Móilíní teleportáilte, géanóm saincheaptha, agus nuálaíochtaí eile a chuirfidh na gealltanais is mó sa teicneolaíocht i gcrích.

Tá an bhitheolaíocht shintéiseach - rudaí a dhéanamh ó chomhpháirteanna bitheolaíocha ó thús deireadh - faoi bhláth le blianta fada. Ach anois, tá feabhsuithe ar theicneolaíocht seicheamhú agus sintéis DNA ag tabhairt ar bhitheolaithe sintéiseacha tograí níos mó, níos treise agus níos sochreidte a dhéanamh chun cuid de na fadhbanna is mó atá ag an gcine daonna a réiteach.

D'úsáid cuideachtaí cógaisíochta, fuinnimh agus talmhaíochta innealtóireacht ghéiniteach den chuid is mó chun móilíní atá deacair a thógáil a mhonarú. Sa lá atá inniu ann, áfach, tá bitheolaíocht shintéiseach réidh le go leor rudaí a chruthú nach mbeifí in ann murach sin in iarratais chomh héagsúil le leasachán plandaí, teicstílí agus stóráil sonraí digiteacha.

“Sílim go mbeidh DNA ar an ábhar is tábhachtaí sa 21ú haois,” a deir Emily Leproust, POF Twist Bioscience, a dhéanann snáitheanna DNA saincheaptha is féidir a úsáid chun críocha éagsúla, lena n-áirítear stóráil sonraí ultra-dlúth. “Bhain an chéid seo caite le ríomhairí, agus anois táimid ag dul isteach i ré na bitheolaíochta."

Chuir Google, Amazon, Procter & Gamble, Apple, agus IKEA ionadaithe chuig comhdháil SynBioBeta 7.0 le déanaí i San Francisco. “Tá na cuideachtaí seo go léir nach mbeifeá ag súil leo a fheiceáil ag comhdháil bhitheolaíochta sintéiseach ag clamáil anois chun déileálacha, comhpháirtíochtaí a dhéanamh, chun iad a chomhtháthú sa tionscal nua seo,” a deir comhbhunaitheoir SynBioBeta, John Cumbers.

“Má smaoiníonn tú siar ar na 1960idí, nuair nach raibh muid ach ag cumadh an trasraitheora agus ansin ag dul trí stair Silicon Valley, an micreaphróiseálaí, an tIdirlíon, an Gréasán - anois tá 25 faoin gcéad den gheilleagar ar fud an domhain tógtha ar an teicneolaíocht sin,” Cumbers a deir. “Tá sé deacair an amlíne a rá, ach abair sna 25 bliana amach romhainn, is cinnte go mbeidh an stoc bitheolaíochta agus an méid luacha a thógfar air níos mó ná 25 faoin gcéad den gheilleagar ar fud an domhain."

Mar sin, cad é an fuss faoi? Seo sé cinn de na treochtaí agus na forbairtí ar fiú féachaint orthu sna blianta amach romhainn:

Foinse mhór truaillithe uisce agus fadhb chomhshaoil ​​leanúnach is ea rith chun srutha ó leasacháin nítrigine. Cad a tharlódh mura mbeadh orainn an oiread leasacháin a chur i bhfeidhm?

Déanann plandaí áirithe, cosúil le piseanna agus pónairí soighe, a leasachán féin - nó níos mó go dtí an pointe, déanann miocróib a mbíonn rath orthu ar na plandaí sin dóibh tríd an nítrigin atá san aer san ithir a “shocrú”. Ní dhéanann na baictéir sin go maith ar bharra coitianta eile, mar sin déanfaidh bitheolaithe sintéiseacha iarracht cinn a dhéanamh. Tá tosaithe darb ainm Ginkgo Bioworks agus an fathach ceimiceach Bayer ag cur $ 100 milliún i gcomhpháirtíocht chun orgánaigh shintéiseacha a sholáthar a sholáthraíonn nítrigin do fhréamhacha plandaí, ag laghdú an ghá le leasacháin. Idir an dá linn, tá Pivot Bio ag iarraidh cur le cumas socraithe nítrigine miocróib. “Is é an rud ba mhaith le gach duine sa réimse a fheiceáil le miocróib ná bealach inathnuaite agus inbhuanaithe chun an leasachán sin a tháirgeadh,” a deir Karsten Temme, POF Pivot Bio. "Bhí sé i ndáiríre mar chuspóir fadtéarmach, neamh-inúsáidte don réimse."

Is féidir le víreas fliú scaipeadh ar fud an domhain laistigh de laethanta, ach de ghnáth bíonn vacsaíní fliú i bhfad taobh thiar de chineálacha nua. Chun vacsaín nua a dhéanamh, ní mór do thaighdeoirí an brú atá ag teacht chun cinn a aimsiú, é a chur i mbosca, agus a sheoladh chuig cuideachta forbartha vacsaíní, a instealladh na cáithníní víreasacha in uibheacha sicín chun méideanna móra antasubstaintí a ghiniúint agus ansin iad a phacáistiú mar vacsaíní. Tógann an próiseas iomlán mí ar a laghad, níos faide go minic. Ach cad a tharlódh dá bhféadfadh forbróirí vacsaíní an t-am taistil a laghdú trí DNA víreasach a sheoladh chomh furasta agus ríomhphost a sheoladh?

Thosaigh cuideachta Craig Venter, Synthetic Genomics, ag peddling an BioXP le déanaí, meaisín atá in ann sonraí seicheamh digiteacha a “phriontáil amach” mar shnáitheanna DNA nó RNA agus iad a chur i mbaictéir. Tá trealamh comhábhar saincheaptha fós ag teastáil ó ghéinte a phriontáil le meaisíní BioXP - ní bheadh ​​na ceimiceáin cheart ag an gcuid is mó de shaotharlanna bith-láimhe, mar sin ordaíonn taighdeoirí tacair comhábhar ó Ghéanómaíocht Shintéiseach roimh ré. Ach d’fhéadfadh go mbeadh incarnations níos déanaí de thiontairí bitheolaíocha-go-digiteacha in ann víris iomlána a athchruthú ó shonraí digiteacha a sheoltar mar cheangaltáin ríomhphoist. Tá sé cosúil le móilíní teleportála.

Tá meas ag leas-uachtarán na teicneolaíochta DNA ar Ghéanómaíocht Shintéiseach, Dan Gibson, ar thodhchaí ina mbeidh tiontairí digiteacha go bitheolaíocha coitianta in ospidéil, rud a ligfidh do dhochtúirí cógais shaincheaptha d’othair a “phriontáil amach”. “Níl ann ach réimse leathan feidhmchlár: cógais, bithcheimiceáin, bithbhreoslaí,” a deir sé. "Níl i ndáiríre i DNA ach tús a chur le haon rud le sruth ón RNA go próitéin go géanóm baictéarach iomlán."

Agus comhdháil SynBioBeta á eagrú, thug Cumbers faoi deara téama comónta i gcuideachtaí na núíosach: bia. Go sonrach, leaganacha sintéiseacha de tháirgí ainmhithe atá saibhir i próitéin.

Tá an smaoineamh maidir le feoil agus déiríocht a fhástar sa saotharlann thart le blianta, ach in 2017 tháinig méadú mór ar mhaoiniú do chuideachtaí bia synbio atá ag déanamh táirgí talmhaíochta ó chealla agus miocróib. Tá na cuideachtaí seo geallta go bhféadfaidís freastal ar éileamh skyrocketing an domhain ar fheoil, uibheacha, iasc agus cáis ar bhealach inbhuanaithe agus brabúsach. Cé go bhfuil cuideachtaí mar Memphis Meats agus Finless Foods ag forbairt feola saotharlainne lena gcaitheamh ag an duine, tá cuideachtaí eile ag obair i dtreo feirmeacha éisc a dhéanamh níos inbhuanaithe agus na héisc iontu a bheith níos sláintiúla. Tá microsynbiotix ag innealtóireacht algaí go géiniteach chun vacsaíní inite a dhéanamh chun iasc feirme a chosaint.

Is gnách linn gorm ár jeans a ghlacadh go deonach, ach ní magadh iad na ruaimeanna tionsclaíocha a imbue éadaí mais-tháirgthe lena dath. Is minic go mbíonn fadhbanna scamhóg ag oibrithe a ionanálann múch lí, agus tá plandaí teicstíle ar cheann de na príomhfhoinsí truaillithe uisce ar fud an domhain.

Mar sin féin, feiceann an dearthóir Natsai Chieza réiteach féideartha sna stains ildaite a fhágann miocróib. Úsáideann sí cultúir baictéaracha chun scaifeanna a dhathú i bpatrúin ildaite. Ina ról reatha mar dhearthóir cónaithe ag Ginkgo Bioworks, tá sí ag obair le heolaithe chun bealaí a aimsiú chun an próiseas a mhéadú.

Amach anseo, féadfar orgánaigh shintéiseacha a fhite isteach i bhfabraic ár gcuid éadaí. Úsáideann fiontar ar a dtugtar bioLogic, faoi stiúir Lining Yao agus atá lonnaithe ag MIT Media Lab, baictéir a leathnaíonn nuair a bhíonn taise acu chun fabraic a dhéanamh a imoibríonn le allas trí “gaothairí” a oscailt san fhabraic.

Tá foireann uirlisí teoranta ag bitheolaithe sintéiseacha a bhíonn ag tincéireacht le baictéir. De ghnáth oibríonn siad leis an mbaictéar E. coli. Más mian leat géine a aistrítear go próitéin, clónáil é agus cuir in E. coli é mar a théann an loighic thraidisiúnta. Is é E. coli an speiceas a dtógtar trealamh saotharlainne lena láimhseáil. Ach cad a tharlaíonn mura ngabhann an géine ar mhaith leat a chur le hinnealra géiniteach E. coli? D’fhéadfadh go n-oibreodh an géine níos fearr in orgánach difriúil.

Dá bhféadfadh bitheolaithe sintéiseacha leas a bhaint as buanna nádúrtha níos mó speiceas, d’fhéadfaidís bithghníomhaíochtaí a fhás le táirgeacht níos airde ná E.coli, agus d’fhéadfadh go leor táirgí bitheolaíochta sintéiseacha nua teacht chun cinn, a deir Sarah Richardson, comhbhunaitheoir MicroByre. Chun é a dhéanamh níos éasca d’eolaithe speicis eile baictéar a ionramháil, tá MicroByre ag forbairt trealamh saotharlainne ar féidir leis miocróib eile a óstáil. “Timpiste staire atá ann i ndáiríre gurb é [E.coli] an ceann ar dhírigh muid air,” a deir sí. "Tharraing muid amach as ár gcnapáin é."

Rud amháin is ea géinte na mbaictéar a mhúchadh. Cad a d’fhéadfá a dhéanamh trí bhaictéir a chlárú - nó orgánaigh níos casta - go hiomlán ón tús?

Is í an cheist mhór sin ná Genome Project-write (GP-write) a thiomáint, obair leantach ar an Tionscadal Géanóma Daonna. Tá a gceannairí ag súil go ndéanfaidh géanóm a scaradh óna chéile agus cinn nua a scríobh a dtuiscint ar bhitheolaíocht a dhoimhniú agus bunús a sholáthar do theicneolaíochtaí amach anseo. D’fhéadfadh siad géanóm giosta a shintéisiú faoi dheireadh na bliana.

Faoi láthair, ní féidir ach dornán de shaotharlanna synbio mionlach géanóm baictéarach iomlán a scríobh, ach is é aidhm GP-write scríbhneoireacht géine a dhéanamh níos saoire agus níos inrochtana. Is é an aidhm atá luaite acu costas na scríbhneoireachta géanóm a laghdú go dtí níos lú ná an míleú cuid den chostas a chosnaíonn sé inniu.

Tá an tIonad Feabhais neamhbhrabúis sa Bhitheolaíocht Shintéiseach ag comhordú na hoibre, faoi stiúir Jef Boeke ó NYU; Eaglais George Harvard; Andrew Hessel ó Autodesk; agus Nancy J Kelley, iar-stiúrthóir feidhmiúcháin bunaitheach an New York Genome Center. Tá cúpla tionscadal píolótach ag éirí as an talamh, lena n-áirítear iarracht cealla daonna a chruthú (i miasa petri) a fhéadann na vitimíní agus na cothaithigh riachtanacha go léir a dhéanamh iad féin. Tá roinnt grúpaí laistigh de GP-write dírithe ar shaincheisteanna teicneolaíochta mar conas snáithe DNA de fhad crómasóim a chur le chéile. Tá daoine eile dírithe ar fhor-rochtain phoiblí agus bealaí a aimsiú chun níos mó daoine a áireamh sna comhráite bitheiticiúla a bhaineann le hinnealtóireacht géanóm.

Deir Kelley go bhfuil dearcadh an phobail ar innealtóireacht ghéine i measc na gconstaicí is mó atá ag an tionscnamh. “Nuair a bhíonn daoine ag smaoineamh ar innealtóireacht nó sintéis an ghéanóim dhaonna, léimfidh siad láithreach chuig Domhan Nua Cróga de leanaí dearthóra,” a deir sí. "Ní shin an áit a bhfuil an tionscadal seo ag dul." Deir sí freisin go gcuirfidh oibriú i gcealla daonna - ach ní i ndaoine iarbhír - “an comhrá eiticiúil agus sóisialta chun cinn faoin gcaoi ar mhaith linn na teicneolaíochtaí seo a úsáid.”