Melyek a biotechnológia legmeglepőbb alkalmazásai? Ez a tudományág képes elérni a tudományos fantasztika által csak elképzelt pontokat. De nagyon is valós eredmények.

amely képes

A biotechnológia a biológia és tudományágainak meglehetősen új, ugyanakkor nagyon klasszikus ága. Megalapozza azt a technológiát, amely az élőlények, különösen a mikroorganizmusok biológiai mechanizmusait és kölcsönhatásait tanulmányozza és kiaknázza. Különleges helyzete miatt a biotechnológia lehetővé teszi a megszerzését valódi tudományos-fantasztikusnak tűnő eredmények. Néhány alkalmazása megkönnyíti az életünket, míg mások csak javaslatok a jövőre nézve. Azok számára, akik nem ismerik, a biológiai sokféleségről szóló 1992. évi egyezmény szerint a biotechnológiát "minden olyan technológiai alkalmazásként definiálják, amely biológiai rendszereket és élő organizmusokat vagy származékaikat használja speciális felhasználásra szánt termékek vagy folyamatok létrehozásához vagy módosításához", és a következő fő ágakba sorolható:

Piros biotechnológia: a biotechnológia orvosi folyamatokban történő alkalmazására vonatkozik.

Fehér biotechnológia: más néven ipari biotechnológia, ipari folyamatokra alkalmazzák.

Zöld biotechnológia: a biotechnológiát alkalmazzák-e a mezőgazdasági folyamatokra.

Kék biotechnológia: Tengeri biotechnológiának is nevezik, ez a kifejezés a biotechnológia tengeri és vízi környezetben történő alkalmazásának leírására szolgál.

Mire képes a biotechnológia?

A legkülönösebb alkalmazások és a legfurcsább kutatók találhatók ezen a területen. Tól más bolygók meghódítása és szuper emberek építése, tüzelőanyagok előállítása vagy az urán eltávolítása révén a biotechnológia mindig mindenre válaszol. Nem arról van szó, hogy csodaszer, hanem "adj egy pontot, és megmozgatom a világot" - mondta egy bizonyos bölcs ember régen. A biotechnológia pedig sok pontot tud.

Bolygót meghódítani

A vörös bolygóra való utazás nagyon bonyolult téma. Mars ellenséges. Nagyon ellenséges. És ez a legbarátságosabb szomszéd. A gyarmatosításra késztető küldetésnek, ha ez megtörténik, először az alkalmazkodási folyamatot kell látnia, amelyet általában "terraformálásnak" neveznek. A terraformálás a fizikai-kémiai és a geokémiai körülmények kiigazításából áll igényeinkhez. És ki teheti jobban, mint a baktériumok? Mi több, és mi jobb a biotechnológiánál, ha ezeket megtervezzük? Jelenleg több olyan projekt létezik, amelyek meghatározzák, hogyan lehet "felépíteni" egy szintetikus organizmust, amely természetes módon genetikailag módosított, és amely képes bizonyos anyagokat, például oxigént, előállítani a környezetben lévő egyéb bőségesebb anyagokból. Vagy segíteni egy másik ügynökséget abban, hogy jobban kihasználja a meglévő és szűkös erőforrásokat.

Ezzel például a növényeket segíthetjük könnyebben rögzíti a nitrogént, megkönnyítve a megtermékenyítést. Vagy vizet szerezni ott, ahol gyakorlatilag nincs. Vagy még jobban megfogja a szén-dioxidot. Vagy egymilliárd dolog. A kérdés az, hogy géntechnológiával módosított organizmus segítségével módosítsák a hely körülményeit, vagy más szervezeteket támogassanak egy ilyen feladatban. A lényeg pedig az, hogy a trükk egy genetikailag módosított szervezet későbbi terraformra történő tervezése, mivel erre a célra tervezett jó organizmusok önpusztítanak, hogy ne rontsák el az ökológiai egyensúlyt.

És hogyan tervezhetünk szintetikus organizmust? Régóta tudjuk, hogyan lehet a genetikai adatbázist felhasználni a kívánt gének felvételére, replikálására és mikroorganizmusba történő bevitelére, hogy azt tegye, amit akarunk. Valójában mindennap megtesszük az egyetemen, például. Valójában a szinte teljesen szintetikus DNS első szálának felépítésének első lépését tavaly nyáron tették meg. Azt az ötletet, hogy egy szervezetet gyakorlatilag mások lebontott darabjaiból építsenek fel, szintén régóta játsszák.

Egyél uránt és tisztítsd meg a világot

De egy új bolygó meghódítása mellett mi lenne, ha elköteleznénk magunkat annak a cselekvésnek, amelyen már lakunk? Természetesen a biotechnológia és a szintetikus biológia ugyanazok az alapjai, amelyekről korábban beszéltünk, fel lehet használni a bolygónk egyik legindulóbb problémájának megoldására. A szemét és a hulladék állandó veszélyt jelent, erről nincs kétség. Bár atomenergia, jelenleg, Ez az egyik legtisztább létezik, az általános tájékozatlan vélemény ellenére, igaz, hogy perzisztens és rendkívül veszélyes maradványokat generál. A radioaktív hulladék félelmetesen hosszú felezési idővel rendelkezik, és gyakorlatilag lehetetlen kezelni. Különösen veszélyes akkor is, ha a vízbe szökik, és szennyezheti az óceánokat és folyókat, akár ivóvizet is. Amíg a biotechnológia nem akadályozza.

Képzelje el egy pillanatra azt a baktériumot, amely képes elpusztítani az uránt és koncentrálni anélkül, hogy meghalna. Nos, pontosan ezt érte el Dr. Gemma Reguera 2011-ben. A laboratórium által tervezett Geobacter sulfureducens-sel kutatócsoportjának sikerült biofilmet képezni rögzítse a vízben oldott uránt, így megszüntetve a válogatás nélküli és szörnyű szennyeződéseket. De nem maradunk itt. Meg akarjuk szüntetni az uránt? Nos, mi sem vagyunk olyan messze, mivel régóta tudjuk, hogy a Shewanella oneidensis képes csökkenteni ezt a radioaktív és mérgező fémet. Sajnos továbbra is a bioremediáció alkalmazható az olajbalesetekből kiszabaduló nyersolaj kiküszöbölésére. Ez továbbra is lassú és nehéz kutatási vonal, de ott van az ilyen típusú szennyeződés orvoslására.

Másrészt nemcsak a radioaktív anyagok jelentenek veszélyt. Jelenleg a bioremediáció a biotechnológusok számára nagy érdeklődésre számot tartó terület. A biotechnológiailag megtervezett organizmusoktól, az előzőekhez hasonlóan, a ragadja meg a nehézfémeket a nyersektől és finomítottaktól készen álló baktériumok felé szénhidrogének, amelyek megfestik az ökoszisztémákat. Olyan baktériumok, amelyek képesek mérgező gázokat befogni és megkötni, és amelyek még hasznos komponenseket vagy energiát is képesek létrehozni vele. A lehetőségek hihetetlenek.

Termeljen energiát

Én különösen mindig is a hidrogéngazdaság mellett álltam. Talán naivan. Ahogy telik az idő, látom valószínűbb, hogy a gesztenyét a biotechnológia veszi ki ebből az energiaigényből nem igazán tudjuk, hogyan fogjuk megoldani. Először is növekszik az üzemanyagigény, miközben az általunk ismert készletek minden nap gyorsabban fogynak. Mi lenne, ha ahelyett, hogy tervező organizmust használnánk szénhidrogének elfogyasztására, a szintetizálás céljából építjük fel? Ez pontosan az egyik biotechnológia alapja az energiának. Konkrétan megtervezhetünk egy mikroorganizmust a bioetanol szintetizálására, amely az egyik legnagyobb jövőbeli potenciállal rendelkező üzemanyag, ha nem változtatunk a dolgok látásmódján. És baktériumokból vagy gombákból, például élesztőből tennénk. Vagy algák, az egyik legfejlettebb projekt jelenleg.

A biotechnológia is nagy erőfeszítéseket tesz annak érdekében a folyamatok és a bioreaktorok javítása az új bioüzemanyagok termelésének és tisztításának növelése a környezet új veszélyeztetése nélkül. De lépjünk túl a bioüzemanyagokon. A jövő valószínűleg a bioakkumulátorokban rejlik. A bioakkumulátor csak egy nagyszerű koncepció. Minden élőlény energiát nyer a különféle vegyületek anyagcseréjéből. Általában ezt az energiát tároljuk: Mélyen az élőlények nem mások, mint biobattériumok, a legtisztább "Matrix" stílusban (például ATP formájában), de közöttük van egy elektromos csere folyamat. Ez a folyamat az említett vegyületek oxidációjának és redukciójának köszönhető.

Most képzelje el, hogy ezt az elektronikus átvitelt vesszük, és egy vezetéket tegyünk a két vegyület közé. Mit kapunk? Elektromos áram. Az ötlet nagyon jó, mivel tudjuk bármilyen molekulát és mikroorganizmust potenciálakká alakíthat sugárzás vagy egyéb fizikai áramtermelésből eredő egyéb problémák miatt alig van veszteség, mivel az organizmusok elektronikus átviteli mechanizmusa az univerzumban létező egyik legösszetettebb és legtökéletesebb, amelyet ismerünk. Természetesen a cellákból készült akkumulátornak számos más problémája van, de ez nem vonja le az ötletet.

Teremtsen emberfeletti embereket

Igazad van. Emberfölötti. Talán nem a legfilmesebb értelemben, hanem olyasvalamiben, amely erőteljesen közel áll hozzá. A biotechnológiának köszönhetően tudjuk javítsa a testet és annak határait. Elegendő idővel képesek leszünk képregénysebességgel regenerálni a sebeinket. Kicsit többel legyőzhetünk minden betegséget. Lássuk.

Túllépi a test határait

Ez valószínűleg nem lesz meglepő, ha alaposan megnézzük, de hogyan éri el és túllépi a test fizikai határát? Mondott valaki doppingot? Valójában ez a szempont inkább valóság, mint jövőbeli tény. A hormonok használata, mint pl Az emberi GH növeli a csont és a test növekedését, valamint fokozza az anyagcserét. A természetes GH-val homológ, de a laboratóriumban a technológia által létrehozott rHGH megjelenése óta a világ nem ugyanaz. Mivel azóta a növekedési rendellenességekkel járó kórképek keletkeztek, ma számtalan szintetikus vegyületet állíthatunk elő a jelentősen csökkent fiziológiai kapacitások "javítására". A GH túladagolása egész életen át gigantizmust okozhat, többek között kellemetlenebb dolgok, például cukorbetegség, szívproblémák stb.

Az EPO és a CERA a maga részéről teljesen tiltott vegyületek a sport világában. Miért? Mivel ezek olyan anyagok, amelyek serkentik a vörösvértestek képződését a vérben, könnyen beadhatók és előállíthatók. Kinek hála? Természetesen a biotechnológiához. A megnövekedett vér képes magasabb élettani teljesítményt produkálnak a sportolóknál, nem sejtett határok elérése. Egyes élsportolóknak magasabb az emberi EPO-termelésük, ami külső adminisztrációval szimulálható. Másrészt az inzulin szintén tilos, mivel lehetővé teszi a cukoranyagcsere jobb felhasználását, és rövid távon még több energiát nyer. Természetesen és megint csak akkor vált ez a hormon sportveszélybe, amikor a biotechnológia megtalálta a megfelelő eszközöket az olcsó inzulin előállításához.

Szuperregeneráció

Mi lenne, ha hasonló módon regenerálódhatnánk, mint a Wolf Cub vagy a Incredible Hulk? Nos, úgy tűnik, hogy az amerikai kormány nagyon komolyan veszi. Egy ideje a kis implantátumok fejlesztését tűzte ki célul, az ElectRx nevű program részét képezte, amely képes segíteni a sebek regenerálódását, kezelni a fertőzéseket és független az olyan gyógyszerektől, mint a fájdalomcsillapítók vagy az antibiotikumok. Ehhez a nyilvánosságra hozott kevés információ szerint, A neuromodulációt alkalmazó neurimplantátumok elérhetőek lennének, mikrokapszulázás és a biotechnológiában ehhez használt egyéb élvonalbeli technikák. A szándék egy olyan szupermonitor létrehozása, amely képes a sérülések és testi rendellenességek észlelésére és azonnali fellépésre. Tudomány vagy fikció? Félelmetes ezen gondolkodni. De ez nem olyan furcsa. Vannak olyan fajok, mint például a tüskés egér, a szalamandrákon és más távolabbi göncökön kívül, amelyek képesek "blasztoma" - sejtek tömegének - generálására, amelyek a seb ellen tapaszként szolgálnak.

Ultraimmunitás

Beszéltünk az immunrendszert segítő implantátum létrehozásának képességéről. Ez megfizethető, ha olyanra gondolunk, amely képes olyan anyagok felszabadítására, mint az interferon vagy egyes immunfolyamatok adjuvánsai. De mi van, ha azt mondjuk, hogy még többet tehetünk? A biotechnológia úgy véli, hogy rákbiztos immunrendszert hozhat létre. Legalább a bőrrákoktól. Az ipilimumab, szinte kimondhatatlan név, egy olyan gyógyszer neve, amely "felszabadítja" az immunrendszer fékjét a melanoma ellen. Eddig elég jó eredménnyel tesztelték. Amit alapvetően tesz, az az kölcsönhatásba lépnek az immunrendszer mechanizmusával hogy kihagyja azokat az ellenőrzéseket és megtévesztéseket, amelyeket a melanoma maga elé állít. Ily módon maga az immunrendszer képes megszüntetni a rákot. Ezenkívül az egyik legagresszívebb rák. Ennek a kutatásnak az alapjai lehetővé teszik a rák és az immunrendszer közötti kapcsolat elmélyülését. Ki tudja, egyszer nem leszünk képesek bármilyen típusú daganatot egyszerű és gyakorlatilag természetes módon kiirtani.

Géntechnológiával módosított emberek

Bár egy személy genomja nem módosítható közvetlenül, mert ez magában foglalja az összes sejtjük módosítását, igen létrehozhat "genetikailag módosított embereket" ivarsejtektől. Ehhez néhány régóta ismert eszközt használunk. Bár a legerősebbek közül néhányat csak a közelmúltban írtak le. A CRISPR-ek a DNS-szál rövid ismétlődéseivel teli területek, amelyek 4 különböző típusú foggal rendelkező szálra hasonlítanak, és csak meghatározott párokban illeszkednek egymáshoz. Ezek a fogak ismétlődnek egy bizonyos meghatározott sorrendben. Ezek a régiók a genetikai módosításokkal szemben megszerzett immunrendszer részét képezik. Ismerve a mechanizmusát, pontosan felhasználhatjuk a kívánt értelemben vett DNS módosítására, a lánc darabjainak vágására és beillesztésére. Ezzel elértük, mert vannak kutatók, akik például az embriókban az emberi genom módosításával akarnak dolgozni, hogy rögzítsenek egy "letört" gént, amely halálos betegséget eredményez. Mivel minden nap egy kicsit jobban tudjuk, mire szolgálnak genomunk egyes génjei, ez a tudás lehetővé teszi számunkra, hogy ellenőrizzük, mit akarunk tőle.

Egyes kutatók már dolgoznak az első teszteken az emberi genom módosítására. Kínában például egy kutató azzal a szándékkal próbál engedélyeket szerezni az eldobott embriók genetikai módosítására, hogy a folyamatot jobban megismerje. Kaliforniában egy kevésbé "agresszív" folyamatot tanulmányoznak, de kapcsolódik a petesejt genetikai módosításához is. Felmerülnek az a gyanúk is, hogy más kutatók már elvégezték saját kísérleteiket, bár nevüket eddig nem lépték túl. Végül ez a mező egy sor különös világos-sötét színt tartalmaz, mivel a biotechnológia lehetőséget nyújt számunkra létünk legkegyetlenebb problémáinak megoldására. De megnyitja az ajtókat az eugenika és más erkölcsi kérdések előtt is, amelyeket nem hagyhatunk szem elől.