետիկ կենսաբանության հիմքում ընկած հիմնական գաղափարն այն է, որ կենսաբանությունը հիմնովին ծրագրավորելի է, քանի որ այն աշխատում է թվային կոդի վրա՝ ԴՆԹ-ի տեսքով»: ասել է Ջեյսոն Քելլին, Gingko Bioworks-ի գործադիր տնօրեն, վերջերս կայացած համաժողովում: «Եթե դուք կարող եք կարդալ և գրել կոդը, և ունեք մեքենա, որը կաշխատի այն, որը մենք անվանում ենք բջիջ, ապա դա ծրագրավորում է»:

Կենդանի էակները՝ սկսած ամենապարզ բջիջներից մինչև բարդ օրգանիզմներ, արդեն արդյունաբերականացված են: Անասնաբուծությունը ակնհայտ օրինակ է, կամ խմորիչները, որոնք նետվում են հսկա անոթների մեջ, որտեղ նրանք արտադրում են էական քիմիական նյութեր, ինչպիսին է կիտրոնաթթունը հսկայական մասշտաբներով: Բայց ի՞նչ կլիներ, եթե այդ խմորիչների գեները հնարավոր լիներ խմբագրել այնպես, որ փոխարենը նրանք արտադրեին, օրինակ, թանկարժեք միներալ կամ դեղագործական առումով օգտակար մոլեկուլ: Ի՞նչ կլիներ, եթե կովի բջիջները կարողանային վերակոդավորվել՝ մաքուր ֆիլե մինյոնի մշտական ​​պաշար արտադրելու համար:

Երևակայությունը կարող է խելագարվել այս գաղափարով. ճիշտ հրահանգները կերակրել բջիջ կամ միլիարդավոր դրանցից և արտադրել նոր քիմիական նյութեր կամ ոչ թունավոր ներկեր, մաքրել ջուրը, դարձնել ավելի արդյունավետ: բիոռեակտորներ, ով գիտի էլ ինչ։ Չնայած ողջ ոգևորությանը և խոստմանը, քանի որ այս գաղափարներն ու տեխնիկան դառնում են ավելի լայն տարածում և բարդ, տարաձայնություններ են առաջանում նաև այն հարցի շուրջ. իրոք հավակնե՞լ ծրագրային կյանքին նման ծրագրային ապահովման: Պե՞տք է մենք: Իսկ ի՞նչ է դա նույնիսկ նշանակում:

Ոմանց համար ծրագրավորման կենսաբանությունը հնարավորություն է տալիս ապահովելու անզուգական նյութական և տնտեսական առատություն ամբողջ մոլորակի համար, միաժամանակ բարելավելով մեր դերը որպես Երկրի տիեզերանավերի կառավարիչներ՝ մեզ ավելի քիչ պատճառներ տալով հանածո վառելիքներ պեղելու կամ թունավոր քիմիկատներ արտադրելու՝ մեզ անհրաժեշտ բաները արտադրելու համար: և սեր։ Մյուսները ողջ հասկացությունը համարում են ավելին, քան սխալ անալոգիա, նույնիսկ հակաարդյունավետ սխալ բնութագրում, որը վտանգում է կյանքին վերաբերվել որպես շատ ավելի քիչ բարդ և առեղծվածային մի բանի, քան իրականում կա: Կլիմայի փոփոխությունը միայն մեկ օրինակ է այն բանի, թե ինչպես կարող են մեզ մոլորեցնել նման վերաբերմունքը: Ինչպես հաճախ է պատահում, խորաթափանցությունը կարելի է գտնել այս տեսակետների միջև ընկած տարածություններում:

Կենսաբանության «սև արկղը».

Նորագույն պատմության ընթացքում մարդիկ շատ բան են իմացել կենդանի բջիջների ներքին աշխատանքի մասին։ Արդյունաբերությունն այժմ փնտրում է նորարարություն՝ ուղղակիորեն շփվելով այս ներքին գործերի հետ՝ կիրառելով հաշվարկման տրամաբանությունը՝ օգտագործելով հզոր նորը: գործիքներ, ինչպիսիք են CRISPR-ը խմբագրել առանձին գեներ. Մարդկային ըմբռնումը կենդանի համակարգերի մասին, որոնք այս տեխնոլոգիաները բացում են մեզ համար, դեռևս սկզբնավորման փուլում է, բայց դրանք արդեն արդյունավետորեն օգտագործվում են: Այն mRNA տեխնոլոգիա COVID-19-ի հետևում, օրինակ, խթանում է իմունիտետը՝ ուղղակիորեն վերաշարադրելով բջիջների՝ սպիտակուցներ արտադրելու հրահանգները: Եթե ​​դա ծրագրավորում չէ, ապա ինչ is it?

Ծրագրավորման կենսաբանության գաղափարի բանալին այն փաստն է, որ կենդանի համակարգերն աշխատում են կոդի, ԴՆԹ-ի վրա, որը, այլ ոչ թե մեկերի և զրոների, մենք մեկնաբանում ենք որպես A, C, T և G: Դա մի լեզու է, որը մարդիկ կարող են կարդալ և նույնիսկ սովորում են գրել, բայց մենք դեռ չենք կարող դա անել սահուն: Համեմատության կարգով մենք կարող ենք աշխատել բառերով և կարճ արտահայտություններով, բայց ոչ ամբողջական նախադասություններով, էլ չասած պարբերությունների կամ գլուխների հետ: Գենետիկական հաջորդականության մեջ ընդամենը մեկ տառ փոխելը կարող է բերել լավ, վատ կամ աննկատելի արդյունքներ, և շատ հաճախ արդյունքը չի համապատասխանում տրամաբանական ակնկալիքներին:

Սրանցից գրեթե ոչ մեկը ճիշտ չէ համակարգչային ծածկագրի մասին, որը մարդիկ հասկանում են հիմնարար մակարդակով, քանի որ, լավ, մենք ենք այն հորինել: Ոմանք պնդում են, որ այդ պատճառով մենք երբեք չենք կարող իրականում ծրագրավորել կենսաբանությունը իմաստալից իմաստով: Անկախ նրանից, թե ինչ միջոցներ ենք ձեռնարկում դա վերահսկելու համար, նրանք մեզ հիշեցնում են.կյանքը ճանապարհ է գտնում«խաթարելու կամ դուրս հանելու այն արկղերը, որոնք մենք կառուցում ենք դրանց շուրջը (ոչ միշտ այնպիսի դրամատիկ ազդեցության, ինչպիսին Jurassic Park-ն է): Թվային ծրագրավորման մեջ կանխատեսելիությունն առանցքային է: Աղյուսակային հավելվածը, որը ժամանակ առ ժամանակ անսպասելիորեն փոխում է թվերի արժեքը, քիչ օգուտ ունի: Այնուամենայնիվ, մի բան, որ մենք կարող ենք վստահորեն ասել կյանքի մասին, այն է, որ դա այդպես է Նշում կանխատեսելի. Իրականում, էվոլյուցիան սնուցվում է անկանխատեսելիությամբ, գենետիկ մուտացիան, որը նպաստել է Երկրի վրա կյանքի շլացուցիչ բազմազանությանը:

Միևնույն ժամանակ, մենք պարբերաբար կառուցում և օգտագործում ենք զգալիորեն սահմանափակ կանխատեսելիության բարդ համակարգեր: Ինքնաթիռները, երթևեկության համակարգերը, համակարգչային ցանցերը, բոլորը կազմված են այնքան փոքր, կանխատեսելի մասերից, որ նրանց վարքագիծը կանխատեսելի է միայն մինչև մի կետ, միշտ կարող է անել մի բան, որը ոչ ոք չի տեսնում: Յուրաքանչյուրի համար, ով չգիտի դրա ներքին աշխատանքը, նույնիսկ կատարյալ կառուցված համակարգիչը կարող է կոչվել «սև արկղ». մենք գիտենք, թե ինչ է մտնում և ինչ դուրս գալիս՝ չհասկանալով, թե ինչ է կատարվում ներսում: Նման մի բան կարելի է ասել կենսաբանության հետ ներկայիս հարաբերությունների մասին:

Անորոշ տրամաբանություն

Բարեբախտաբար կենսատեխնոլոգիայի համար, առաջընթացի ճանապարհը կարող է չպահանջել կյանքի կոդի ամբողջական ընկալում: Ավելի խորը գիտելիքներ և կարողություններ կարելի է ձեռք բերել գրկախառնվել առեղծվածի անխուսափելի եզրերը, որոնք գալիս են կենդանի համակարգերի հետ աշխատելուց: Ակնկալվող արդյունքով նոր գենետիկ կոդի բջիջը սնուցելը, միաժամանակ բաց լինելով անսպասելիի համար, կարելի է անվանել ծրագրավորում, կամ գուցե դրդել՝ հարց դնելով հենց բնությանը: Թեև սա չի կարող լինել այնքան հուսալի կամ արդյունավետ, որքան համակարգչային ծրագրի համար կոդ պատրաստելը, դրական կողմն այն է, որ պատասխանները հաճախ զարմացնում են և երբեմն վերաբերում են հարցերի, որոնք նույնիսկ չեն տրվել: Ահա թե ինչպես է տեղի ունենում նորարարությունը, և այն առանձնացնում է կենսաբանությունը ցանկացած այլ «ծրագրավորվող» տիրույթից որոշ հետաքրքիր ձևերով:

Արդյունաբերության մեջ շքեղություն չկա սպասելու բարդ համակարգերի ամբողջական ըմբռնմանը, որոնք էվոլյուցիան երազել է վերջին չորս միլիարդ տարիների ընթացքում, նախքան դրանք կարող են օգտագործվել: Հիմքեր հասնելու և օգտակար, մասշտաբային և, ի վերջո, շուկայական ապրանքներ մատակարարելու հրամայականը այլ տարբերակ չի թողնում, բացի լավագույն և ամենաօգտակար արդյունքների ամենաուղիղ ուղին գտնելուց: Անկանխատեսելիության հետ աշխատելու իրականությունն ընդունելը նշանակում է կառուցել հիմնականում կանխատեսելի համակարգեր, որոնք կարող են հանդուրժել բնության բազմաթիվ անսպասելի, բայց հաճախ օգտակար վարքագիծը: Երբ այդ գործընթացները գտնվում են ավանդական հաշվարկների կամ արտադրական գործընթացների կողմից ընդունված կրկնելիության տիրույթում, տարբերությունը դառնում է պակաս կարևոր:

The կենսաբանության բարդությունը խոնարհության, բայց նաև խանդավառության պատճառ է: Կենսատեխնոլոգիայի մեջ կա հնարավորություն սովորելու և նույնիսկ օգտագործելու գործընթացներն ու կարողությունները, որոնք ոչ ոք երբեք չէր կարող հորինել, առավել ևս լիովին հասկանալ: Մենք, օրինակ, հավը չենք հորինել և, իհարկե, չենք հասկանում նրա բոլոր աշխատանքային մասերը, ինչ է կատարվում նրա մտքում, երբ մենք կերակրում ենք նրանց, կամ ինչ իրադարձությունների շղթա է, որը հացահատիկները վերածում է ձվի, որը կարող է արտադրել մի ամբողջություն։ նոր հավ. Բայց նրանք մեզ այնքան արժեք են առաջարկում հուսալիորեն և մասշտաբով, որ կարող են նաև առաջադեմ տեխնոլոգիա համարվել: Հարցը, թե արդյոք գեների խմբագրումը և կոդավորումը կենդանի համակարգերը հավասարեցնում են «ծրագրավորմանը», հիմնականում իմաստային է: Դա նաև երկրորդական է իրական հարցի համար. ի՞նչ է արվելու այս նոր և անընդհատ կատարելագործվող կարողությունների հետ: Փորձելով հասկանալ կենսաբանության հիմնարար աշխատանքը, քանի դեռ մենք ուղիներ ենք գտնում բարելավելու մեր կյանքի որակը և մոլորակի առողջությունը, իրականում կարևոր չէ, թե ինչ բառ ենք մենք օգտագործում այն ​​նկարագրելու համար: