合成微生物学。 問題の歴史へ
投稿のタイトルに示されている会話のトピックは、合成微生物学のように聞こえるので、それから始めます。 この科学を定義するには多くの方法がありますが、 クリックケミストリーのように、すべての職業と知識分野が絡み合っていることが重要です。 しかし、ここでのポイントは学際性でさえありませんが、物理学者と数学者がウェット生物学者よりも生物学にはるかに多くをもたらすことができるという事実です。 彼らが望んでいるのは、細胞内の遺伝子の働きをどのように制御するかという質問に答えることです。 これを行うために、彼らは遺伝子で発生するプロセスを人工的にシミュレートし始めました。
微生物学のもう1つの分野は、DNA分子を自分で合成して作成し、遺伝情報のない細胞に配置できることです。 そのため、新しいセルが表示されます。このセルはプログラムされており、その作成者、この場合は科学者です。
コンスタンチン・セヴェリノフ：「合成微生物学は、特定の数の物理学者や数学者が、昔の記憶から微生物学を取り上げようと決めたときに現れました。 物理学または数学の危機が始まるとき-探すべきものはもうありません-証明するフェルマーの定理もヒッグス粒子も、彼らは生物学に入り、そこで何かを始めます。 これはいいです。 そして、この種の活動の結果、物理学者は細胞内の遺伝子の働きがどのように正確に制御されているのか疑問に思った。 生物学者もこれに対処しましたが、物理学者は反対側からこれにアプローチし、これらのプロセスをシミュレートし始め、微分方程式までのさまざまな方法を使用して、細胞内での遺伝子の働きのプロセスを調べました。 多くの場合、彼ら自身が制御する多くの条件に応じて、細胞内で働く遺伝子の範囲、細胞が産生する生物活性物質などを変更することが可能であることが判明した。 これは合成生物学の一部です。 非常に高度な技術レベルの別の合成生物学は、クレイグベンターが開発し続けている科学です-彼自身、ヒトゲノムを配列決定した人です。 そして、この科学はこれです：ゲノム、つまり身体の遺伝子全体の配列の全体、そしてこれがDNAであると判断できれば、だれも自分で合成してそのようなDNA分子を作成することを原則として気にしません。 非常に長くなりますが、自分で作成しました。」
2000年代前半にヒトゲノムが完全に決定され、それが含まれる30億の「文字」をすべて読み取ることができたとき、バイオインフォマティクスという新しい領域が生まれました。 遺伝学者が取得できた情報を保存および分析するように設計されています。 そして今、大量のデータがある場合、真剣な技術サポートが必要です。 少なくとも、このすべてのデータを保存する方法と場所、これに必要なテクノロジーを理解する必要があります。 そして、バイオインフォマティクスは分析し、後で実験的に取り組むことができるいくつかの興味深い配列を特定する必要があります。 これは、現在生物学で最も有望な分野の1つです。
なんで？
事実、合成微生物学は未来の科学の理想的な例であるため、これまでのところプロジェクトのみがあり、科学者の結果を感じることは不可能です。 しかし、どの分野でそれが適用されます。 これは、例えば、バイオ燃料に適用されます。 それでも私たちが地球から炭化水素を送り出すのを止めると、バクテリアはそれらを生産する必要があり、それは科学者によって特別に作られます。 彼らはこれを大規模かつはるかに安価に行うことができます。
KS：「Nature誌の10月号に記事が掲載されました。腸内にバクテリアが生息する通常の大腸菌が、油ではなく、油ではなく油分解生成物の生産工場になったことが示されました。ガソリン。 これは、さまざまな分析方法を使用して、脂肪族鎖、脂肪族物質を構築できる一連の酵素が開発されたためです-これは、二酸化炭素、アンモニウムなどの単純な前駆体から特定の長さの油で構成されるものです、そしてそのような遺伝子が導入された大腸菌は実際に炭化水素を生成することが判明しました。 ここから、対応する炭化水素がガソリンスタンドに現れるまで、まだ長い道のりがありますが、最初のステップは少なくともベンチャー投資家を確実に感動させるでしょう。
生物学者の巨大な力が今投げられている2番目の重要なポイントは、新しい抗生物質の作成です。 この問題が近い将来解決されない場合、人類は、結核やコレラなど、現在治療が可能になっていると思われる病気で人々が死んでいた19世紀の状況に戻る可能性があります。 現在、科学者が作成した抗生物質の形態に耐性のある細菌があります。 つまり、抗生物質が多く使用されている病院では、抗生物質に耐性のある細菌の選択が行われているため、ダーウィンの理論に完全に従っているという状況が得られています。 そして今、彼らはそこに住んで繁殖し、抗生物質はそれらに作用しません。 したがって、将来、私たちが病院に来て、現代の基準では価値のない細菌を拾い、死んでしまう可能性があります。
KS：「しかし、ゲノミクスの発展により、世界のバクテリアの数は膨大であり、培養できる、つまりカップで成長できるバクテリアの数は非常に少ない、つまりすべてのバクテリアの99.9％が暗いという理解が得られました。問題-私たちはそれらを栽培することはできません。 しかし、自然環境ではなくモデル生物で遺伝子を機能させるゲノム配列を決定するこれらの方法の開発により、新しい抗生物質をコードする新しい遺伝子および複合体の達成という点で、さまざまな可能性が突然明らかになりました。 バイオインフォマティクスの予測を作成し、興味深い何かを与えることができる遺伝子を強調し、次にこれらの遺伝子を機能させる誰かを考え出す必要があります。
新しいタイプの科学者
生物学者が現代の大学で受ける教育は、現在これらの問題を解決するのに十分ではありません。 将来の専門家は得られたデータを分析できなければならないので、試験管や実験を扱う「濡れた」生物学者は過去のものになります。 さらに、現在、アメリカとヨーロッパでは、この「湿式」作業をすべて外部委託する企業があります。 これはそれほど高価ではなく、研究室の科学者が同じことをする状況よりもはるかに効果的です。 つまり、既存のデータベースに基づいてコンセプトを考え出すスペシャリストがいて、それを確認するために、彼は会社にいくつかの遺伝子、株、または生物を準備するように命じます。
理想的には、もちろん、将来の科学者は微生物学者とバイオインフォマティクスの両方のスキルを組み合わせる必要がありますが、ほとんどの場合、すぐに注文を受ける企業はないでしょうが、必要なすべての手順を実行するロボットステーションがあるでしょう。 つまり、現代の意味で自分の手で何かをすることができる科学者の数が減り、ロボットによって得られたデータに基づいて概念や理論を考え、提唱できる人が求められます。
そのような人々はどこから来たのですか。 現在、既存のスペシャリストのみを再トレーニングできますが、誰が再トレーニングするのかという疑問が生じます。 コンスタンチンは、生物学者ではなく、生物学的問題を正しく提起し、実験のスキームを作成できるが、実験そのものを処理できない数学者だと考えています。 彼は、流体の輸血や微生物の研究に関係しないデータを理解することを学ぶ生物学者よりも数学は実験生物学を教える方が簡単だと考えています。
KS：「どうやら、労働力の一部がコンピューター分析に従事しているようです。 これは、膨大な数のテキストであるボルヘスのバビロニア図書館に似ています。非常に大きいため、存在し、存在し、存在するすべてのテキストが含まれていますが、見つかりません。 そして、ゲノムの配列を決定した機械が毎日これを行うため、同様の状況にいることがわかります。 現在、何百万もの遺伝子テキストが何らかのデータベースにあります。 それらには、すべての生物に関する情報が含まれています。 たとえば、癌を打ち負かす方法に関する情報があります-唯一の質問は、それを見つける方法、それを整理する方法、見るべきこと、そして尋ねるべき質問です。 しかし、私が想像できない人の数という点では、これはどれほどの能力があるのでしょうか。 バイオインフォマティクスは人気のある職業であり、分子生物学者はそれよりも小さくなっています。 これらは才能のある人々であることがわかりました。」
読むのが面倒な人は、 ここでコンスタンチン・セヴェリノフとビデオを見ることができます。