Biotech, Hayatı Yeni Şeyler Yapmak İçin Programlayabileceğini Söylüyor. Bu doğru mu?

İnsanlar bir şeylere ne yapacaklarını söylemeyi severler. Bilgisayarlardan fabrikalara kadar kurabileceğimiz, tahmin edebileceğimiz ve kontrol edebileceğimiz her şeyi güvenilir ve faydalı sonuçlar elde etmek için programlayabiliriz. Biyoteknoloji, bilim adamlarının canlı hücreleri programlanabilir olarak giderek daha fazla gördüğü noktaya kadar olgunlaştı, ancak herkes bu terimi kullanma konusunda hemfikir değil. Bu sentetik biyoloji alanındaki liderler, her türlü kullanışlı yeni ürünler, moleküller, kimyasallar ve materyaller yaratmak için genlerini kurcalayarak ve düzenleyerek, DNA'yı düzenlemek için yeni ve gelişmekte olan teknikler tarafından yönlendirilen şeyleri yapma şeklimizi temelden yeniden icat etmeye söz veriyorlar. ve biyolojinin görünüşte sınırsız üretken potansiyeli.

Zymergen, Amyris gibi şirketlerOSOS
ve Gingko Bioworks, birçok biyoteknoloji arasında temel bir ilke haline gelen bu konsepti geliştirenlerden bazılarıdır. "Sentetik biyolojinin arkasındaki temel fikir, biyolojinin temelde programlanabilir olmasıdır, çünkü DNA biçimindeki dijital kod üzerinde çalışır." dedi Jason Kelly, Gingko Bioworks CEO'su, yakın tarihli bir konferansta. "Kod okuyup yazabiliyorsanız ve onu çalıştıracak bir makineniz varsa - buna hücre diyoruz - bu programlamadır."

En basit hücrelerden karmaşık organizmalara kadar canlılar zaten sanayileşmiştir. Hayvansal tarım, sitrik asit gibi temel kimyasalları geniş ölçeklerde ürettikleri devasa fıçılara atılan mayalar veya bariz bir örnektir. Peki ya bu mayaların genleri düzenlenerek, örneğin değerli bir mineral ya da farmasötik açıdan faydalı bir molekül üretilebilseydi? Ya bir ineğin hücreleri, sürekli bir saf fileto mignon kaynağı üretmek için yeniden kodlanabilseydi?

Hayal gücü bu fikirle çılgına dönebilir: bir hücreye - veya milyarlarcasına - doğru talimatları besleyin ve yeni kimyasallar veya toksik olmayan boyalar üretin, suyu arıtın, daha verimli hale getirin. biyoreaktörler, kim bilir daha neler. Tüm heyecan ve vaatlere rağmen, bu fikirler ve teknikler daha yaygın ve karmaşık hale geldikçe, şu soru üzerinde de anlaşmazlıklar ortaya çıkıyor: Yapabilir miyiz? Gerçekten mi hayatı bir yazılım gibi programladığını mı iddia ediyorsun? Yapmalı mıyız? Ve bu ne anlama geliyor?

Bazılarına göre, programlama biyolojisi, tüm gezegen için emsalsiz malzeme ve ekonomik bolluk sağlama fırsatı sunarken, aynı zamanda Uzay Gemisi Dünya'nın vekilharçları olarak rolümüzü geliştirerek, bize fosil yakıtları çıkarmak veya ihtiyacımız olan şeyleri üretmek için zehirli kimyasallar üretmek için daha az neden sağlar. ve aşk. Diğerleri, tüm kavramı hatalı bir analojiden biraz daha fazlası, hatta yaşamı gerçekte olduğundan çok daha az karmaşık ve gizemli bir şey olarak görme riskini taşıyan verimsiz bir yanlış tanımlama olarak görüyor. İklim değişikliği, bu tür tutumların bizi nasıl yoldan çıkarabileceğinin sadece bir örneğidir. Çoğu zaman olduğu gibi, bu bakış açıları arasındaki boşluklarda içgörü bulunabilir.

Biyolojinin 'Kara Kutusu'

Yakın tarihte, insanlar canlı hücrelerin iç işleyişi hakkında çok şey öğrendiler. Endüstri şimdi, bu iç işleyişlerle doğrudan etkileşim kurarak, güçlü yeni teknolojiler kullanarak hesaplama mantığını uygulayarak yenilik yapmak istiyor. CRISPR gibi araçlar bireysel genleri düzenlemek için. Bu teknolojilerin bizim için açtığı canlı sistemlere ilişkin insan anlayışı, henüz emekleme aşamasındadır, ancak bunlar şimdiden verimli bir şekilde kullanılmaya başlanmıştır. bu mRNA teknolojisi Örneğin, COVID-19'un arkasında, hücrelerin protein üretme talimatlarını doğrudan yeniden yazarak bağışıklığı güçlendirir. Bu programlama değilse, ne is bunu?

Biyolojiyi programlama fikrinin anahtarı, canlı sistemlerin birler ve sıfırlar yerine A'lar, C'ler, T'ler ve G'ler olarak yorumladığımız kod, DNA üzerinde çalıştığı gerçeğidir. İnsanların okuyabildiği ve hatta yazmayı öğrendiği bir dil ama henüz bunu akıcı bir şekilde yapamıyoruz. Benzetme yoluyla, paragraflar veya bölümler şöyle dursun, kelimeler ve kısa ifadelerle çalışabiliriz, ancak tam cümlelerle çalışamayız. Genetik bir dizide sadece bir harfi değiştirmek, iyi, kötü veya saptanamayan sonuçlar doğurabilir ve sonuç çoğu zaman mantıksal beklentileri takip etmez.

Bunların neredeyse hiçbiri, insanların temel düzeyde anladığı bilgisayar kodu için geçerli değil çünkü onu biz icat ettik. Bazıları, bu nedenle biyolojiyi hiçbir zaman anlamlı bir şekilde programlayamayacağımızı iddia ediyor. Kontrol altına almak için ne gibi önlemler alırsak alalım, bize şunu hatırlatıyorlar:hayat bir yol buluretraflarına kurduğumuz kutuların altını oymak veya onlardan kurtulmak için (her zaman Jurassic Park kadar dramatik bir etki yaratmaz). Dijital programlamada öngörülebilirlik anahtardır. Her seferinde bir sayı değerini beklenmedik bir şekilde değiştiren bir elektronik tablo uygulamasının çok az faydası vardır. Yine de hayat hakkında kesin olarak söyleyebileceğimiz bir şey, onun değil tahmin edilebilir. Aslında evrim, öngörülemezlikten güç alır; genetik mutasyon, Dünya'daki göz kamaştırıcı yaşam çeşitliliğinin çoğuna katkıda bulunmuştur.

Aynı zamanda, önemli ölçüde sınırlı öngörülebilirliğe sahip karmaşık sistemleri düzenli olarak oluşturuyor ve kullanıyoruz. Uçaklar, trafik sistemleri, bilgisayar ağları, hepsi o kadar küçük, öngörülebilir parçalardan oluşur ki davranışları yalnızca bir noktaya kadar öngörülebilir, her zaman kimsenin görmediği bir şeyi yapabilir. İç işleyişini bilmeyen biri için, mükemmel bir şekilde oluşturulmuş bir bilgisayara bile 'kara kutu' denebilir: İçeride ne olduğunu anlamadan neyin içeri girip neyin çıktığını biliyoruz. Biyoloji ile mevcut ilişki için de benzer bir şey söylenebilir.

Bulanık mantık

Neyse ki biyoteknoloji için ilerlemeye giden yol, yaşam kodunun tam olarak kavranmasını gerektirmeyebilir. Daha derin bilgi ve yetenekler şu şekilde elde edilebilir: kucaklama canlı sistemlerle çalışmaktan kaynaklanan kaçınılmaz gizem marjları. Beklenen bir sonuçla bir hücreye yeni genetik kod beslemek, aynı zamanda beklenmeyene açık olmak, doğanın kendisine bir soru sormak, programlama veya belki de kışkırtma olarak adlandırılabilir. Bu, bir bilgisayar programı için kod yazmak kadar güvenilir veya verimli olmasa da, iyi tarafı, yanıtların genellikle şaşırtıcı olması ve bazen sorulmamış sorularla ilgili olmasıdır. İnovasyon böyle gerçekleşir ve biyolojiyi bazı heyecan verici yönlerden diğer 'programlanabilir' alanlardan ayırır.

Endüstride, evrimin son dört milyar yılda hayalini kurduğu karmaşık sistemleri kullanıma sokmadan önce tam olarak kavramayı bekleme lüksü yoktur. Kilometre taşlarına ulaşma ve faydalı, ölçeklenebilir ve nihai olarak pazarlanabilir ürünler sunma zorunluluğu, en iyi ve en faydalı sonuçlara giden en doğrudan yolu bulmaktan başka seçenek bırakmaz. Öngörülemezlikle çalışmanın gerçekliğini kabul etmek, inşa etmek demektir. çoğunlukla doğanın pek çok beklenmedik - ama genellikle yararlı - davranışını tolere edebilen öngörülebilir sistemler. Bu süreçler, geleneksel hesaplama veya üretim süreçleri tarafından kabul edilen tekrarlanabilirlik alanı içinde olduğunda, ayrım daha az önemli hale gelir.

The biyolojinin karmaşıklığı alçakgönüllülük, aynı zamanda coşku nedenidir. Biyoteknolojide, bırakın tam olarak anlamak şöyle dursun, hiç kimsenin icat edemediği süreçleri ve yetenekleri öğrenmek ve hatta kullanmak için bir fırsat var. Örneğin tavuğu biz icat etmedik ve kesinlikle tüm çalışan parçalarını, onları beslediğimizde aklından neler geçtiğini veya tahılları bir yumurtaya dönüştüren olaylar zincirinin neler olduğunu tam olarak üretebilecek bir şey anlamıyoruz. yeni tavuk. Ancak bize, güvenilir ve geniş ölçekte o kadar çok değer sunuyorlar ki, ileri teknoloji olarak da kabul edilebilirler. O halde, gen düzenleme ve canlı sistemleri kodlamanın 'programlama' anlamına gelip gelmediği sorusu büyük ölçüde anlambilimseldir. Aynı zamanda asıl soruya ikincil: Bu yeni ve sürekli gelişen yeteneklerle ne yapılacak? Biyolojinin temel işleyişini anlamaya çalışırken, yaşam kalitemizi ve gezegenin sağlığını iyileştirmenin yollarını bulduğumuz sürece, onu tanımlamak için hangi kelimeyi kullandığımızın gerçekten önemi olmamalı.