Biotech thotë se mund ta programojë jetën për të bërë gjëra të reja. A eshte e vertete?

Njerëzve u pëlqen të thonë gjëra se çfarë të bëjnë. Çdo gjë që mund të krijojmë, parashikojmë dhe kontrollojmë - nga kompjuterët te fabrikat - ne mund ta programojmë për të marrë rezultate të besueshme dhe të dobishme. Bioteknologjia është pjekur deri në pikën ku shkencëtarët i konsiderojnë gjithnjë e më shumë qelizat e gjalla si të programueshme, por jo të gjithë janë dakord me përdorimin e këtij termi. Duke ndërhyrë dhe modifikuar gjenet e tyre për të krijuar të gjitha llojet e produkteve, molekulave, kimikateve dhe materialeve të reja të dobishme në shkallë, liderët në këtë fushë të biologjisë sintetike premtojnë të rishpikin rrënjësisht mënyrën se si i bëjmë gjërat, të nxitur nga teknikat e reja dhe në zhvillim për redaktimin e ADN-së. dhe potenciali produktiv në dukje i pakufishëm i biologjisë.

Kompani si Zymergen, AmyrisAMRS
, dhe Gingko Bioworks janë disa nga ata që e avancojnë këtë koncept, i cili është bërë një parim bazë në mesin e shumë njerëzve në bioteknologji. “Ideja kryesore pas biologjisë sintetike është se biologjia është në thelb e programueshme, sepse ajo funksionon në kodin dixhital në formën e ADN-së. tha Jason Kelly, CEO i Gingko Bioworks, në një konferencë të fundit. "Nëse mund të lexoni dhe shkruani kodin dhe keni një makinë që do ta ekzekutojë atë - të cilën ne e quajmë qelizë - ky është programimi."

Gjërat e gjalla, nga qelizat më të thjeshta e deri te organizmat komplekse, tashmë janë industrializuar. Bujqësia e kafshëve është një shembull i dukshëm, ose maja, të cilat hidhen në vazo gjigante ku prodhojnë kimikate thelbësore si acidi citrik në shkallë të gjerë. Por, çka nëse gjenet e këtyre majave mund të modifikohen në mënyrë që ato të prodhojnë, për shembull, një mineral të çmuar ose një molekulë të dobishme farmaceutike? Po sikur qelizat e një lope të mund të rikodoheshin për të prodhuar një furnizim të vazhdueshëm me fileto mignon të pastër?

Imagjinata mund të pushojë me këtë ide: ushqeni udhëzimet e duhura në një qelizë - ose miliarda prej tyre - dhe prodhoni kimikate të reja ose ngjyra jo toksike, pastroni ujin, bëni më efikase. bioreaktorët, kush e di se çfarë tjetër. Me gjithë entuziazmin dhe premtimin, ndërsa këto ide dhe teknika bëhen më të përhapura dhe të sofistikuara, mosmarrëveshjet po shfaqen gjithashtu rreth pyetjes: A mundemi vërtet pretendoni të programoni jetën si softuer? Duhet ne? Dhe çfarë do të thotë kjo?

Për disa, biologjia e programimit ofron mundësinë për të ofruar bollëk të pashembullt material dhe ekonomik për të gjithë planetin, duke përmirësuar gjithashtu rolin tonë si kujdestarë të anijes kozmike Toka, duke na dhënë më pak arsye për të gërmuar lëndë djegëse fosile ose për të prodhuar kimikate helmuese për të prodhuar gjërat që na duhen. dhe dashuri. Të tjerë e shohin të gjithë nocionin si pak më shumë se një analogji të gabuar, madje edhe një keqkarakterizimi kundërproduktiv që rrezikon ta trajtojë jetën si diçka shumë më pak komplekse dhe misterioze sesa është në të vërtetë. Ndryshimi i klimës është vetëm një shembull se si qëndrime të tilla mund të na çojnë në rrugë të gabuar. Siç ndodh shpesh, depërtimi mund të gjendet në hapësirat ndërmjet këtyre këndvështrimeve.

'Kutia e zezë' e biologjisë

Në historinë e kohëve të fundit, njerëzit kanë mësuar shumë për funksionimin e brendshëm të qelizave të gjalla. Industria tani po kërkon të inovojë duke u ndërlidhur drejtpërdrejt me këto funksione të brendshme, duke aplikuar logjikën e llogaritjes duke përdorur të reja të fuqishme mjete si CRISPR për të redaktuar gjenet individuale. Kuptimi njerëzor i sistemeve të gjalla që këto teknologji hapin për ne është ende në fillimet e tij, por ato tashmë po vihen në përdorim produktiv. Të teknologji mRNA pas COVID-19, për shembull, nxit imunitetin duke rishkruar drejtpërdrejt udhëzimet e qelizave për prodhimin e proteinave. Nëse kjo nuk është programim, çfarë is ajo?

Çelësi i idesë së biologjisë së programimit është fakti që sistemet e gjalla funksionojnë me kod, ADN, të cilin në vend të njësheve dhe zerove i interpretojmë si A, C, T dhe G. Është një gjuhë që njerëzit mund ta lexojnë dhe madje po mësojnë të shkruajnë, por ne ende nuk mund ta bëjmë këtë rrjedhshëm. Për analogji, ne mund të punojmë me fjalë dhe fraza të shkurtra, por jo me fjali të plota, e lëre më paragrafë ose kapituj. Ndryshimi i vetëm një shkronje në një sekuencë gjenetike mund të prodhojë rezultate që janë të mira, të këqija ose të pazbulueshme, dhe shumë shpesh rezultati nuk ndjek pritshmëritë logjike.

Pothuajse asnjë nga këto nuk është e vërtetë për kodin kompjuterik, të cilin njerëzit e kuptojnë në një nivel themelor, sepse, mirë, ne e shpikëm atë. Disa argumentojnë se, për këtë arsye, ne kurrë nuk mund ta programojmë vërtetë biologjinë në një kuptim kuptimplotë. Pavarësisht se çfarë masash marrim për ta kontrolluar atë, ata na kujtojnë, "jeta gjen një rrugë” për të minuar ose shkëputur kutitë që ndërtojmë rreth tyre (jo gjithmonë me një efekt kaq dramatik si Jurassic Park). Në programimin dixhital, parashikueshmëria është thelbësore. Ka pak përdorim për një aplikacion fletëllogaritëse që ndryshon papritur një vlerë të numrit herë pas here. Megjithatë, një gjë që mund të themi me siguri për jetën është se ajo është nuk e parashikueshme. Në fakt, evolucioni është fuqizuar nga paparashikueshmëria, mutacioni gjenetik që ka kontribuar shumë në shumëllojshmërinë verbuese të jetës në Tokë.

Në të njëjtën kohë, ne ndërtojmë dhe përdorim rregullisht sisteme komplekse me parashikueshmëri dukshëm të kufizuar. Aeroplanët, sistemet e trafikut, rrjetet kompjuterike, të gjitha përbëhen nga aq shumë pjesë më të vogla, të parashikueshme sa sjellja e tyre është e parashikueshme vetëm deri në një pikë, gjithmonë të aftë për të bërë diçka që askush nuk e sheh që vjen. Për këdo që nuk e njeh funksionimin e tij të brendshëm, edhe një kompjuter i ndërtuar në mënyrë perfekte mund të quhet 'kuti e zezë': ne e dimë se çfarë hyn dhe çfarë del, pa kuptuar se çfarë po ndodh brenda. Diçka e ngjashme mund të thuhet për marrëdhënien aktuale me biologjinë.

Logjikë e paqartë

Për fat të mirë për bioteknologjinë, rruga drejt përparimit mund të mos kërkojë një kuptim të plotë të kodit të jetës. Njohuritë dhe aftësitë më të thella mund të arrihen nga dhurues kufijtë e pashmangshëm të misterit që vijnë nga puna me sistemet e gjalla. Ushqimi i kodit të ri gjenetik në një qelizë me një rezultat të pritshëm, duke qenë gjithashtu i hapur ndaj të papriturave, mund të quhet programim, ose ndoshta nxitje, duke i bërë një pyetje vetë natyrës. Ndërsa kjo mund të mos jetë aq e besueshme ose efikase sa hartimi i kodit për një program kompjuterik, avantazhi është se përgjigjet janë shpesh befasuese dhe ndonjëherë lidhen me pyetje që as nuk janë bërë. Kështu ndodh inovacioni dhe e veçon biologjinë nga çdo fushë tjetër 'e programueshme' në disa mënyra emocionuese.

Në industri, nuk ka luksin për të pritur për një kuptim të plotë të sistemeve komplekse që evolucioni ka ëndërruar gjatë katër miliardë viteve të fundit, përpara se ato të mund të vihen në përdorim. Imperativi për të arritur piketa dhe për të ofruar produkte të dobishme, të shkallëzuara dhe përfundimisht të tregtueshme nuk lë asnjë mundësi përveç gjetjes së rrugës më të drejtpërdrejtë drejt rezultateve më të mira dhe më të dobishme. Të pranosh realitetin e të punuarit me paparashikueshmëri do të thotë të ndërtosh kryesisht sisteme të parashikueshme që mund të tolerojnë shumë sjellje të papritura - por shpesh të dobishme - të natyrës. Pasi këto procese janë brenda sferës së përsëritshmërisë të pranuar nga llogaritja tradicionale ose proceset e prodhimit, dallimi bëhet më pak i rëndësishëm.

La kompleksiteti i biologjisë është shkak për përulësi, por edhe entuziazëm. Ekziston një mundësi në bioteknologji për të mësuar dhe madje për të shfrytëzuar procese dhe aftësi që askush nuk mund t'i shpikte kurrë, e lëre më t'i kuptonte plotësisht. Ne nuk e kemi shpikur pulën, për shembull, dhe sigurisht nuk i kuptojmë të gjitha pjesët e saj të punës, çfarë po ndodh në mendjen e saj kur i ushqejmë, ose çfarë zinxhiri ngjarjesh i shndërron kokrrat në një vezë që mund të prodhojë një të tërë. pulë e re. Por ato na ofrojnë aq shumë vlerë, në mënyrë të besueshme dhe në shkallë, saqë mund të konsiderohen si teknologji e avancuar. Çështja nëse redaktimi dhe kodimi i gjeneve të sistemeve të gjalla përbën 'programim', pra, është kryesisht semantike. Është gjithashtu dytësore ndaj pyetjes reale: çfarë do të bëhet me këto aftësi të reja dhe gjithnjë në përmirësim? Në përpjekjen për të kuptuar funksionimin themelor të biologjisë, për sa kohë që ne po gjejmë mënyra për të përmirësuar cilësinë e jetës dhe shëndetin e planetit, nuk duhet të ketë rëndësi se çfarë fjale përdorim për ta përshkruar atë.