생명 공학은 생명을 프로그래밍하여 새로운 것을 만들 수 있다고 말합니다. 사실인가요?

인간은 무엇을 해야 하는지 말하는 것을 좋아합니다. 컴퓨터에서 공장에 이르기까지 우리가 설정, 예측 및 제어할 수 있는 모든 항목을 프로그래밍하여 안정적이고 유용한 결과를 얻을 수 있습니다. 생명 공학은 과학자들이 점점 더 살아있는 세포를 프로그래밍 가능한 것으로 간주하는 지점까지 성숙했지만 모든 사람이 그 용어를 사용하는 데 동의하는 것은 아닙니다. 모든 종류의 유용한 신제품, 분자, 화학 물질 및 물질을 대규모로 생성하기 위해 유전자를 조작하고 편집함으로써 합성 생물학 분야의 리더는 새롭고 새로운 DNA 편집 기술을 기반으로 우리가 만드는 방식을 근본적으로 재창조할 것을 약속합니다. 그리고 생물학의 무한해 보이는 생산적 잠재력.

Zymergen, Amyris와 같은 회사AMRS
, 그리고 Gingko Bioworks는 이 개념을 발전시키는 회사 중 일부이며, 이는 많은 생명공학 분야에서 기본 교리가 되었습니다. "합성 생물학의 핵심 아이디어는 생물학이 DNA 형태의 디지털 코드에서 실행되기 때문에 근본적으로 프로그래밍할 수 있다는 것입니다." 제이슨 켈리가 말했다, 최근 회의에서 Gingko Bioworks의 CEO. "당신이 코드를 읽고 쓸 수 있고 그것을 실행할 기계가 있다면 — 우리는 이것을 세포라고 부릅니다 — 그것이 바로 프로그래밍입니다.”

가장 단순한 세포에서 복잡한 유기체에 이르기까지 생물은 이미 산업화되었습니다. 축산업은 구연산과 같은 필수 화학 물질을 방대한 규모로 생산하는 거대한 통에 던져지는 효모 또는 명백한 예입니다. 그러나 그 효모의 유전자가 편집되어 예를 들어 귀중한 광물이나 약학적으로 유용한 분자를 생산할 수 있다면 어떨까요? 소의 세포를 다시 코딩하여 순수한 필레미뇽을 지속적으로 생산할 수 있다면 어떨까요?

상상력은 다음과 같은 아이디어와 함께 미친 듯이 날릴 수 있습니다. 올바른 지침을 세포에 주입하거나 수십억 개의 새로운 화학 물질이나 무독성 염료를 생산하고, 물을 정화하고, 더 효율적으로 만들 수 있습니다. 생물 반응기, 누가 다른 것을 알고 있습니다. 모든 흥분과 약속에도 불구하고 이러한 아이디어와 기술이 보다 광범위하고 정교해짐에 따라 다음 질문에 대한 불일치도 발생하고 있습니다. 정말 소프트웨어와 같은 프로그램 수명을 주장합니까? 우리는해야합니까? 그리고 그것은 무엇을 의미합니까?

일부 사람들에게 프로그래밍 생물학은 지구 전체에 비할 데 없는 물질과 경제적 풍요를 제공하는 기회를 제공하는 동시에 우주선 지구의 청지기로서의 역할을 향상시켜 화석 연료를 파내거나 우리가 필요로 하는 것을 제조하기 위해 유독한 화학 물질을 생산할 이유를 줄여줍니다. 그리고 사랑. 다른 사람들은 전체 개념을 잘못된 비유, 심지어 삶을 실제보다 훨씬 덜 복잡하고 신비한 것으로 취급할 위험이 있는 역효과적인 잘못된 특성화에 불과하다고 생각합니다. 기후 변화는 그러한 태도가 어떻게 우리를 잘못된 길로 이끌 수 있는지에 대한 한 가지 예일 뿐입니다. 흔히 그렇듯이 이러한 관점 사이의 공간에서 통찰력을 찾을 수 있습니다.

생물학의 '블랙박스'

최근 역사에서 인간은 살아있는 세포의 내부 작용에 대해 많은 것을 배웠습니다. 업계는 이제 이러한 내부 작동과 직접 상호 작용하여 혁신을 모색하고 있으며 강력한 새 CRISPR과 같은 도구 개별 유전자를 편집합니다. 이러한 기술이 우리를 위해 열어주는 살아있는 시스템에 대한 인간의 이해는 아직 초기 단계에 있지만 이미 생산적으로 사용되고 있습니다. 그만큼 mRNA 기술 예를 들어, 코로나19의 배후에는 단백질 생산을 위한 세포의 지시를 직접 다시 작성하여 면역을 촉진합니다. 그것이 프로그래밍이 아니라면 무엇을 is 이것?

프로그래밍 생물학 아이디어의 핵심은 살아있는 시스템이 XNUMX과 XNUMX이 아닌 A, C, T, G로 해석되는 코드인 DNA에서 실행된다는 사실입니다. 인간이 읽고 쓸 수 있는 언어이지만 아직 유창하게 할 수는 없습니다. 유추를 통해 우리는 단어와 짧은 구로 작업할 수 있지만 단락이나 장은 고사하고 완전한 문장으로 작업할 수는 없습니다. 유전자 염기서열에서 단 하나의 문자만 변경하면 좋은 결과, 나쁜 결과 또는 감지할 수 없는 결과가 생성될 수 있으며 결과는 논리적 기대를 따르지 않는 경우가 많습니다.

이 중 거의 모든 것이 컴퓨터 코드에 해당되지 않습니다. 우리가 그것을 발명했기 때문에 인간이 기본적인 수준에서 이해하는 것입니다. 어떤 사람들은 이러한 이유로 생물학을 의미 있는 의미에서 진정으로 프로그래밍할 수 없다고 주장합니다. 우리가 그것을 통제하기 위해 어떤 조치를 취하든 그들은 우리에게 "인생은 길을 찾는다"(주라기 공원과 같은 극적인 효과가 항상 그런 것은 아님) 주변에 구축한 상자를 훼손하거나 깨뜨리기 위해. 디지털 프로그래밍에서는 예측 가능성이 핵심입니다. 때때로 예기치 않게 숫자 값을 변경하는 스프레드시트 앱은 거의 사용되지 않습니다. 그러나 우리가 인생에 대해 확실히 말할 수 있는 한 가지는 그것이 지원 예측 가능. 사실, 진화는 예측할 수 없는 유전적 돌연변이에 의해 구동되며, 지구상의 생명의 눈부신 다양성에 많은 기여를 했습니다.

동시에 예측 가능성이 상당히 제한된 복잡한 시스템을 정기적으로 구축하고 사용합니다. 비행기, 교통 시스템, 컴퓨터 네트워크는 모두 훨씬 더 작고 예측 가능한 부분으로 구성되어 있기 때문에 그들의 행동은 어느 시점까지만 예측할 수 있고 항상 아무도 예상하지 못한 일을 할 수 있습니다. 내부 작동을 모르는 사람에게는 완벽하게 구성된 컴퓨터라도 '블랙 박스'라고 부를 수 있습니다. 우리는 내부에서 무슨 일이 일어나고 있는지 이해하지 않고도 무엇이 들어오고 무엇이 나오는지 압니다. 생물학과의 현재 관계에 대해서도 비슷한 말이 있을 수 있습니다.

퍼지 로직

다행스럽게도 생명 공학의 경우 진보의 길은 생명 코드에 대한 완전한 이해를 요구하지 않을 수 있습니다. 더 깊은 지식과 능력을 얻을 수 있습니다. 포용 살아있는 시스템과 함께 일하면서 생기는 피할 수 없는 미스터리의 여백. 새로운 유전 암호를 예상한 결과를 가진 세포에 주입하는 동시에 예상치 못한 것에 열려 있는 것은 프로그래밍이라고 부를 수 있으며, 아마도 자극을 주어 자연 자체에 질문을 던질 수도 있습니다. 이것은 컴퓨터 프로그램을 위한 코드를 작성하는 것만큼 안정적이거나 효율적이지 않을 수 있지만 장점은 답변이 종종 놀랍고 때로는 묻지 않은 질문과 관련이 있다는 것입니다. 이것이 혁신이 일어나는 방식이며, 흥미로운 방식으로 생물학을 다른 '프로그래밍 가능한' 영역과 차별화합니다.

산업계에서는 지난 XNUMX억 년 동안 진화가 꿈꿔온 복잡한 시스템이 사용되기 전에 완전히 이해되기를 기다리는 사치가 없습니다. 이정표를 달성하고 유용하고 확장 가능하며 궁극적으로 시장성 있는 제품을 제공해야 하는 필수 조건은 가장 유용하고 가장 유용한 결과로 가는 가장 직접적인 경로를 찾는 것 외에는 선택의 여지가 없습니다. 예측할 수 없는 작업의 현실을 받아들이는 것은 구축을 의미합니다. 대개 예상치 못한 – 그러나 종종 유용한 – 자연의 많은 행동을 견딜 수 있는 예측 가능한 시스템. 이러한 프로세스가 기존의 계산 또는 제조 프로세스에서 허용되는 반복성 영역 내에 있으면 구분이 덜 중요해집니다.

XNUMXD덴탈의 생물학의 복잡성 겸손의 원인이기도 하지만 열정의 원인이기도 합니다. 생명 공학에는 완전히 이해하는 것은 고사하고 누구도 발명할 수 없는 과정과 능력을 배우고 활용할 수 있는 기회가 있습니다. 예를 들어 우리는 닭을 발명하지 않았으며 닭의 모든 작동 부품, 먹이를 줄 때 머릿속에서 무슨 일이 일어나고 있는지, 또는 전체를 생산할 수 있는 알로 곡물을 변환하는 일련의 사건을 확실히 이해하지 못합니다. 새로운 치킨. 그러나 그들은 우리에게 믿을 수 있고 규모가 큰 가치를 제공하므로 첨단 기술로 간주될 수 있습니다. 유전자 편집과 살아있는 시스템 코딩이 '프로그래밍'에 해당하는지 여부에 대한 질문은 대체로 의미론적입니다. 이것은 또한 실제 질문에 부차적입니다. 이 새롭고 계속 향상되는 능력으로 무엇을 할 것인가? 생물학의 기본 작동을 이해하려고 할 때 삶의 질과 지구의 건강을 개선하는 방법을 찾는 한, 우리가 그것을 설명하기 위해 어떤 단어를 사용하는지는 별로 중요하지 않습니다.