Bioloģija spēlē spēles: baktērijas kļūst par taktiķiem

• Autors:
• Autors nosaukums

  Quantumrun Foresight
• Marts 14, 2024

Ieskata kopsavilkums

Zinātnieki ir izstrādājuši baktērijas, kas spēj iemācīties spēlēt tic-tac-toe, parādot dzīvu šūnu potenciālu veikt sarežģītus uzdevumus. Šis progress norāda uz nākotni, kurā bioloģiskās sistēmas varētu veikt funkcijas, kas līdzīgas elektroniskajām shēmām, piedāvājot jaunus viedo materiālu un skaitļošanas bioloģijas ceļus. Lai gan veselības aprūpē un lauksaimniecībā tie ir daudzsološi attiecībā uz personalizētu ārstēšanu un kultūraugu noturību, šie notikumi rosina arī diskusijas par ētiku, bioloģisko drošību un nepieciešamību pēc visaptverošiem normatīvajiem regulējumiem.

Bioloģija spēlē spēles kontekstā

Spānijas Nacionālās pētniecības padomes pētnieki 2022. gadā veiksmīgi modificēja E. coli baktēriju celmu, ļaujot tai ne tikai spēlēt, bet arī izcelties tic-tak-toe cīņā pret cilvēku pretiniekiem. Šī attīstība ir dziļāka izpēte, lai radītu bioloģiskas sistēmas, kas atdarina elektroniskos komponentus, jo īpaši tos, ko izmanto uzlabotajās datoru mikroshēmās. Šīs mikroshēmas var atdarināt cilvēka smadzeņu sinaptisko aktivitāti, kas liecina par sasniegumiem skaitļošanas bioloģijā un viedo materiālu attīstībā.

Tas, kā šīs baktērijas spēlē tic-tac-toe, kopē lēmumu pieņemšanas procesus sarežģītākos organismos un iekārtās. Pētnieki ir izveidojuši saziņas metodi, ar kuras palīdzību baktērijas var “sajust” spēles gaitu un attiecīgi reaģēt, manipulējot ar baktēriju ķīmisko vidi. Modificētās olbaltumvielu attiecības viņu vidē atvieglo šo procesu. Sākotnēji šie baktēriju spēlētāji veic nejaušas kustības, bet pēc astoņām treniņspēlēm viņi sāka demonstrēt pārsteidzošu prasmju līmeni, parādot baktēriju sistēmu potenciālu mācīties un pielāgoties.

Šis sasniegums bija atspēriena punkts, lai izstrādātu sarežģītākus neironu tīklus, kuru pamatā ir baktēriju sistēmas. Drīzumā bioloģiskās sistēmas varētu veikt sarežģītus uzdevumus, piemēram, rokraksta atpazīšanu, paverot jaunas iespējas bioloģisko un elektronisko sistēmu integrēšanā. Šādi sasniegumi uzsver sintētiskās bioloģijas potenciālu izstrādāt dzīvos materiālus, kas var mācīties, pielāgoties un mijiedarboties ar savu vidi nepieredzētā veidā.

Traucējoša ietekme

Veselības aprūpē šī tehnoloģija var nodrošināt efektīvāku un personalizētāku ārstēšanu, izstrādājot pielāgojamas terapijas, kas var attīstīties, reaģējot uz pacienta mainīgo stāvokli. Tomēr pastāv neparedzētu seku risks, ja šīs bioloģiskās sistēmas uzvedas neparedzami, kas var izraisīt jaunas slimības vai ētiskas dilemmas saistībā ar ģenētiskajām modifikācijām. Šī attīstība var radīt piekļuvi revolucionāriem ārstēšanas veidiem, taču, lai pārvaldītu riskus, var būt nepieciešama stingra regulatīvā uzraudzība.

Lauksaimniecībā adaptīvā sintētiskā bioloģija sola uzlabot nodrošinātību ar pārtiku, radot kultūras, kas var pielāgoties dažādiem klimatiskajiem apstākļiem, pretoties kaitēkļiem un slimībām, kā arī dot vairāk barojošu produktu. Šī attīstība varētu krasi samazināt atkarību no ķīmiskajiem pesticīdiem un mēslošanas līdzekļiem. Tomēr ģenētiski modificētu organismu (ĢMO) izplatīšana vidē rada bažas par bioloģisko daudzveidību un neparedzētu ekoloģisku seku iespējamību. Tādējādi lauksaimniecības un biotehnoloģijas uzņēmumiem var būt nepieciešams orientēties sarežģītās regulējošās ainavās un sabiedrības priekšstatos par ĢMO.

Valdībām izaicinājums ir izveidot politiku, kas veicina inovācijas sintētiskajā bioloģijā, vienlaikus aizsargājot sabiedrības veselību un vidi. Starptautiskā sadarbība var būt būtiska, lai izveidotu vadlīnijas drošai adaptīvo bioloģisko sistēmu izstrādei un izvietošanai, nodrošinot, ka tās tiek izmantotas atbildīgi un ētiski. Šīs tehnoloģijas divējāda lietojuma raksturs ar lietojumprogrammām gan civilajā, gan militārajā jomā vēl vairāk sarežģī regulējuma centienus. Efektīvai pārvaldībai būs nepieciešams pastāvīgs dialogs starp zinātniekiem, politikas veidotājiem un sabiedrību, lai līdzsvarotu adaptīvās sintētiskās bioloģijas priekšrocības un tās radītos riskus.

Bioloģijas spēles spēles sekas

Plašākas sintētiskās bioloģijas sekas, kas laika gaitā mācās un pielāgojas, var ietvert: 

• Uzlabota kultūraugu noturība, izmantojot adaptīvo sintētisko bioloģiju, kā rezultātā samazinās pārtikas trūkums un palielinās globālā nodrošinātība ar pārtiku.
• Adaptīvu ārstniecības metožu izstrāde, kas pagarina cilvēku mūža ilgumu un maina demogrāfiskās tendences, piemēram, iedzīvotāju novecošanos.
• Pastiprinātas ētiskas debates un publiskais diskurss par ģenētisko modifikāciju morāli, ietekmējot sabiedrības vērtības un normas.
• Valdības, kas veido starptautisku sadarbību, lai noteiktu sintētiskās bioloģijas ētikas standartus.
• Jaunas ekonomikas nozares koncentrējas uz sintētiskās bioloģijas pakalpojumiem un produktiem, veicinot inovāciju un darba vietu radīšanu.
• Izmaiņas vides politikā, lai risinātu ekoloģisko ietekmi, ko rada ĢMO izplatīšana savvaļā.
• Bioloģiskās drošības problēmu pieaugums, mudinot valstis ieguldīt aizsardzības mehānismos pret iespējamiem bioloģiskiem draudiem.

Jautājumi, kas jāapsver

• Kā adaptīvā sintētiskā bioloģija varētu mainīt jūsu pieeju personīgajai veselībai un labsajūtai?
• Kā sintētiskās bioloģijas sasniegumi var pārveidot jūsu darbu vai nozari?