Biotech вели дека може да го програмира животот за да направи нови работи. Дали е тоа вистина?

Луѓето сакаат да кажуваат работи што да прават. Сè што можеме да воспоставиме, предвидиме и контролираме - од компјутери до фабрики - можеме да програмираме за да добиеме сигурни, корисни резултати. Биотехнологијата созреа до точка каде што научниците сè повеќе ги сметаат живите клетки за програмибилни, но не сите се согласуваат со користењето на тој термин. Преку мешање и уредување на нивните гени за да се создадат сите видови корисни нови производи, молекули, хемикалии и материјали во обем, лидерите во ова поле на синтетичката биологија ветуваат дека фундаментално ќе го обноват начинот на кој ги правиме работите, поттикнати од новите и новите техники за уредување на ДНК. и навидум неограничениот продуктивен потенцијал на биологијата.

Компании како Zymergen, AmyrisАМРС
, и Gingko Bioworks се некои од оние кои го унапредуваат овој концепт, кој стана основен принцип меѓу многуте во биотехнологијата. „Основната идеја зад синтетичката биологија е дека биологијата е фундаментално програмабилна, бидејќи работи на дигитален код во форма на ДНК“. изјави Џејсон Кели, извршен директор на Gingko Bioworks, на неодамнешната конференција. „Ако можете да читате и пишувате код, а имате машина што ќе го работи - што ние ја нарекуваме ќелија - тоа е програмирање.

Живите суштества, од наједноставните клетки па сè до сложените организми, веќе се индустријализирани. Земјоделството на животните е очигледен пример, или квасците, кои се фрлаат во огромни тенџериња каде што произведуваат есенцијални хемикалии како лимонска киселина во огромни размери. Но, што ако гените на тие квасци би можеле да се уредуваат така што тие наместо да произведат, на пример, скапоцен минерал или фармацевтски корисна молекула? Што ако клетките на кравата би можеле повторно да се шифрираат за да создадат постојано снабдување со чист филе мињон?

Имагинацијата може да се разбуди со оваа идеја: внесете ги вистинските инструкции во ќелијата - или милијарди од нив - и произведувајте нови хемикалии или нетоксични бои, прочистете ја водата, направете поефикасно биореактори, којзнае што друго. И покрај сета возбуда и ветувања, како што овие идеи и техники стануваат се пораспространети и пософистицирани, несогласувањето се појавува и околу прашањето: Дали можеме навистина тврдат дека програмирате живот како софтвер? Треба ли? И што воопшто значи тоа?

За некои, програмската биологија нуди можност да обезбеди неспоредливо материјално и економско изобилство за целата планета, истовремено подобрувајќи ја нашата улога како стјуарди на вселенскиот брод Земја, давајќи ни помалку причини да ископуваме фосилни горива или да произведуваме отровни хемикалии за да ги произведеме работите што ни се потребни. и љубов. Други го гледаат целиот поим како нешто повеќе од погрешна аналогија, дури и контрапродуктивно погрешно карактеризирање што ризикува да го третира животот како нешто многу помалку сложено и мистериозно отколку што навистина е. Климатските промени се само еден пример за тоа како таквите ставови може да не одведат на заблуда. Како што често се случува, увидот може да се најде во просторите помеѓу овие гледишта.

„Црната кутија“ на биологијата

Во поновата историја, луѓето научиле многу за внатрешната работа на живите клетки. Индустријата сега бара да иновира со директно поврзување со овие внатрешни работи, применувајќи ја логиката на пресметување со користење на моќни нови алатки како CRISPR за уредување на поединечни гени. Човечкото разбирање на живите системи што ни ги отклучуваат овие технологии е сè уште во повој, но тие веќе се користат во продуктивна употреба. На mRNA технологија зад СОВИД-19, на пример, го поттикнува имунитетот со директно препишување на упатствата на клетките за производство на протеини. Ако тоа не е програмирање, што is тоа?

Клучно за идејата за програмската биологија е фактот дека живите системи работат на код, ДНК, кои наместо единици и нули ги толкуваме како A, C, T и G. Тоа е јазик што луѓето можат да го читаат, па дури и учат да пишуваат, но сè уште не можеме да го правиме тоа течно. По пат на аналогија, можеме да работиме со зборови и кратки фрази, но не со целосни реченици, а камоли со параграфи или поглавја. Промената на само една буква во генетската низа може да даде резултати кои се добри, лоши или незабележливи, а многу често исходот не ги следи логичните очекувања.

Речиси ништо од ова не е точно за компјутерскиот код, кој луѓето го разбираат на фундаментално ниво затоа што, добро, ние го измисливме. Некои тврдат дека, поради оваа причина, никогаш не можеме вистински да ја програмираме биологијата во смислена смисла. Без разлика какви мерки ќе преземеме за да го контролираме, тие не потсетуваат “животот наоѓа начин“ да ги поткопа или избие од кутиите што ги градиме околу нив (не секогаш со таков драматичен ефект како Паркот Јура). Во дигиталното програмирање, предвидливоста е клучна. Има малку корист за апликација за табеларни пресметки што неочекувано ја менува вредноста на бројот одвреме-навреме. Сепак, едно нешто што можеме со сигурност да кажеме за животот е дека тој е не предвидливи. Всушност, еволуцијата е поттикната од непредвидливоста, генетската мутација која придонела за голем дел од блескавата разновидност на животот на Земјата.

Во исто време, ние редовно градиме и користиме сложени системи со значително ограничена предвидливост. Авионите, сообраќајните системи, компјутерските мрежи, сите се составени од толку многу помали, предвидливи делови што нивното однесување е предвидливо само до одреден момент, секогаш способни да направат нешто што никој не гледа дека доаѓа. За секој кој не ја знае неговата внатрешна работа, дури и совршено конструираниот компјутер може да се нарече „црна кутија“: знаеме што влегува и што излегува, без да разбереме што се случува внатре. Нешто слично може да се каже за сегашната врска со биологијата.

Нејасна логика

За среќа за биотехнологијата, патот до напредок можеби нема да бара целосно разбирање на кодот на животот. Може да се постигне подлабоко знаење и способност со прегрнување неизбежните маргини на мистерија кои доаѓаат од работата со живи системи. Внесувањето на нов генетски код во клетка со очекуван резултат, а истовремено е отворено за неочекуваното, може да се нарече програмирање, или можеби поттикнување, поставување прашање на самата природа. Иако ова можеби не е толку веродостојно или ефикасно како изготвувањето код за компјутерска програма, предноста е што одговорите честопати се изненадувачки, а понекогаш се однесуваат на прашања што дури и не биле поставени. Така се случуваат иновациите и ја издвојуваат биологијата од кој било друг „програмабилен“ домен на некои возбудливи начини.

Во индустријата, не постои луксуз да се чека целосно разбирање на сложените системи за кои еволуцијата сонувала во последните четири милијарди години пред да бидат ставени во употреба. Императивот да се постигнат пресвртници и да се испорачаат корисни, скалабилни и на крајот пазарни производи не остава друга опција освен да се најде најдиректниот пат до најдобрите и најкорисните резултати. Прифаќањето на реалноста за работа со непредвидливост значи градење најчесто предвидливи системи кои можат да толерираат многу неочекувани - но често корисни - однесувања на природата. Штом тие процеси се во доменот на повторливост прифатена од традиционалните пресметковни или производствени процеси, разликата станува помалку важна.

на комплексноста на биологијата е причина за понизност, но и ентузијазам. Постои можност во биотехнологијата да научи, па дури и да ги искористи процесите и способностите што никој никогаш не би можел да ги измисли, а камоли целосно да ги разбере. Ние не го измисливме пилешкото, на пример, и секако не ги разбираме сите негови работни делови, што се случува во нејзиниот ум кога го храниме или каков синџир на настани ги претвора зрната во јајце што може да произведе цела ново пилешко. Но, тие ни нудат толку многу вредност, доверливо и во обем, што може да се сметаат за напредна технологија. Прашањето дали генското уредување и кодирање на живите системи значи „програмирање“, значи, во голема мера е семантичко. Тоа е исто така секундарно на вистинското прашање: што ќе се направи со овие нови и постојано подобрување на способностите? Во обидот да ги разбереме основните работи на биологијата, сè додека наоѓаме начини за подобрување на нашиот квалитет на живот и здравјето на планетата, не треба навистина да е важно каков збор користиме за да го опишеме.