Кои са най-изненадващите приложения на биотехнологиите? Този клон на науката има способността да достига до точки, които са си представени само от научната фантастика. Но те са съвсем реални постижения.

имунната система

Биотехнологиите са доста нов клон, но в същото време много класически, на биологията и нейните дисциплини. Тя се основава на технологията, която изучава и използва биологичните механизми и взаимодействия на живите същества, особено микроорганизмите. Поради особеното си положение биотехнологиите позволяват получаване резултати, които биха изглеждали като истинска научна фантастика. Някои от приложенията ни улесняват живота, докато други са само предложения за бъдещето. За тези, които не го знаят, съгласно Конвенцията от 1992 г. за биологичното разнообразие биотехнологиите се определят като „всяко технологично приложение, което използва биологични системи и живи организми или техните производни за създаването или модифицирането на продукти или процеси за специфични цели“ и е класифицирани в следните основни клонове:

Червена биотехнология: се отнася за използването на биотехнологии в медицински процеси.

Бяла биотехнология: известен също като индустриална биотехнология, той се прилага за индустриални процеси.

Зелена биотехнология: прилага ли се биотехнология към селскостопанските процеси.

Синя биотехнология: Наричан още морска биотехнология, той е термин, използван за описване на приложенията на биотехнологиите в морска и водна среда.

На какво са способни биотехнологиите?

Някои от най-странните приложения и най-странните изследователи се намират в тази област. От завладяване на други планети за изграждане на супер хора, преминавайки през производството на горива или елиминирайки уран, биотехнологиите винаги имат отговор за всичко. Не че е панацея, но „дайте ми точка и ще движа света“, каза отдавна определен мъдрец. А биотехнологиите знаят много точки.

Завоювайте планета

Пътуването до червената планета е много сложна тема. Марс е враждебен. Много враждебно. И това е най-приятелският съсед, когото имаме. Мисията, която ще ни накара да го колонизираме, ако се случи, първо трябва да види процес на адаптация, обикновено известен като "тераформиране". Тераформирането се състои от коригиране на физико-химичните и геохимичните условия според нашите нужди. И кой по-добре от бактериите да го направи? Нещо повече и какво по-добро от биотехнологиите да ги проектираме? В момента има няколко проекта, които определят как да се „изгради“ синтетичен организъм, генетично модифициран от естествен, способен да произвежда определено вещество, като кислород, от други по-обилни в околната среда. Или да помогне на друга агенция да използва по-добре съществуващите и оскъдни ресурси.

С това, например, можем да помогнем на растенията да фиксирайте азота по-лесно, улеснявайки оплождането. Или за получаване на вода там, където на практика няма. Или още по-добре улавяне на въглероден диоксид. Или милиард други неща. Въпросът е да се използва генетично модифициран организъм, който да помогне да се променят условията на мястото или да се поддържат други организми в такава задача. И геният на въпроса е, че трикът е да се проектира генетично модифициран организъм, който да се тераформира по-късно, тъй като добрите организми, създадени за тази цел, се самоунищожават, за да не развалят екологичния баланс.

И как да проектираме синтетичен организъм? Отдавна знаем как да използваме генетичната база данни, за да вземем гените, които искаме, да ги репликираме и да ги въведем в микроорганизъм, така че да прави това, което искаме. Правим го всъщност всеки ден в университета, например. Всъщност първата стъпка в изграждането на първата верига от почти изцяло синтетична ДНК е направена миналото лято. Идеята за изграждане на организъм практически от разложените парчета на други също се играе отдавна.

Яжте уран и почиствайте света

Но в допълнение към завладяването на нова планета, какво, ако се посветим да действаме на тази, която вече обитаваме? Разбира се, самите основи на биотехнологиите и синтетичната биология, за които говорихме по-рано, биха могли да бъдат използвани за решаване на някои от най-новите проблеми, които имаме на тази планета. Боклукът и отпадъците са постоянна заплаха, това няма съмнение. Макар и ядрена енергия, в момента, Той е един от най-чистите, които съществуват, въпреки общото неинформирано мнение, вярно е, че генерира устойчив и изключително опасен остатък. Радиоактивните отпадъци имат ужасно дълъг период на полуразпад и практически е невъзможно да се третират. Също така е особено опасно, когато избяга във водата и може да замърси океаните и реките, дори питейната вода. Докато биотехнологиите не пречат.

Представете си за момент бактерия, способна да улавя уран и да го концентрира, без да умре. Е, точно това постигна д-р Джема Регера през 2011 г. С лабораторно проектиран Geobacter sulfureducens, неговият изследователски екип успя да формира биофилм, способен да улавят разтворения във вода уран, за да го фиксират, като по този начин се елиминира безразборното и ужасно замърсяване. Но ние не оставаме тук. Искаме ли да премахнем урана? Е, и ние не стигаме дотам, тъй като отдавна знаем, че Shewanella oneidensis е способна да намали този радиоактивен и токсичен метал. За съжаление, все още биоремедиацията може да се използва за елиминиране на суровия продукт, който избягва от петролни аварии, все още е бавна и трудна линия на изследване, но това е така, в търсене на лекарство за този вид замърсяване.

От друга страна, не само радиоактивните материали представляват опасност. Понастоящем биоремедиацията е поле на изследване от голям интерес за биотехнолозите. От биотехнологично проектирани организми, като предишните, до улавяне на тежки метали до бактерии, готови да се отърват от сурови и рафинирани на въглеводороди, които оцветяват екосистемите. Бактерии, способни да улавят и фиксират токсични газове и които дори са способни да генерират полезни компоненти или енергия с тях. Възможностите са невероятни.

Произвеждайте енергия

По-специално винаги съм се застъпвал за водородната икономика. Може би наивно. С течение на времето виждам по-вероятно биотехнологиите ще извадят кестените от тази енергийна нужда всъщност не знаем как ще го разрешим. На първо място, нуждите от гориво се увеличават, докато запасите, които познаваме, се изчерпват по-бързо всеки ден. Ами ако вместо да използваме дизайнерски организъм за ядене на въглеводороди, ние го изградим, за да ги синтезира? Това е точно една от основите на биотехнологиите, приложени към енергетиката. По-конкретно, можем да проектираме микроорганизъм, който да синтезира биоетанол, едно от горивата с най-голям бъдещ потенциал, ако не променим начина си на виждане на нещата. И бихме го направили от бактерии или гъбички, като мая. Или водорасли, един от най-развитите проекти в момента.

Освен това биотехнологиите полагат големи усилия за подобряване на процесите и биореакторите да се увеличи както производството, така и почистването на нови биогорива, без да представлява нова заплаха за околната среда. Но нека отидем отвъд биогоривата. Бъдещето вероятно е в биобатериите. Биобатерията е просто чудесна концепция. Всички живи същества получават енергия от метаболизма на различни съединения. Обикновено съхраняваме тази енергия. Дълбоко в себе си живите същества не са нищо повече от биобатерии, в най-чистия стил "Матрица" (под формата на АТФ например), но между тях има процес на електрически обмен. Този процес се дължи на окисляването и редукцията на споменатите съединения.

Сега си представете, че вземаме този електронен трансфер и поставяме жица между двете съединения. Какво получаваме Електрически ток. Идеята е просто страхотна, тъй като можем конвертирате всякакви молекули и всякакви микроорганизми в потенциална батерия с почти никакви загуби поради радиация или други проблеми, произтичащи от физическото производство на електричество, тъй като механизмът за електронен трансфер на организмите е един от най-сложните и съвършени, които съществуват във Вселената, които познаваме. Разбира се, батерията, изработена от клетки, има редица други проблеми, но това не отслабва идеята.

Създавайте свръхчовеци

Ти си прав. Свръхчовек. Може би не в най-филмовия смисъл, а в нещо, което е силно близо до него. Благодарение на биотехнологиите можем подобряване на тялото и неговите граници. С достатъчно време ще можем да регенерираме раните си със скоростта на комиксите. С малко повече можем да преодолеем всяка болест. Да го видим.

Превишава границите на тялото

Вероятно това няма да е изненада, след като го разгледаме отблизо, но как да достигнете и надхвърлите физическата граница на тялото? Някой каза ли допинг? Всъщност този аспект е по-скоро реалност, отколкото бъдещ факт. Използването на хормони като Човешкият GH увеличава растежа на костите и тялото, както и засилване на метаболизма. От появата на rHGH, хормон, хомоложен на естествения GH, но създаден в лабораторията по технология, светът не е същият. Защото оттогава се произвеждат патологиите, свързани с неправилни корекции в растежа. Днес ние можем да произвеждаме безброй синтетични съединения, за да "подобрим" силно намалените физиологични възможности. Предозирането на GH през целия живот може да причини гигантизъм, наред с други по-неприятни неща като диабет, сърдечни проблеми и т.н.

EPO и CERA от своя страна са съединения, напълно забранени в света на спорта. Защо? Тъй като те са вещества, които стимулират създаването на еритроцити в кръвта, лесни за прилагане и производство. Благодарение на кого? Разбира се, до биотехнологиите. Повишената кръв е способна произвеждат по-високи физиологични показатели при спортистите, достигане на неподозирани граници. Всъщност някои елитни спортисти имат по-високо производство на човешки ЕРО, което може да се симулира с външно администриране. От друга страна, инсулинът също е забранен, тъй като позволява по-добро използване на метаболизма на захарта, получавайки още повече енергия в краткосрочен план. Разбира се, и отново, едва когато биотехнологиите намериха подходящите инструменти за производство на евтин инсулин, този хормон се превърна в спортна опасност.

Супер-регенерация

Ами ако можем да се регенерираме по начин, подобен на този, който правят Wolf Cub или Incredible Hulk? Е, изглежда, че правителството на САЩ го приема много сериозно. От известно време той е насочил вниманието си към разработването на малки импланти, част от програма, наречена ElectRx, способна да помогне за регенерацията на рани, лечение на инфекции и независимост от лекарства като болкоуспокояващи или антибиотици. За да направите това, според малкото информация, която е направена публично достояние, ще бъдат налични невроимпланти, които използват невромодулация, микрокапсулиране и други авангардни техники, използвани в биотехнологиите за това. Намерението е да се създаде супермонитор, способен да открива и действа незабавно при наранявания и телесни неизправности. Наука или фантастика? Страшно е да се мисли. Но не е толкова странно. Има видове, като бодливата мишка, в допълнение към саламандрите и други по-отдалечени същества, способни да генерират "бластома", маса от клетки, която действа като лепенка срещу рана.

Ултраимунитет

Говорили сме за способността за създаване на имплант, който помага на имунната система. Това е достъпно, ако мислим за нещо, което може да освободи вещества като интерферон или адюванти на някои имунни процеси. Но какво, ако кажем, че можем да направим още повече? Биотехнологиите вярват, че могат да създадат устойчива на рак имунна система. Поне от рак на кожата. Ипилимумаб, почти непроизносимо име, е името на лекарство, което „освобождава“ спирачките на имунната система срещу меланома. Досега е тестван с доста добри резултати. Това, което всъщност прави, е взаимодействат с механизма на имунната система така че да пропуснете контролите и триковете, които меланомът поставя пред вас. По този начин самата имунна система е способна да елиминира рака. Също така, един от най-агресивните известни видове рак. Основите на това изследване ще позволят да се задълбочим във връзката между рака и имунната система. Кой знае дали един ден няма да можем да унищожим нито един вид тумор по прост и практически естествен начин.

Генетично модифицирани хора

Въпреки че геномът на човек не може да бъде модифициран директно, тъй като това предполага модифициране на всичките му клетки, да можете да създадете "генетично модифицирани хора" от гамети. За това използваме някои инструменти, познати от дълго време. Въпреки че някои от най-мощните са описани едва наскоро. CRISPR са области, пълни с кратки повторения в ДНК веригата, които приличат на нишка с 4 различни вида зъби и които се вписват само в определени двойки. Тези зъби се повтарят в определен специфичен ред. Тези региони са част от придобита имунна система срещу генетични модификации. Познавайки нейния механизъм, можем да го използваме по-точно, за да модифицираме ДНК в смисъла, в който искаме, като изрязваме и поставяме парчета от веригата. С това постигаме, тъй като вече има изследователи, които искат да работят, модифицирайки човешкия геном в ембриони, например, за да поправят „счупен“ ген, който произвежда смъртоносна болест. Тъй като всеки ден знаем малко по-добре за какво служи всеки ген в нашия геном, това знание ни позволява да контролираме какво искаме от него.

Някои изследователи вече работят по направата на първите тестове за модифициране на човешкия геном. Например в Китай изследовател се опитва да получи разрешения за генетично модифициране на изхвърлените ембриони с единственото намерение да познава по-добре процеса. В Калифорния изучава се по-малко "агресивен" процес, но също така свързан с генетичната модификация на яйцеклетката. Съществуват и подозрения, че други изследователи вече са провели свои собствени експерименти, въпреки че досега не са надхвърлили имената си. В крайна сметка това поле съдържа поредица от много специфични светлина-тъмнина, тъй като биотехнологиите ни дават възможност да решим някои от най-жестоките проблеми на нашето съществуване. Но това също така отваря вратите за евгеника и други морални проблеми, които не можем да изпуснем от поглед.