ชีววิทยาสังเคราะห์: ประวัติศาสตร์สิ่งที่ศึกษาการใช้งาน - ชีววิทยา - 2026

ชีววิทยาสังเคราะห์เป็นวินัยที่มุ่งเน้นในการผลิตของระบบชีวภาพที่ไม่ได้เป็นธรรมชาติของตัวเอง ดังนั้นเป้าหมายของพวกเขาไม่ใช่การรวมข้อมูลทางพันธุกรรมจากสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่ แต่เพื่อสร้างรูปแบบชีวิตเทียมบางส่วนหรือทั้งหมด

ตามคำจำกัดความนี้เป็นไปได้ที่จะแสดงให้เห็นว่าเรื่องของการสังเคราะห์นี้เป็นเทคนิคการผลิตวัสดุที่อาศัยนวัตกรรมผ่านการศึกษากระบวนการทางโมเลกุลที่ซับซ้อน

ชีววิทยาสังเคราะห์พยายามสร้างจุลินทรีย์ที่ตั้งโปรแกรมได้หรือจีโนมคอมพิวเตอร์โดยใช้ดีเอ็นเอ ที่มา: pixabay.com

นอกจากนี้ยังสะดวกที่จะเน้นว่าชีววิทยาสังเคราะห์มีลักษณะเป็นแอปพลิเคชันแบบสหวิทยาการเนื่องจากวิธีการวิจัยขึ้นอยู่กับชีววิทยาและวิศวกรรมของระบบชีวภาพ

ซึ่งแตกต่างจากวิศวกรรมชีวภาพซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อสร้างโปรแกรมใหม่และปรับเปลี่ยนสารพันธุกรรมตามความประสงค์เพื่อผลิตสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งความพิเศษนี้พยายามที่จะค้นพบวิธีคิดแบบอื่นสังเกตและเสนอวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตของมนุษย์และสังคม

ในทำนองเดียวกันชีววิทยาสังเคราะห์ยังห่างไกลจากเทคโนโลยีชีวภาพแบบดั้งเดิมเนื่องจากในขณะที่กลุ่มหลังพยายามจัดการและแก้ไขข้อมูลกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) แต่เดิมมุ่งเน้นไปที่การสร้างจุลินทรีย์ที่ตั้งโปรแกรมได้หรือจีโนมคอมพิวเตอร์

ดังนั้นจึงสามารถระบุได้ว่าระเบียบวินัยนี้มีความสามารถในการแทรกแซงการเผาผลาญและพัฒนาผลิตภัณฑ์ทางอุตสาหกรรม นอกจากนี้ในอนาคตคุณสามารถพัฒนาโครงการเพื่อช่วยหยุดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล

ประวัติศาสตร์

การกำเนิดชีววิทยาสังเคราะห์ประกอบด้วยเหตุการณ์พื้นฐานสองเหตุการณ์ ครั้งแรกเกิดขึ้นในกลางศตวรรษที่ 20 เมื่อกลุ่มนักศึกษาพันธุวิศวกรรมจัดการกับแบคทีเรีย Escherichia coli

จุดประสงค์คือเพื่อให้นักเรียนมีความรู้ที่จำเป็นเกี่ยวกับวิธีการตั้งโปรแกรมบาซิลลัสใหม่ อย่างไรก็ตามพวกเขาพบว่าเชื้อ E. coli สามารถแทนที่เซลล์ที่ได้รับจากสัตว์หรือซากศพเมื่อทำการทดลอง

ด้วยกิจกรรมการแทรกแซงและการปรับเปลี่ยนระบบอินทรีย์นี้ทำให้เกิดการศึกษาอีกแขนงหนึ่งซึ่งเรียกว่าชีววิทยาสังเคราะห์ ระเบียบวินัยนี้มีความเกี่ยวข้องมากขึ้นในทศวรรษที่ 60 หลังจากการศึกษาของ Jacques L.

การมีส่วนร่วมของนักวิทยาศาสตร์เหล่านี้คือการเปิดเผยฐานในการควบคุมข้อความทางพันธุกรรม กล่าวคือพวกเขาเปิดเผยเนื้อหาของจีโนมและเทคนิคในการถอดรหัสข้อมูลดังกล่าวเพื่อออกแบบผ่านข้อมูลที่เปิดเผยรูปแบบใหม่ของเครือข่ายเซลลูลาร์

ความก้าวหน้านี้กระตุ้นการเติบโตของชีววิทยาสังเคราะห์เนื่องจากทำให้เครื่องมือในการเขียนโปรแกรมอธิบายและโต้ตอบกับสารพันธุกรรม

ชีววิทยาสังเคราะห์มีเครื่องมือที่ช่วยในการเขียนโปรแกรมแก้ไขและอธิบายสารพันธุกรรม ที่มา: pixabay.com

ที่มาของชื่อ

ชีววิทยาสังเคราะห์เรียกอีกอย่างว่า "SynBio" ตามตัวย่อในภาษาอังกฤษเป็นระเบียบวินัยที่เกิดขึ้นใหม่ อย่างไรก็ตามมันกลายเป็นหัวข้อของการศึกษาในตอนท้ายของศตวรรษที่ 20

ตั้งแต่นั้นมาการวิจัยเกี่ยวกับหน้าที่ของโมเลกุลก็มีความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องทั้งในสหรัฐอเมริกาและในยุโรป แต่นอกเหนือจากหลักการทางวิทยาศาสตร์แล้วการเน้นย้ำว่าที่มาของความพิเศษนั้นไม่เหมือนกับชื่อ

นี่เป็นเพราะคำว่าชีววิทยาสังเคราะห์ถูกใช้เป็นครั้งแรกในปี 1912 การจัดหมวดหมู่นี้ถูกใช้โดยStéphane Leduc (1853-1939) เพื่ออ้างถึงผลงานของเขาเกี่ยวกับกลไกทางกายภาพและทางเคมีของชีวิต

นักชีววิทยาชาวฝรั่งเศสใช้คำศัพท์นี้เพื่ออธิบายว่าระบบธรรมชาติสามารถอยู่ร่วมกับกระบวนการประดิษฐ์ได้อย่างไร ด้วยเหตุนี้หลายทศวรรษต่อมานักวิทยาศาสตร์จึงใช้ชื่อนี้เพื่อบ่งบอกถึงสาขาชีววิทยาและพันธุวิศวกรรมโดยเฉพาะ

กำลังเรียนอะไร (วัตถุประสงค์ของการศึกษา)

วัตถุประสงค์หลักของการศึกษาการประยุกต์ใช้ทางวิทยาศาสตร์นี้คือการสลายตัวของวงจรชีวภาพต่างๆที่ประกอบเป็นกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) จุดประสงค์คือเพื่อตรวจสอบลำดับและการเข้ารหัสของยีนแต่ละยีนเพื่อให้สามารถเลียนแบบพฤติกรรมของพวกมันได้ในภายหลัง

เมื่อเปลี่ยนแปลงการทำงานของสารพันธุกรรมแล้วผู้เชี่ยวชาญจะอุทิศตนให้กับการผลิตและการเขียนโปรแกรมสิ่งมีชีวิตที่ผิดธรรมชาติซึ่งมีส่วนช่วยในการปรับปรุงคุณภาพชีวิตของผู้คน

ในแง่นี้บทบาทของนักวิจัยคือการเบลอขอบเขตที่แยกระบบสิ่งมีชีวิตออกจากออโตมาตะ ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงพยายามหาเครื่องมือสำหรับปลูกพืชในพื้นที่รกร้างเพื่อทดสอบสมมติฐานของพวกเขา

การประยุกต์ใช้งาน

ชีววิทยาสังเคราะห์ไม่เพียง แต่ตั้งใจที่จะเชื่อมโยงธรรมชาติกับกระบวนการประดิษฐ์เท่านั้น แต่ยังพยายามที่จะมีส่วนร่วมในหลาย ๆ ภาคของความเป็นจริงเช่นเทคโนโลยีการเกษตรอุตสาหกรรมและพลังงาน

อย่างไรก็ตามควรเน้นว่าเป็นวินัยในการก่อสร้างซึ่งเป็นสาเหตุที่การใช้งานแตกต่างกันไปอย่างต่อเนื่อง ตัวแปรที่สำคัญที่สุดบางตัว ได้แก่ :

ยาเสพติดอัจฉริยะ

ประกอบด้วยการผลิตยาที่มีองค์ประกอบสำคัญคือจุลินทรีย์ เพื่อให้โครงการนี้ทำงานได้จำเป็นต้องห่อหุ้มสารพันธุกรรม ด้วยวิธีนี้ยาสามารถปรับเปลี่ยนให้เหมาะกับแต่ละบุคคลได้ขึ้นอยู่กับความต้องการของแต่ละบุคคล

ยีนบำบัด

แอปพลิเคชั่นนี้มีลักษณะเฉพาะด้วยการผลิตไวรัสที่จะรวมอยู่ในเนื้อเยื่อเพื่อรวมเข้ากับจีโนมของผู้ป่วย ผลที่คาดว่าจะได้รับจากการทดลองนี้คือการติดเชื้อเชิงกลจะจดจำและทำลายเซลล์ที่ผิดปกติทั้งหมด

แนวคิดหลัก

รากฐานของระเบียบวินัยทางวิทยาศาสตร์นี้ไม่ได้เป็นการทำลายระบบภูมิคุ้มกันโดยการผสมผสานสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์เข้ากับการศึกษาทางชีววิทยา แต่เป็นการพยายามที่จะทบทวนโครงสร้างของเครือข่ายเซลล์ผ่านทางจีโนม

ดังนั้นชีววิทยาสังเคราะห์นอกเหนือจากการออกแบบระบบชีวโมเลกุลแล้วยังตีความพฤติกรรมทางพันธุกรรมอีกครั้งเพื่อทำความเข้าใจกระบวนการของชีวิต ดังนั้นแนวคิดหลักสองประการของความพิเศษจึงถือเป็นเครื่องมือทางเทคโนโลยี เหล่านี้คือ:

วงจรพันธุกรรม

เป็นเครื่องมือที่ประกอบด้วยชุดยีนหรือคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กซึ่งทำหน้าที่ควบคุมเมตาบอลิซึม จุลินทรีย์เหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อลดความเสียหายที่เกิดจากแบคทีเรีย E. coli

จีโนมน้อยที่สุด

เป็นองค์ประกอบพื้นฐานที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการออกแบบเซลล์อัตโนมัติ เนื่องจากสิ่งมีชีวิตเทียมถูกสร้างขึ้นเมื่อสามารถระบุโครงร่างขั้นต่ำของวัสดุชีวภาพได้ซึ่งมีความจำเป็นเนื่องจากมีข้อมูลที่จะต่อต้านการป้องกันที่สำคัญของบาซิลลัส

อ้างอิง

1. เบนเนอร์, S. (2009). การออกแบบพันธุศาสตร์ใหม่ สืบค้นเมื่อวันที่ 4 ตุลาคม 2019 จาก Nature: nature.com
2. เดอลอเรนโซ, V. (2007). ชีววิทยาและพันธุวิศวกรรม. สืบค้นเมื่อวันที่ 4 ตุลาคม 2019 จาก Royal Academy of Exact, Physical and Natural Sciences: rac.es
3. Endy, D. (2012). ชีววิทยาการออกแบบ สืบค้นเมื่อวันที่ 5 ตุลาคม 2019 จากมหาวิทยาลัยบาร์เซโลนา: ub.edu
4. เฟเบอร์, D. (2004). ชีววิทยาสังเคราะห์: จุลินทรีย์สั่งทำ. สืบค้นเมื่อวันที่ 4 ตุลาคม 2019 จาก Science: sciencemag.org
5. ไอแซก, F. (2012). ชีววิทยาสังเคราะห์มีวิวัฒนาการ สืบค้นเมื่อ 5 ตุลาคม 2562 จากคณะชีววิทยา: bg.ac.rs
6. Moronge, A. (2015). การปฏิวัติครั้งใหม่? พื้นฐานของวิทยาศาสตร์ สืบค้นเมื่อ 5 ตุลาคม 2019 จาก Universidad SimónBolívar: usb.ve