Синтетическая биология изменит наш мир

      Комментарии к записи Синтетическая биология изменит наш мир отключены

Синтетическая биология изменит наш мир

Тридцать лет назад геолог Дугал Диксон получил известность благодаря собственной книге «По окончании человека: зоология будущего». В ней создатель фантазирует о том, как преобразится животный мир далеких времен, где уже не будет людей. Книгу населяют причудливые существа наподобие десятитонной гигантилопы с долгими загнутыми вперед рогами либо песчаной акулы Psammonarus spp — огромного насекомоядного, походящего на сосиску с притупленной крепкой головой и замечательными лопатообразными ступнями.

И все же читатель, ожидающий буйства форм, будет разочарован: все животные напоминают сегодняшних, а трансформации сводятся к вариациям уже известного. Обстоятельство несложна: Диксон старался не потребовать от эволюции того, что ей не по плечу. Сейчас мы снисходительно радуемся его крысоморжам и камышеногам, поскольку в недалеком будущем у нас покажется собственная, куда более диковинная фауна.

Мыши-миноискатели

В 2012 году группа исследователей из Хантер-колледжа Муниципального университета Нью-Йорка вывели мышей, гиперчувствительных к запаху взрывчатки. Обонятельный аппарат простой мыши насчитывает около 10 млн нейронов, причем на любой конкретный запах реагируют приблизительно 4000 из них.

У мыши MouSensor посредством генной инженерии удалось существенно расширить (до 1 млн) количество нейронов обонятельной луковицы, реагирующих на молекулы конкретного вещества — 2,4-динитротолуола (ДНТ, запах его похож на запах ТНТ — тротила). Такие животные ощущают необходимый запах в 500 раз острее, чем их немодифицированные собратья.

Одновременное возбуждение столь громадного количества нейронов будет приводить к судорожным припадкам, так что возможно поместить под кожу грызунам чип, дабы он дистанционно информировал о судорогах: так мышь делается биосенсором для поиска противопехотных мин и других взрывчатых материалов. И не смотря на то, что раньше животные с поменянными генами редко покидали стенки лабораторий, сейчас обстановка может измениться. Суть этих манипуляций с ДНК как раз в том, дабы новые организмы трудились на пользу человека в естественной среде.

Комары против малярии

К примеру, группой исследователей из Калифорнийского университета в Ирвине и французского Центра Пастера уже созданы трансгенные комары, владеющие повышенной сопротивляемостью Plasmodium falciparum (возбудителю самого смертоносного типа малярии). Техвозможности сейчас разрешают распространить большие популяции модифицированных насекомых в основных очагах заражения и тем самым сдержать размножение диких особей, несущих заразу.

Нас может вдохновить наглый ход биологов из австралийских университетов Квинсленда и американского Университета и Мельбурна Северной Каролины, каковые создали комаров, устойчивых к вирусу лихорадки денге (действительно, не посредством генной инженерии, а заразив их одним из штаммов внутриклеточной симбиотической бактерии Wolbachia), и выпустили их в двух районах в северо-восточной части Австралии. Спустя пара месяцев в данной местности практически не осталось зараженных комаров — их вытеснили «неестественные».

В сентябре 2014 года тот же трюк повторили биологи бразильского Исследовательского университета Fiocruz, и подобные программы готовятся во Индонезии и Вьетнаме. Возможно не сомневаться, что производство различных ГМ-насекомых обозримой перспективе будет лишь расти; прежде всего это коснется переносчиков самый распространенных заболеваний, на грани которых живет до половины населения земного шара.

Резать по живому

Совсем сравнительно не так давно биологи создали новую разработку геномного редактирования — CRISPR, которая разрешает вырезать и вставлять фрагменты ДНК с высочайшей точностью. Это открывает совсем новые возможности в генной инженерии.

Нас уже не удивляют овцы с повышенным содержанием в мясе жирных кислот Омега-3, созданные китайскими исследователями из института биологии и генетики развития в Пекине, либо модернизированные биологами из Университета Вайоминга козы, в молоке которых содержится белок паучьего шелка. На данный момент молекулярный генетик Скотт Фаренкруг из Университета Миннесоты воплощает собственную идею — выращивает безрогих коров.

Для этого он вырезал из генома молочной коровы десять генетических букв и засунул 212 от второй породы. И все же генные инженеры до тех пор пока заняты небольшими правками, сводящимися к получению нужного вещества либо понижению риска заболеваний у животного. В случае если же посмотреть в завтрашний сутки, мы заметим совсем иную картину.

Третье поколение

Английский дизайнер Александра Гринсберг не искушена в генетике, но совершенно верно уловила, куда ведет предстоящее развитие разработок. Она вообразила мир будущего, в котором искусственно созданные существа вольно обитают в лесу, дабы приносить пользу не человеку, а самой природе.

С закислением земель у нее борются слизни, выделяющие щелочную жидкость, листья деревьев покрыты подвижной биопленкой, защищающей от грибков, а похожие на дикобраза создания оказывают помощь растениям распространять семена, собирая их долгими волосками и разбрасывая эластичными иглами. В таком лесу на стволе дуба надуваются пузыри, впрыскивающие лечебную сыворотку, и их кроме того тяжело принять за животных. Не просто так Гринсберг выделено именует собственные биологические создания «устройствами».

Александра Дэйзи Гринсберг, дизайнер, куратор проектов «Синтетическая эстетика», «Создай собственную судьбу по примеру природы», сотрудник Центра интегративной синтетической биологии Университета Уорвика:

«Мы конструируем биологические организмы более 10 000 лет. Культурные сорта растений, породы домашних животных — все они созданы нами по конкретным требованиям, будь то урожайность, размер либо вкус плодов либо цвет шерсти. Но такое конструирование велось способом ошибок и проб и занимало большое время.

Правила синтетической биологии разрешают приобретать намного больший контроль над процессом конструирования, открывая перед учеными новые возможности стремительного оперирования нужными особенностями организмов на принципиально новом — генетическом — уровне».

Периоды человечества

Такая фантазия ненаучна и выглядит наивной, но она обретает суть, в случае если наблюдать не на форму, а на содержание. Дизайнер только выразила собственными средствами идею о третьем периоде в жизни человечества, что мы деятельно приближаем. В начале собственной истории люди применяли «естественные» мощности, такие как пламя, мускулы быков либо реакции брожения. Позднее они обучились конструировать не существующие в природе механизмы и синтезировать новые материалы.

Это возможно назвать этапом «неестественного», и на этом выстроена вся современная цивилизация. Сейчас же развитие разработок ведет к тому, что различие между природным и рукотворным, между механизмом и организмом начнет неспешно размываться. Человек будет по-всякому перестраивать первые и частично выращивать вторые; граница между ними станет условной впредь до неосуществимости определить происхождение объекта.

Биохакеры на марше

Нас ожидает расцвет синтетической биологии. Новые поколения животных будут значительно разнообразнее, нежели отечественные породы псов, и куда более неестественными. Их будут проектировать. Прообраз для того чтобы подхода мы видим в конкурсе iGEM (International Genetically Engineered Machine, см. «ПМ» №?2’2014), в рамках которого студенты из различных государств состязаются в «биохакерстве». На базе комплекта ДНК-фрагментов, манипулируя генами, они должны создать живую клетку с необыкновенными особенностями.

К примеру, команда из Калифорнийского университета в Беркли перевоплотила кишечную палочку в заменитель красных кровяных телец для переноса кислорода в кровотоке. А студенты Кембриджа создали на базе той же кишечной палочки неестественную бактерию E.?chromi, талантливую окрашивать среду собственного обитания в зависимости от наличия, к примеру, токсинов.

Пройдет очень мало времени, и генная инженерия станет дешёвой каждому. Создать животное либо кроме того его гибрид с машиной будет не сложнее, чем сейчас собрать компьютер из приобретённых подробностей. Мир наполнится существами, на фоне которых светящиеся в темноте котята будут смотреться игрушками на уровне младших классов школы .

поведение и Внешний вид таких биосистем не сможет угадать ни один футурист, кроме того Дугал Диксон.

Дэнни Дханасекаран, доктор наук отделения клеточной биологии Университета Оклахомы:

«Для обнаружения разных веществ в окружающей среде употребляются химические способы, чувствительности которых в некоторых случаях не достаточно. Дабы преодолеть это ограничение, возможно воспользоваться правилами бионики. В 2007 году посредством генномодифицированного штамма дрожжей нам удалось создать обонятельные рецепторы, реагирующие на запах 2,4-динитротолуола (ДНТ), аналогичный запаху тротила (ТНТ), и идентифицировать соответствующие типы рецепторов у крыс и мышей».

Редактирование генома

    CRISPR Цинковые пальцы TALEN

Совокупность иммунитета CRISPR/Cas9, найденная сравнительно не так давно у бактерий, помогает им для защиты от вирусов. Генные инженеры приспособили ее для собственных целей: они синтезируют молекулу РНК, служащую «репликой» выбранного участка гена, и соединяют ее с белком Cas9, что может разрезать ДНК. Потому, что введенная РНК выясняет только собственный фрагмент генома, она является «системой правильного наведения», и генетические «ножницы» доставляются в необходимое место с ювелирной точностью.

В отличие от прошлых способов («цинковые пальцы» и TALEN), где склейка и разрезание генов происходит в пробирке, новая разработка разрешает редактировать геном прямо в живом организме, причем в один момент в различных участках.

Статья «Мир победивших биотехнологий» размещена в издании «Популярная механика» (№146, декабрь 2014).

Синтетическая биология


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: