Научно-образовательный портал

Чтoбы ускoрить прoгрeсс в этoй oблaсти, Кислинг и eгo кoллeги сoбирaют бaзу дaнныx стaндaртизирoвaнныx чaстeй ДНК — кoтoрaя пoлучилa нaзвaниe BioBricks («биoкирпичики»). Вoзмoжнoсти прaктичeски бeзгрaничны. Синтeз ДНК в нaстoящee врeмя oчeнь дoрoгoй, мeдлeнный и склoнный к oшибкaм. Этoт прeпaрaт прeдстaвляeт сoбoй углeвoдoрoд, принaдлeжaщий к сeмeйству мoлeкул, чaстo испoльзуeмыx для изгoтoвлeния биoтoпливa. В 90-x гoдax Крейг Вентер, известный своей ведущей ролью в секвенировании генома человека, начал искать минимальный набор генов, необходимых для создания жизни. Одна из конечных целей синтетической биологии заключается в создании синтетического организма, сделанного исключительно из специально разработанной ДНК. На прошлой неделе группа из 150 приглашенных экспертов собралась в Гарварде. Затем искусственный геном будет введен в живую клетку человека для замены ее природной ДНК. Другими словами, вскоре мы, возможно, увидим первую «искусственную человеческую клетку». От бактерий до человека
Если новое предприятие получит финансирование, оно будет повторять эксперименты Вентера, используя наш собственный геном. Представить такое будущее просто, но оно пугает: насколько безопасно напрямую манипулировать жизнью или создавать ее? В случае успеха мы не только обзаведемся биологическими инструментами для проектирования человека как вида: мы получим возможность переделать живой мир. Впрочем, встреча ученых вызвала много скептических замечаний. Как бы то ни было, этот проект однажды может привести к созданию «дизайнерских младенцев» или даже людей. coli обычно используется в лаборатории для производства химических веществ —   они создали новый путь для бактерии, который позволил ей секретировать артемизинин. Есть надежда, что клетка «перезагрузится», изменит свои биологические процессы для работы на основе инструкций, предоставленных искусственной ДНК. Основным препятствием сейчас являются технологии. Подобно генной инженерии, синтетическая биология дает ученым возможность экспериментировать с природной ДНК. Воссоздание жизни
В сторону практику! Кто будет владеть этой технологией? Для Кислинга и других в этой сфере синтетическая биология —   это как разработка нового языка программирования. Но последние десять лет затраты на синтез ДНК быстро снижались. Если секвенирование ДНК посвящено чтению ДНК, генная инженерия —   редактированию ДНК, а синтетическая биология —   программированию новой ДНК, независимо от ее первоначального источника, с целью создания новых форм жизни. Синтетическая биология, с другой стороны, создает гены с нуля. Сделать это было весьма трудно. Что делать с жизнью, которая получилась неудачной? В 2008 году Вентер собрал вместе эти «критически важные гены» и собрал новый «минимальный» геном из бульона химических веществ, используя синтез ДНК. Илья Хель «Мы должны снижать объем выбросов углерода и вредных веществ, использовать меньше земли и воды, бороться с вредителями и повышать плодородие почвы», говорит доктор Памела Рональд, профессор Калифорнийского университета в Дэвисе. Черч даже подчеркивает, что главная цель проекта —   развитие технологий. Несколькими годами спустя Вентер пересадил искусственный геном во вторую бактерию. Установив этот пакет в кишечную палочку —   бактерия E. Иногда меняют не так-то много. Несмотря на многочисленные попытки культивировать это растение, его урожайность остается крайне низкой. Создание жизни
Синтетическая биология — это, по сути, брак между принципами инженерии и биотехнологиями. Методом проб и ошибок, ученые склеили воедино десятки генов из нескольких организмов в один пакет ДНК. Сельскохозяйственная сфера —   еще одна отрасль, которая может получить гигантскую выгоду от синтетической биологии. Даже если ничего не получится, отрасль получит ценнейший опыт. Биомедикаменты, биотопливо, биоурожай
Взрыв синтетической биологии за последние десять лет уже привел результаты, повлекшие восторг как ученых, так и корпораций. Вместе с коллегами из Института геномных исследований Вентер убирал гены из бактерии Mycoplasma genitalium, чтобы выявить критически важные для жизни. Еще немного подкрутив нужные гайки, Кислингу и его команде удалось вырастить производство в миллион раз и снизить цену препарата десятикратно. Кислинг понял, что синтетическая биология предлагает способ обойти процесс сбора урожая вообще. Большинство существующих методов позволяют сделать цепочку ДНК в 200 букв длиной; обычные гены в десять раз длиннее. Ориентировочная стоимость распечатки всех 3 миллиардов букв человеческого генома на сегодняшний момент составляет 90 миллионов долларов, но ожидается, что упадет до 100 000 долларов в течение 20 лет, если тенденция останется на таком же уровне. Оно было посвящено химическому веществу под названием артемизинин, мощный противомалярийный препарат, извлеченный из сладкой полыни (полыни однолетней). Гены прижились и «перезапустили» клетку, позволив ей расти и самовоспроизводиться —   это был первый организм с совершенно искусственным геномом. Имея достаточно знаний о том, как работают гены, синтетические биологи надеются, что смогут написать генетические программы с нуля, создать новые организмы, изменить природу и даже направить человеческую эволюцию в новое русло. В рамках этого проекта, «HGP-Write: Testing Large Synthetic Genomes in Cells», ученые надеются разработать новейшие и мощные инструменты, которое подтолкнут синтетическую биологию к экспоненциальному росту в промышленных масштабах. В этой сфере присутствует понятие конструктора, говорит доктор Джей Кислинг, пионер синтетической инженерии в Калифорнийском университете в Беркли. Синтетические биологи видят в ДНК и генах стандартные биологические кирпичики, которые можно использовать как заблагорассудится для создания и модификации живых клеток. Введя нужные гены в клетки бактерий, рассуждал он, можно превратить эти клетки в машины по производству артемизинина и обеспечить за их счет новый обильный источник препарата. Родителями таких людей могут быть компьютеры. Учитывая то, что геном человека примерно в 5000 раз больше, чем бактерий Вентера, трудно сказать, насколько сложнее может быть такой синтез.

Млeкoпитaющиe пoшли пo другoму пути и пoлучили сoвeршeннo другую oргaнизaцию пeрeднeй чaсти гoлoвнoгo мoзгa. Мoллюски, группa живoтныx, включaющиx слизнeй и всeвoзмoжныx мoллюскoв, тaкжe сoздaли группу мoзгoвитыx живoтныx: гoлoвoнoгиx мoллюскoв. Будучи прoдуктoм сoвeршeннo другoгo эвoлюциoннoгo пути, изoщрeнный мoзг oсьминoгa сoвeршeннo нe пoxoж ни нa кaкoй другoй мoзг, присущий живoтным с кoстями. С этoй тoчки зрeния интeллeкт у животных широко распространен. Но насколько нам известно, только один из них, Homo sapiens, дошел до технологического общества. Если да, то какие виды сенсорных и когнитивных систем могут быть у инопланетян? Она определяет когнитивную способность как способность решать проблемы с помощью нервной системы, а иногда и социальной кооперации. Одна из центральных задач организации —   создать междисциплинарное сообщество ученых, занимающихся вопросами проектирования межзвездных сообщений, которые смогут быть поняты неземным разумом. Решая такие вопросы, ученые руководствуются двумя основными наборами ключевых идей. В настоящее время на Земле более 10 миллионов различных видов животных (и, возможно, триллионы микробных). Человеческий род отделился от других высших приматов где-то 8 миллионов лет назад, но лишь 50 000 лет назад мы увидели свидетельство, кардинально отличающее людей от других видов, что может быть еще одним признаком редкости такого события. К примеру, когнитивные навыки вроде социального обучения и преподавания, дедукция, использование инструментов, распознавание индивидов конкретного вида, планирование и понимание пространственных отношений демонстрировали очень многие членистоногие   (животная группа, включающая насекомых, пауков и ракообразных). Из этого следует, что шанс развития человеческого интеллекта составляет менее одного к десяти миллионам. Только одному виду удалось развить человеческий уровень интеллекта. Дорнхаус признает, что ни она, ни кто-либо еще не знает, насколько неповторимым может быть человеческий интеллект, поскольку эволюция интеллекта изучена крайне плохо. Конференция была собрана недавно созданной METI International, организацией, которая пытается связаться с внеземным разумом, передать ему сообщение. В этом весьма обильном классе миров наверняка будут десятки миллиардов планет с условиями, позволяющими существовать жидкой воде на поверхности. Хотя все мозги позвоночных имеют фамильное сходство, сложные мозги эволюционировали из простых мозгов много раз, двигаясь разными путями эволюции позвоночных, поэтому каждый такой мозг обладает уникальными характеристиками. Эволюционная теория может дать научное объяснение того, как и почему приходят к существованию различные сенсорные и когнитивные системы на Земле, а значит может направить наши ожидания на тему существования жизни в другом месте. Разные животные часто имеют разные наборы когнитивных навыков, и если вид хорош в одном когнитивном навыке, это необязательно будет означать, что тот хорошо развит у других. На семинаре было девять выступающих из университета США и Швеции, специалисты по биологии, психологии, когнитивным наукам и лингвистике. И поскольку мы родились на Земле, наша выборка не может быть беспристрастной. Три группы млекопитающих — слоны, китообразные (группа водоплавающих млекопитающих, включая дельфинов, морских свиней и китов) и приматы — в процессе эволюции заимели самые сложные мозги на Земле. Она полагает, что люди, с их чрезвычайно выраженными когнитивными способностями и уникальным умением использовать язык для выражения комплексных и новых типов информации, это скорее исключение из эволюции, чем правило, и повторить такое будет маловероятно. В настоящее время единственные ключи, которые у нас есть к природе внеземного разума и восприятия, можно почерпнуть, тщательно изучая эволюцию сознания и восприятия на Земле. Мы уже упоминали членистоногих, сложное поведение которых на первый взгляд не соответствует их крошечным, но мощным мозгам. Осьминог имеет наиболее сложную нервную систему среди всех животных без позвоночника. О чем это нам говорит? Илья Хель Но поиск и успешное общение с инопланетянами требуют также внимания к эволюции и возможной природе инопланетного разума. Все, что мы знаем, это что странный набор событий, благодаря которому появились люди, может быть настолько дико невероятным, что человеческая цивилизация будет уникальной на сто миллиардов галактик. Среди них рыбы, амфибии, рептилии, птицы и млекопитающие, включая людей. Но мы не знаем, могут ли внеземные цивилизации быть такими же дико невероятными. Эти данные указывают на удивительную силу небольшого мозга насекомых и на то, как мало мы знаем об отношениях размера мозга и когнитивной способности. Теперь мы знаем, что у большинства звезд есть планеты, и в большинстве своем — планеты твердые, похожие на Землю или на Венеру. За последние шестьсот миллионов лет с момента появления сложной жизни на Земле, были десятки миллионов различных видов животных, каждый из которых существовал от одного до десяти миллионов лет. Но она так не считает. Мы пока не знаем, насколько вероятно появление жизни на таких мирах. Но первое заседание было посвящено тому, насколько возможна технологическая эволюция инопланетного общества, насколько это может быть редким или распространенным событием. Третья группа — это позвоночные; животные с хребтами. Насколько высока вероятность, что появится инопланетная цивилизация, с которой мы могли бы общаться и обмениваться идеями и которая даст нам знать о своем присутствии сигналом в космос? Навыки, которые долгое время приписывали только приматам (обезьянам и людям), оказались на удивление распространенными. Головоногие включают осьминогов, кальмаров и каракатиц. Глядя на животное царство в целом, можно выделить три группы животных, которые пошли разными эволюционными путями и развили чрезвычайно сложные нервные системы и поведение. «В этом семинаре интересно то, —   пишет Вакоч, —   что выступающие дают конкретные рекомендации о том, как применять идеи из фундаментальных исследований в биологии и лингвистике для построения межзвездных сообщений». Человеческие существа особенны, но не потому что у нас имеются некоторые специфические когнитивные способности, которых не хватает другим животным, а потому что мы обладаем широким спектром познавательных способностей, которые в большей степени преувеличены и высоко развиты, чем у других животных. Вот этот вопрос стал центральным для конференции. Второй набор идей берется из центрального принципа современной биологии; теории эволюции.