Ahli biologi sintetis Tom Knight ngendika, "Abad kaping 21 bakal dadi abad biologi teknik." Dheweke minangka salah sawijining pangadeg biologi sintetis lan salah sawijining saka limang pangadeg Ginkgo Bioworks, perusahaan bintang ing biologi sintetis. Perusahaan kasebut kadhaptar ing Bursa Efek New York tanggal 18 September, lan valuasine tekan US$15 milyar.
Minat riset Tom Knight wis owah saka komputer menyang biologi. Wiwit SMA, dhèwèké nggunakaké liburan mangsa panas kanggo sinau komputer lan pemrograman ing MIT, lan banjur uga ngentèkaké tingkat sarjana lan pascasarjana ing MIT.
Tom Knight Sadar yen Hukum Moore ngramalake watesan manipulasi atom silikon manungsa, dheweke ngalihake kawigatene menyang makhluk urip. "Kita butuh cara sing beda kanggo nyelehake atom ing panggonan sing bener… Apa kimia sing paling rumit? Iku biokimia. Aku mbayangno yen sampeyan bisa nggunakake biomolekul, kayata protein, sing bisa nglumpuk dhewe lan nglumpuk ing kisaran sing sampeyan butuhake. kristalisasi."
Nggunakake pamikiran kuantitatif lan kualitatif teknik kanggo ngrancang asli biologis wis dadi metode riset anyar. Biologi sintetik kaya lompatan ing kawruh manungsa. Minangka bidang interdisipliner teknik, ilmu komputer, biologi, lan liya-liyane, taun wiwitan biologi sintetik wis ditetepake minangka taun 2000.
Ing rong panliten sing diterbitake taun iki, ide desain sirkuit kanggo para ahli biologi wis nggayuh kontrol ekspresi gen.
Para ilmuwan ing Universitas Boston nggawe saklar toggle Gen ing E. coli. Model iki mung nggunakake rong modul gen. Kanthi ngatur rangsangan eksternal, ekspresi gen bisa diaktifake utawa dipateni.
Ing taun sing padha, para ilmuwan ing Universitas Princeton nggunakake telung modul gen kanggo entuk output mode "osilasi" ing sinyal sirkuit kanthi nggunakake inhibisi timbal balik lan pelepasan inhibisi ing antarane.
Diagram saklar gen
Bengkel Sel
Ing rapat kasebut, aku krungu wong-wong ngomong babagan "daging buatan".
Ngikuti model konferensi komputer, "konferensi sing diatur dhewe tanpa konferensi" kanggo komunikasi gratis, sawetara wong ngombe bir lan ngobrol: Produk sukses apa sing ana ing "Biologi Sintetis"? Ana wong sing nyebutake "daging buatan" ing kategori Panganan sing Ora Mungkin.
Impossible Food ora tau nyebut awake dhewe minangka perusahaan "biologi sintetis", nanging inti saka daya tarik sing mbedakake saka produk daging buatan liyane - hemoglobin sing ndadekake daging vegetarian mambu unik - asale saka perusahaan iki udakara 20 taun kepungkur. Saka disiplin ilmu sing lagi muncul.
Teknologi sing digunakake yaiku nggunakake suntingan gen prasaja kanggo ngidini ragi ngasilake "hemoglobin." Kanggo ngetrapake terminologi biologi sintetik, ragi dadi "pabrik sel" sing ngasilake zat miturut kekarepane wong.
Apa sing ndadekake daging iki abang padhang lan nduweni aroma khusus nalika dirasakake? Impossible Food dianggep minangka "hemoglobin" sing sugih ing daging. Hemoglobin ditemokake ing macem-macem panganan, nanging kandungane dhuwur banget ing otot kewan.
Mulane, hemoglobin dipilih dening pangadeg lan ahli biokimia perusahaan Patrick O. Brown minangka "bumbu utama" kanggo simulasi daging kewan. Kanthi njupuk "bumbu" iki saka tanduran, Brown milih kedele sing sugih hemoglobin ing oyode.
Cara produksi tradisional mbutuhake ekstraksi langsung "hemoglobin" saka oyod kedelai. Siji kilogram "hemoglobin" mbutuhake 6 hektar kedelai. Ekstraksi tanduran iku larang, lan Impossible Food wis ngembangake cara anyar: nandur gen sing bisa nyusun hemoglobin menyang ragi, lan nalika ragi tuwuh lan berkembang biak, hemoglobin bakal tuwuh. Kanggo nggunakake analogi, iki kaya nglilani angsa ngendhog ing skala mikroorganisme.
Heme, sing dijupuk saka tanduran, digunakake ing burger "daging buatan".
Teknologi anyar nambah efisiensi produksi nalika ngurangi sumber daya alam sing dikonsumsi dening tanduran. Amarga bahan produksi utama yaiku ragi, gula, lan mineral, mula ora akeh limbah kimia. Yen dipikir-pikir, iki pancen teknologi sing "ndadekake masa depan luwih apik".
Nalika wong ngomong babagan teknologi iki, aku rumangsa iki mung teknologi sing prasaja. Ing mripate, ana akeh banget bahan sing bisa dirancang saka tingkat genetik kanthi cara iki. Plastik sing bisa diurai, rempah-rempah, obat lan vaksin anyar, pestisida kanggo penyakit tartamtu, lan malah panggunaan karbon dioksida kanggo nyintesis pati… Aku wiwit duwe sawetara imajinasi konkret babagan kemungkinan sing digawa dening bioteknologi.
Maca, nulis, lan ngowahi gen
DNA nggawa kabeh informasi babagan urip saka sumberé, lan uga minangka sumber saka ewonan sipat urip.
Saiki, manungsa bisa kanthi gampang maca urutan DNA lan nyintesis urutan DNA miturut desain. Ing konferensi kasebut, aku krungu wong-wong ngomong babagan teknologi CRISPR sing menang Hadiah Nobel Kimia 2020 kaping pirang-pirang. Teknologi iki, sing diarani "Genetic Magic Scissor", bisa nemokake lan motong DNA kanthi akurat, saengga bisa nggawe suntingan gen.
Adhedhasar teknologi panyuntingan gen iki, akeh perusahaan rintisan sing muncul. Ana sing nggunakake kanggo ngatasi terapi gen penyakit sing angel kayata kanker lan penyakit genetik, lan ana uga sing nggunakake kanggo ngolah organ kanggo transplantasi manungsa lan ndeteksi penyakit.
Teknologi panyuntingan gen wis mlebu aplikasi komersial kanthi cepet banget saengga wong-wong weruh prospek gedhe saka bioteknologi. Saka perspektif logika pangembangan bioteknologi dhewe, sawise maca, sintesis, lan panyuntingan urutan genetik wis diwasa, tahap sabanjure yaiku ngrancang saka tingkat genetik kanggo ngasilake bahan sing nyukupi kabutuhan manungsa. Teknologi biologi sintetik uga bisa dingerteni minangka tahap sabanjure ing pangembangan teknologi gen.
Rong ilmuwan Emmanuelle Charpentier lan Jennifer A. Doudna menangaké Bebungah Nobel Kimia 2020 kanggo teknologi CRISPR.
"Akeh wong sing wis kepincut banget karo definisi biologi sintetik… Tabrakan kaya ngene iki wis kedadeyan antarane teknik lan biologi. Aku mikir apa wae sing diasilake saka iki wis wiwit diarani biologi sintetik," ujare Tom Knight.
Ngluwihi skala wektu, wiwit wiwitane masyarakat pertanian, manungsa wis nyaring lan njaga sipat-sipat kewan lan tanduran sing dikarepake liwat kawin silang lan seleksi sing dawa. Biologi sintetis diwiwiti langsung saka tingkat genetik kanggo ngasilake sipat-sipat sing dikarepake manungsa. Saiki, para ilmuwan wis nggunakake teknologi CRISPR kanggo nandur pari ing laboratorium.
Salah sawijining panitia konferensi, Pendiri Qiji, Lu Qi, ngendika ing video pambuka manawa bioteknologi bisa nggawa owah-owahan gedhe ing jagad kaya teknologi Internet sadurunge. Iki koyone ngonfirmasi manawa CEO Internet kabeh nuduhake minat ing ilmu urip nalika mundur.
Para petinggi internet kabeh padha nggatekake. Apa tren bisnis ilmu hayati pungkasane bakal teka?
Tom Knight (pisanan saka kiwa) lan papat pangadeg Ginkgo Bioworks liyane | Ginkgo Bioworks
Nalika nedha awan, aku krungu kabar: Unilever tanggal 2 September ngumumake yen bakal nandur modal 1 milyar euro kanggo mungkasi panggunaan bahan bakar fosil ing bahan mentah produk resik ing taun 2030.
Sajrone 10 taun, produk deterjen, bubuk cuci, lan sabun sing diprodhuksi dening Procter & Gamble bakal mboko sithik nggunakake bahan mentah tanduran utawa teknologi penangkap karbon. Perusahaan kasebut uga nyisihake 1 milyar euro liyane kanggo nyiyapake dana kanggo dana riset babagan bioteknologi, karbon dioksida, lan teknologi liyane kanggo nyuda emisi karbon.
Wong-wong sing ngandhani kabar iki, kaya aku sing krungu kabar kasebut, rada kaget karo watesan wektu sing kurang saka 10 taun: Apa riset lan pangembangan teknologi nganti produksi massal bakal bisa diwujudake kanthi cepet banget?
Nanging muga-muga wae bakal dadi nyata.
Wektu kiriman: 31 Desember 2021