Sinabi ng Biotech na Magagawa Nito ang Buhay Upang Gumawa ng Bagong Bagay. Totoo ba yan?

Ang mga tao ay mahilig magsabi sa mga bagay kung ano ang dapat gawin. Anumang bagay na maaari naming itatag, mahulaan, at kontrolin — mula sa mga computer hanggang sa mga pabrika — maaari naming i-program upang makakuha ng maaasahan, kapaki-pakinabang na mga resulta. Ang biotechnology ay naging matured hanggang sa punto kung saan ang mga siyentipiko ay lalong nagtuturing ng mga buhay na selula bilang programmable, ngunit hindi lahat ay sumasang-ayon sa paggamit ng terminong iyon. Sa pamamagitan ng pag-iisip at pag-edit ng kanilang mga gene upang lumikha ng lahat ng uri ng kapaki-pakinabang na mga bagong produkto, molekula, kemikal at materyales sa sukat, ang mga pinuno sa larangang ito ng synthetic na biology ay nangangako na sa panimula ay muling iimbento ang paraan ng paggawa natin ng mga bagay, na hinihimok ng mga bago at umuusbong na mga diskarte para sa pag-edit ng DNA at ang tila walang limitasyong produktibong potensyal ng biology.

Mga kumpanya tulad ng Zymergen, AmyrisAMRS
, at Gingko Bioworks ang ilan sa mga nagsusulong ng konseptong ito, na naging pangunahing prinsipyo ng marami sa biotech. "Ang pangunahing ideya sa likod ng sintetikong biology ay ang biology ay pangunahing naa-program, dahil ito ay tumatakbo sa digital code sa anyo ng DNA," sabi ni Jason Kelly, CEO ng Gingko Bioworks, sa isang kamakailang kumperensya. “Kung marunong kang magbasa at magsulat ng code, at mayroon kang makina na magpapatakbo nito — na tinatawag naming cell — programming iyon.”

Ang mga nabubuhay na bagay, mula sa pinakasimpleng mga selula hanggang sa mga kumplikadong organismo, ay nai-industriyal na. Ang pagsasaka ng mga hayop ay isang malinaw na halimbawa, o mga yeast, na itinapon sa mga naglalakihang vats kung saan gumagawa ang mga ito ng mahahalagang kemikal tulad ng citric acid sa malawak na kaliskis. Ngunit paano kung ang mga gene ng yeast na iyon ay maaaring i-edit upang makagawa sila, halimbawa, ng isang mahalagang mineral, o isang molekulang kapaki-pakinabang sa parmasyutiko? Paano kung ang mga selula ng isang baka ay maaaring muling i-code upang makagawa ng patuloy na supply ng purong filet mignon?

Ang imahinasyon ay maaaring tumakbo nang ligaw sa ideyang ito: ipasok ang tamang mga tagubilin sa isang cell - o bilyun-bilyon sa mga ito - at gumawa ng mga bagong kemikal o hindi nakakalason na tina, naglilinis ng tubig, gumawa ng mas mahusay. mga bioreactors, sino pa ang nakakaalam. Para sa lahat ng kaguluhan at pangako, habang ang mga ideya at pamamaraan na ito ay nagiging mas malawak at sopistikado, ang hindi pagkakasundo ay umuusbong din sa tanong na: Maaari ba tayong Talaga mag-claim sa buhay ng program tulad ng software? dapat tayo? At ano ang ibig sabihin nito?

Sa ilan, ang programming biology ay nag-aalok ng pagkakataon na magbigay ng walang kapantay na materyal at kasaganaan ng ekonomiya para sa buong planeta, habang pinapahusay din ang ating tungkulin bilang mga tagapangasiwa ng Spaceship Earth, na nagbibigay sa atin ng mas kaunting dahilan upang maghukay ng mga fossil fuel o gumawa ng mga nakakalason na kemikal upang gawin ang mga bagay na kailangan natin. at pag-ibig. Itinuturing ng iba na ang buong paniwala ay higit pa sa isang maling pagkakatulad, maging isang kontraproduktibong mischaracterization na nanganganib na ituring ang buhay bilang isang bagay na hindi gaanong masalimuot at misteryoso kaysa sa totoo. Ang pagbabago ng klima ay isa lamang halimbawa kung paano tayo maaaring mailigaw ng gayong mga saloobin. Gaya ng kadalasang nangyayari, makikita ang insight sa mga puwang sa pagitan ng mga puntong ito ng pananaw.

Ang 'Black Box' ng Biology

Sa kamakailang kasaysayan, marami nang natutunan ang mga tao tungkol sa panloob na paggana ng mga buhay na selula. Naghahanap na ngayon ang industriya na magpabago sa pamamagitan ng direktang pakikipag-ugnayan sa mga panloob na gawaing ito, paglalapat ng lohika ng pagtutuos sa pamamagitan ng paggamit ng makapangyarihang bagong mga tool tulad ng CRISPR upang i-edit ang mga indibidwal na gene. Ang pag-unawa ng tao sa mga buhay na sistema na na-unlock ng mga teknolohiyang ito para sa atin ay nasa simula pa lamang, ngunit ginagamit na ang mga ito sa produktibong paggamit. Ang teknolohiya ng mRNA sa likod ng COVID-19, halimbawa, ay nagpapatibay ng kaligtasan sa sakit sa pamamagitan ng direktang muling pagsusulat ng mga tagubilin ng mga cell para sa paggawa ng mga protina. Kung hindi programming iyon, ano is ito?

Ang susi sa ideya ng programming biology ay ang katotohanan na ang mga buhay na sistema ay tumatakbo sa code, DNA, na sa halip na mga one at zero ay binibigyang-kahulugan natin bilang A's, C's, T's, at G's. Ito ay isang wika na nababasa ng mga tao at natututo pa ngang magsulat, ngunit hindi pa natin ito magagawa nang matatas. Sa paraan ng pagkakatulad, maaari tayong gumamit ng mga salita at maikling parirala, ngunit hindi buong pangungusap, pabayaan ang mga talata, o mga kabanata. Ang pagpapalit lamang ng isang letra sa isang genetic sequence ay maaaring magbunga ng mga resulta na mabuti, masama, o hindi matukoy, at kadalasan ang resulta ay hindi sumusunod sa mga lohikal na inaasahan.

Halos wala sa mga ito ang totoo sa computer code, na nauunawaan ng mga tao sa isang pangunahing antas dahil, mabuti, naimbento namin ito. Ang ilan ay nangangatwiran na, sa kadahilanang ito, hinding-hindi talaga natin mai-program ang biology sa isang makabuluhang kahulugan. Anuman ang mga hakbang na gagawin natin upang makontrol ito, ipinaaalala nila sa atin, "nakahanap ng paraan ang buhay” para sirain o sirain ang mga kahon na itinayo natin sa paligid nila (hindi palaging sa ganoong dramatikong epekto gaya ng Jurassic Park). Sa digital programming, ang predictability ay susi. Walang gaanong gamit para sa isang spreadsheet app na hindi inaasahang nagbabago ng halaga ng numero paminsan-minsan. Ngunit isang bagay ang masasabi nating sigurado tungkol sa buhay ay ito nga hindi mahuhulaan. Sa katunayan, ang ebolusyon ay pinalakas ng hindi mahuhulaan, ang genetic mutation na nag-ambag ng marami sa nakasisilaw na iba't ibang buhay sa Earth.

Kasabay nito, regular kaming nagtatayo at gumagamit ng mga kumplikadong sistema na may limitadong kakayahang mahulaan. Ang mga eroplano, mga sistema ng trapiko, mga network ng computer, lahat ay binubuo ng napakaraming mas maliliit, mahuhulaan na mga bahagi na ang kanilang pag-uugali ay mahuhulaan lamang hanggang sa isang punto, palaging may kakayahang gumawa ng isang bagay na walang nakikitang darating. Para sa sinumang hindi nakakaalam ng mga panloob na gawain nito, kahit na ang isang perpektong binuong computer ay maaaring tawaging 'black box': alam natin kung ano ang pumapasok at kung ano ang lumalabas, nang hindi nauunawaan kung ano ang nangyayari sa loob. Isang bagay na katulad ang masasabi sa kasalukuyang kaugnayan sa biology.

Malabo na Logic

Sa kabutihang-palad para sa biotechnology, ang landas tungo sa pag-unlad ay maaaring hindi nangangailangan ng kumpletong kaalaman sa code ng buhay. Ang mas malalim na kaalaman at kakayahan ay maaaring matamo ng nakayakap ang hindi maiiwasang mga margin ng misteryo na nagmumula sa pagtatrabaho sa mga buhay na sistema. Ang pagpapakain ng bagong genetic code sa isang cell na may inaasahang resulta, habang bukas din sa hindi inaasahan, ay maaaring tawaging programming, o marahil ay pag-udyok, na nagtatanong sa kalikasan mismo. Bagama't maaaring hindi ito maaasahan o mahusay gaya ng pag-draft ng code para sa isang computer program, ang kabaligtaran nito ay ang mga sagot ay kadalasang nakakagulat, at kung minsan ay nauugnay sa mga tanong na hindi man lang naitanong. Ganyan nangyayari ang pagbabago, at itinatakda nito ang biology bukod sa anumang iba pang 'programmable' na domain sa ilang kapana-panabik na paraan.

Sa industriya, walang karangyaan sa paghihintay para sa ganap na pagkaunawa sa mga kumplikadong sistema na pinangarap ng ebolusyon sa nakalipas na apat na bilyong taon bago sila magamit. Ang pangangailangang maabot ang mga milestone at maghatid ng mga kapaki-pakinabang, nasusukat, at sa huli ay mabibiling produkto ay walang pagpipilian maliban sa hanapin ang pinakadirektang landas patungo sa pinakamahusay at pinakakapaki-pakinabang na mga resulta. Ang pagtanggap sa realidad ng pagtatrabaho nang may unpredictability ay nangangahulugan ng pagbuo kadalasan predictable system na kayang tiisin ang maraming hindi inaasahang — ngunit kadalasang kapaki-pakinabang — na pag-uugali ng kalikasan. Kapag ang mga prosesong iyon ay nasa larangan ng repeatability na tinanggap ng tradisyonal na pagkalkula o mga proseso ng pagmamanupaktura, nagiging hindi gaanong mahalaga ang pagkakaiba.

Ang pagiging kumplikado ng biology ay dahilan para sa pagpapakumbaba, ngunit din ng sigasig. Mayroong isang pagkakataon sa biotechnology upang matuto at kahit na gamitin ang mga proseso at kakayahan na hindi kailanman maiimbento ng sinuman, pabayaan ang ganap na maunawaan. Hindi namin inimbento ang manok, halimbawa, at tiyak na hindi namin nauunawaan ang lahat ng gumaganang bahagi nito, kung ano ang nasa isip nito kapag pinapakain namin sila, o kung ano ang hanay ng mga kaganapan na nagko-convert ng mga butil sa isang itlog na maaaring makagawa ng isang buong bagong manok. Ngunit nag-aalok sila sa amin ng napakaraming halaga, mapagkakatiwalaan at sa sukat, na maaari rin silang ituring na advanced na teknolohiya. Ang tanong kung ang pag-edit ng gene at pag-coding ng mga living system ay katumbas ng 'programming', kung gayon, ay higit na semantiko. Pangalawa rin ito sa totoong tanong: ano ang gagawin sa mga bago at patuloy na pagpapabuti ng mga kakayahan na ito? Sa pagsisikap na maunawaan ang mga pangunahing gawain ng biology, hangga't naghahanap tayo ng mga paraan ng pagpapabuti ng ating kalidad ng buhay at kalusugan ng planeta, hindi dapat mahalaga kung anong salita ang ginagamit natin upang ilarawan ito.