டெலிபோர்ட் மூலக்கூறுகள், தனிப்பயன் மரபணுக்கள் மற்றும் தொழில்நுட்பத்தின் மிகப்பெரிய வாக்குறுதிகளை வழங்கும் பிற கண்டுபிடிப்புகள்.

செயற்கை உயிரியல் - உயிரியல் கூறுகளிலிருந்து புதிதாக பொருட்களை உருவாக்குதல் - பல தசாப்தங்களாக வளர்ந்து வருகிறது. ஆனால் இப்போது, ​​டி.என்.ஏ வரிசைமுறை மற்றும் தொகுப்பு தொழில்நுட்பத்தின் மேம்பாடுகள் செயற்கை உயிரியலாளர்களை மனிதகுலத்தின் மிகப் பெரிய பிரச்சினைகளைத் தீர்ப்பதற்கான பெரிய, தைரியமான மற்றும் நம்பத்தகுந்த திட்டங்களை உருவாக்க வழிவகுக்கிறது.

மருந்து, ஆற்றல் மற்றும் விவசாய நிறுவனங்கள் பெரும்பாலும் தந்திரமான-கட்ட-மூலக்கூறுகளை தயாரிக்க மரபணு பொறியியலைப் பயன்படுத்துகின்றன. இருப்பினும், இன்று, செயற்கை உயிரியல் தாவர உரங்கள், ஜவுளி மற்றும் டிஜிட்டல் தரவு சேமிப்பு போன்ற மாறுபட்ட பயன்பாடுகளில் சாத்தியமில்லாத பல விஷயங்களை உருவாக்க தயாராக உள்ளது.

"டி.என்.ஏ 21 ஆம் நூற்றாண்டின் மிக முக்கியமான பொருளாக இருக்கும் என்று நான் நினைக்கிறேன்," என்று ட்விஸ்ட் பயோசைன்ஸின் தலைமை நிர்வாக அதிகாரி எமிலி லெப்ரஸ்ட் கூறுகிறார், இது தனிப்பயனாக்கப்பட்ட டி.என்.ஏ இழைகளை தீவிர அடர்த்தியான தரவு சேமிப்பு உட்பட பல்வேறு நோக்கங்களுக்காகப் பயன்படுத்தலாம். "கடந்த நூற்றாண்டு கணினிகளைப் பற்றியது, இப்போது நாம் உயிரியலின் சகாப்தத்தில் நுழைகிறோம்."

கூகிள், அமேசான், ப்ரொக்டர் & கேம்பிள், ஆப்பிள் மற்றும் ஐ.கே.இ.ஏ ஆகியவை சான் பிரான்சிஸ்கோவில் சமீபத்தில் நடந்த சின்பியோபெட்டா 7.0 மாநாட்டிற்கு பிரதிநிதிகளை அனுப்பின. "ஒரு செயற்கை உயிரியல் மாநாட்டில் நீங்கள் உண்மையில் எதிர்பார்க்காத இந்த நிறுவனங்கள் அனைத்தும் இப்போது இந்த புதிய துறையில் ஒன்றிணைவதற்கு ஒப்பந்தங்கள், கூட்டாண்மைகள் செய்ய கூச்சலிடுகின்றன" என்று SynBioBeta இணை நிறுவனர் ஜான் கம்பர்ஸ் கூறுகிறார்.

"1960 களில் நீங்கள் நினைத்தால், நாங்கள் டிரான்சிஸ்டரைக் கண்டுபிடித்து, பின்னர் சிலிக்கான் வேலி, நுண்செயலி, இணையம், வலை ஆகியவற்றின் வரலாற்றைக் கடந்து சென்றபோது - இப்போது உலகப் பொருளாதாரத்தில் 25 சதவிகிதம் அந்த தொழில்நுட்பத்தில் கட்டப்பட்டுள்ளது," கம்பர்ஸ் என்கிறார். "காலவரிசை சொல்வது கடினம், ஆனால் அடுத்த 25 ஆண்டுகளில், உயிரியல் அடுக்கு மற்றும் அதன் மேல் கட்டப்பட்ட மதிப்பின் அளவு நிச்சயமாக உலகளாவிய பொருளாதாரத்தில் 25 சதவீதத்திற்கும் அதிகமாக இருக்கும் என்று சொல்லலாம்."

எனவே எல்லா வம்புகளும் என்ன? வரவிருக்கும் ஆண்டுகளில் கவனிக்க வேண்டிய ஆறு போக்குகள் மற்றும் முன்னேற்றங்கள் இங்கே:

நைட்ரஜன் உரங்களிலிருந்து வெளியேறுவது நீர் மாசுபாட்டின் முக்கிய ஆதாரமாகவும், தொடர்ச்சியான சுற்றுச்சூழல் பிரச்சினையாகவும் உள்ளது. நாம் இவ்வளவு உரங்களைப் பயன்படுத்தத் தேவையில்லை என்றால் என்ன செய்வது?

பட்டாணி மற்றும் சோயாபீன்ஸ் போன்ற சில தாவரங்கள் அவற்றின் சொந்த உரத்தை உருவாக்குகின்றன - அல்லது அதற்கு மேல், அந்த தாவரங்களில் செழித்து வளரும் நுண்ணுயிரிகள் மண்ணில் காற்றில் இருக்கும் நைட்ரஜனை "சரிசெய்வதன்" மூலம் அதைச் செய்கின்றன. அந்த பாக்டீரியாக்கள் மற்ற பொதுவான பயிர்களைச் சிறப்பாகச் செய்யாது, எனவே செயற்கை உயிரியலாளர்கள் அதைச் செய்ய முயற்சிப்பார்கள். ஜின்கோ பயோவொர்க்ஸ் மற்றும் வேதியியல் நிறுவனமான பேயர் எனப்படும் ஒரு தொடக்கமானது, தாவர வேர்களுக்கு நைட்ரஜனை வழங்கும் செயற்கை உயிரினங்களை உருவாக்க 100 மில்லியன் டாலர்களை ஒரு கூட்டாண்மைக்கு உட்படுத்துகிறது, உரங்களின் தேவையை குறைக்கிறது. இதற்கிடையில், பிவோட் பயோ நுண்ணுயிரிகளின் நைட்ரஜன் சரிசெய்யும் திறன்களை அதிகரிக்க முயற்சிக்கிறது. "இந்த துறையில் உள்ள அனைவரும் நுண்ணுயிரிகளுடன் பார்க்க விரும்புவது அந்த உரத்தை உற்பத்தி செய்வதற்கான புதுப்பிக்கத்தக்க மற்றும் நிலையான வழியாகும்" என்று பிவோட் பயோவின் தலைமை நிர்வாக அதிகாரி கார்ஸ்டன் டெம் கூறுகிறார். "இது உண்மையில் ஒரு நீண்டகால, மழுப்பலான இலக்காக உள்ளது."

ஒரு காய்ச்சல் வைரஸ் சில நாட்களில் உலகம் முழுவதும் பரவக்கூடும், ஆனால் காய்ச்சல் தடுப்பூசிகள் பொதுவாக புதிய விகாரங்களை விட பின்தங்கியிருக்கும். ஒரு புதிய தடுப்பூசி தயாரிக்க, ஆராய்ச்சியாளர்கள் வளர்ந்து வரும் விகாரத்தைக் கண்டுபிடித்து, பெட்டியைப் பெற்று, ஒரு தடுப்பூசி மேம்பாட்டு நிறுவனத்திற்கு அனுப்ப வேண்டும், இது வைரஸ் துகள்களை கோழி முட்டைகளில் செலுத்தி அதிக அளவு ஆன்டிபாடிகளை உருவாக்கி பின்னர் தடுப்பூசிகளாக தொகுக்க வேண்டும். முழு செயல்முறையும் குறைந்தது ஒரு மாதமாவது, பெரும்பாலும் நீண்ட காலம் எடுக்கும். தடுப்பூசி உருவாக்குநர்கள் வைரஸ் டி.என்.ஏவை மின்னஞ்சல் அனுப்புவது போல எளிதில் அனுப்புவதன் மூலம் பயண நேரத்தை குறைக்க முடிந்தால் என்ன செய்வது?

கிரெய்க் வென்டரின் நிறுவனமான செயற்கை ஜீனோமிக்ஸ் சமீபத்தில் பயோஎக்ஸ்பி, டிஜிட்டல் செய்யப்பட்ட வரிசை தரவுகளை டி.என்.ஏ அல்லது ஆர்.என்.ஏ இழைகளாக "அச்சிட்டு" அவற்றை பாக்டீரியாவில் சேர்க்கக்கூடிய ஒரு இயந்திரத்தை உருவாக்கத் தொடங்கியது. பயோஎக்ஸ்பி இயந்திரங்களுடன் மரபணுக்களை அச்சிடுவதற்கு இன்னும் தனிப்பயனாக்கப்பட்ட மூலப்பொருள் கருவிகள் தேவைப்படுகின்றன - பெரும்பாலான உயிர் ஆய்வகங்களில் சரியான அளவு ரசாயனங்கள் கையில் இருக்காது, எனவே ஆராய்ச்சியாளர்கள் செயற்கை ஜீனோமிக்ஸிலிருந்து மூலப்பொருள் தொகுப்புகளை முன்பே ஆர்டர் செய்கிறார்கள். ஆனால் உயிரியல்-டிஜிட்டல் மாற்றிகளின் பிற்கால அவதாரங்கள் மின்னஞ்சல் இணைப்புகளாக அனுப்பப்பட்ட டிஜிட்டல் தரவிலிருந்து முழு வைரஸ்களையும் மீண்டும் உருவாக்க முடியும். இது டெலிபோர்டிங் மூலக்கூறுகளுக்கு ஒத்ததாகும்.

டி.என்.ஏ தொழில்நுட்பத்தின் துணைத் தலைவரான டான் கிப்சன், எதிர்காலத்தில் டிஜிட்டல்-டு-உயிரியல் மாற்றிகள் மருத்துவமனைகளில் பொதுவானதாக மாறும், நோயாளிகளுக்கு தனிப்பயனாக்கப்பட்ட மருந்துகளை "அச்சிட" டாக்டர்களை அனுமதிக்கிறது. "ஒரு பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகள் உள்ளன: மருந்துகள், உயிர்வேதியியல், உயிர் எரிபொருள்கள்," என்று அவர் கூறுகிறார். "டி.என்.ஏ உண்மையில் ஆர்.என்.ஏ முதல் புரதம் வரை முழு பாக்டீரியா மரபணுக்களுக்கும் கீழ்நோக்கி எதையும் உருவாக்கும் தொடக்கமாகும்."

SynBioBeta மாநாட்டை ஏற்பாடு செய்யும் போது, ​​புதுமுகங்களின் நிறுவனங்களில் ஒரு பொதுவான கருப்பொருளை கம்பர்ஸ் கவனித்தார்: உணவு. குறிப்பாக, புரதம் நிறைந்த விலங்கு பொருட்களின் செயற்கை பதிப்புகள்.

ஆய்வகத்தால் வளர்க்கப்பட்ட இறைச்சி மற்றும் பால் பற்றிய யோசனை பல ஆண்டுகளாக உள்ளது, ஆனால் செல்கள் மற்றும் நுண்ணுயிரிகளிலிருந்து விவசாய தயாரிப்புகளை உருவாக்கும் சின்பியோ உணவு நிறுவனங்களுக்கான நிதியுதவியில் 2017 ஒரு பெரிய முன்னேற்றத்தைக் கண்டது. இந்த நிறுவனங்கள், இறைச்சி, முட்டை, மீன் மற்றும் சீஸ் ஆகியவற்றிற்கான உலகின் வானளாவிய தேவையை ஒரு நிலையான மற்றும் இலாபகரமான வழியில் பூர்த்தி செய்ய முடியும் என்று பந்தயம் கட்டுகின்றன. மெம்பிஸ் மீட்ஸ் மற்றும் ஃபின்லெஸ் ஃபுட்ஸ் போன்ற நிறுவனங்கள் மனித நுகர்வுக்காக ஆய்வகத்தால் வளர்க்கப்பட்ட இறைச்சிகளை உருவாக்கி வருகையில், மற்ற நிறுவனங்கள் மீன் பண்ணைகளை மேலும் நீடித்ததாகவும், அவற்றில் உள்ள மீன்களை ஆரோக்கியமாகவும் மாற்றும் முயற்சியில் ஈடுபட்டுள்ளன. வளர்க்கப்பட்ட மீன்களைப் பாதுகாக்க உண்ணக்கூடிய தடுப்பூசிகளை உருவாக்க மைக்ரோசின்பியோடிக்ஸ் மரபணு பொறியியல் ஆல்கா ஆகும்.

நாங்கள் எங்கள் ஜீன்ஸ் நீலத்தை ஒரு பொருட்டாக எடுத்துக் கொள்ள முனைகிறோம், ஆனால் பெருமளவில் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஆடைகளை அதன் நிறத்துடன் ஊக்குவிக்கும் தொழில்துறை சாயங்கள் நகைச்சுவையாக இல்லை. சாய புகைகளை சுவாசிக்கும் தொழிலாளர்களுக்கு பெரும்பாலும் நுரையீரல் பிரச்சினைகள் உள்ளன, மேலும் ஜவுளி தாவரங்கள் உலகளவில் நீர் மாசுபாட்டின் முக்கிய ஆதாரங்களில் ஒன்றாகும்.

இருப்பினும், வடிவமைப்பாளர் நட்சாய் சீசா நுண்ணுயிரிகளால் எஞ்சியிருக்கும் வண்ணமயமான கறைகளில் ஒரு சாத்தியமான தீர்வைக் காண்கிறார். வண்ணமயமான வடிவங்களில் தாவணிகளை சாயமிட பாக்டீரியா கலாச்சாரங்களைப் பயன்படுத்துகிறார். ஜின்கோ பயோவொர்க்ஸில் வடிவமைப்பாளராக தனது தற்போதைய பாத்திரத்தில், விஞ்ஞானிகளுடன் இணைந்து செயல்பாட்டை அளவிடுவதற்கான வழிகளைக் கண்டுபிடிப்பார்.

எதிர்காலத்தில், செயற்கை உயிரினங்களும் நம் ஆடைகளின் துணிக்குள் பிணைக்கப்படலாம். லைனிங் யாவ் தலைமையிலான மற்றும் எம்ஐடி மீடியா ஆய்வகத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட பயோலோஜிக் என்ற ஒரு துணிகரமானது, ஈரப்பதத்தை எதிர்கொள்ளும்போது விரிவடையும் பாக்டீரியாக்களைப் பயன்படுத்துகிறது, துணியில் “துவாரங்களை” திறப்பதன் மூலம் வியர்வையை எதிர்கொள்ளும் ஒரு துணியை உருவாக்குகிறது.

பாக்டீரியாவுடன் டிங்கர் செய்யும் செயற்கை உயிரியலாளர்கள் வரையறுக்கப்பட்ட கருவித்தொகுப்பைக் கொண்டுள்ளனர். பொதுவாக அவை ஈ.கோலை என்ற பாக்டீரியத்துடன் வேலை செய்கின்றன. ஒரு மரபணுவை ஒரு புரதமாக மொழிபெயர்க்க விரும்பினால், அதை குளோன் செய்து ஈ.கோலியில் வைப்பது பாரம்பரிய தர்க்கம் எவ்வாறு செல்கிறது என்பதுதான். ஈ.கோலை என்பது ஆய்வக உபகரணங்கள் கையாள கட்டப்பட்ட இனமாகும். ஆனால் நீங்கள் சேர்க்க விரும்பும் மரபணு ஈ.கோலியின் மரபணு இயந்திரங்களுடன் பொருந்தவில்லை என்றால் என்ன செய்வது? மரபணு வேறு உயிரினத்தில் சிறப்பாக செயல்படக்கூடும்.

செயற்கை உயிரியலாளர்கள் அதிக உயிரினங்களின் இயற்கையான திறமைகளைப் பயன்படுத்திக் கொள்ள முடிந்தால், அவை ஈ.கோலியை விட அதிக மகசூல் கொண்ட உயிரியல் பாகங்களை வளர்க்கக்கூடும், மேலும் பல புதிய செயற்கை உயிரியல் தயாரிப்புகள் வெளிவரக்கூடும் என்று மைக்ரோ பைரின் இணை நிறுவனர் சாரா ரிச்சர்ட்சன் கூறுகிறார். விஞ்ஞானிகளுக்கு பிற வகை பாக்டீரியாக்களைக் கையாளுவதை எளிதாக்க, மைக்ரோ பைர் மற்ற நுண்ணுயிரிகளை ஹோஸ்ட் செய்யக்கூடிய ஆய்வக கருவிகளை உருவாக்கி வருகிறது. "இது வரலாற்றின் ஒரு விபத்து [ஈ.கோலி] தான் நாங்கள் கவனம் செலுத்தியது," என்று அவர் கூறுகிறார். "நாங்கள் அதை எங்கள் துண்டுகளிலிருந்து வெளியேற்றினோம்."

பாக்டீரியாவின் மரபணுக்களை மாற்றுவது ஒரு விஷயம். நிரலாக்க பாக்டீரியாக்கள் அல்லது மிகவும் சிக்கலான உயிரினங்கள் முழுவதுமாக புதிதாக நீங்கள் என்ன செய்ய முடியும்?

அந்த பெரிய கேள்வி, ஜீனோம் ப்ராஜெக்ட்-ரைட் (ஜி.பி.-ரைட்), மனித ஜீனோம் திட்டத்தின் பின்தொடர்தல். மரபணுக்களைத் தவிர்த்து, புதியவற்றை எழுதுவது உயிரியலைப் பற்றிய அவர்களின் புரிதலை ஆழப்படுத்தும் மற்றும் எதிர்கால தொழில்நுட்பங்களுக்கு ஒரு அடித்தளத்தை வழங்கும் என்று அதன் தலைவர்கள் எதிர்பார்க்கிறார்கள். அவை ஆண்டு இறுதிக்குள் ஈஸ்ட் மரபணுவை ஒருங்கிணைக்கக்கூடும்.

தற்போது, ​​ஒரு சில உயரடுக்கு சின்பியோ ஆய்வகங்கள் மட்டுமே முழு பாக்டீரியா மரபணுக்களையும் எழுத முடியும், ஆனால் ஜி.பி.-எழுத்தின் குறிக்கோள் மரபணு எழுத்தை மலிவானதாகவும், அணுகக்கூடியதாகவும் மாற்றுவதாகும். மரபணு எழுதும் செலவை இன்றைய செலவில் ஆயிரத்தில் ஒரு பங்கிற்குக் குறைப்பதே அவர்களின் கூறப்பட்ட குறிக்கோள்.

செயற்கை உயிரியலில் சிறந்து விளங்கும் இலாப நோக்கற்ற மையம், NYU இன் ஜெஃப் போய்க் தலைமையிலான பணிகளை ஒருங்கிணைக்கிறது; ஹார்வர்டின் ஜார்ஜ் சர்ச்; ஆட்டோடெஸ்கின் ஆண்ட்ரூ ஹெஸல்; மற்றும் நியூயார்க் ஜீனோம் மையத்தின் முன்னாள் நிறுவன நிர்வாக இயக்குனர் நான்சி ஜே கெல்லி. அத்தியாவசிய வைட்டமின்கள் மற்றும் ஊட்டச்சத்துக்கள் அனைத்தையும் தங்களை உருவாக்கக்கூடிய மனித உயிரணுக்களை (பெட்ரி உணவுகளில்) உருவாக்கும் முயற்சி உட்பட ஒரு சில பைலட் திட்டங்கள் தரையில் இருந்து இறங்குகின்றன. ஜி.பி.-எழுத்தில் உள்ள சில குழுக்கள் ஒரு குரோமோசோம் நீள டி.என்.ஏ இழையை எவ்வாறு இணைப்பது போன்ற தொழில்நுட்ப சிக்கல்களில் கவனம் செலுத்துகின்றன. மற்றவர்கள் பொதுப் பயணத்தில் கவனம் செலுத்துகின்றனர் மற்றும் மரபணு பொறியியலைச் சுற்றியுள்ள உயிரியல் உரையாடல்களில் அதிகமானவர்களைச் சேர்ப்பதற்கான வழிகளைக் கண்டுபிடிக்கின்றனர்.

கெல்லி கூறுகையில், மரபணு பொறியியல் குறித்த பொது உணர்வுகள் இந்த முயற்சியின் மிகப்பெரிய தடைகளில் ஒன்றாகும். "மனித மரபணுவின் பொறியியல் அல்லது தொகுப்பு பற்றி மக்கள் சிந்திக்கும்போது, ​​அவர்கள் உடனடியாக வடிவமைப்பாளர் குழந்தைகளின் துணிச்சலான புதிய உலகத்திற்குச் செல்கிறார்கள்," என்று அவர் கூறுகிறார். "இந்த திட்டம் எங்கே போகிறது என்பது இல்லை." மனித உயிரணுக்களில் பணிபுரிவது-ஆனால் உண்மையான மனிதர்களில் அல்ல - "இந்த தொழில்நுட்பங்களை நாம் எவ்வாறு பயன்படுத்த விரும்புகிறோம் என்பது பற்றிய நெறிமுறை மற்றும் சமூக உரையாடலை முன்னேற்றும்" என்று அவர் கூறுகிறார்.