Biologia igra z grami: bakterie stają się taktykami

• Autor:
• nazwisko autora

  Foresight Quantumrun
• 14 marca 2024 r.

Podsumowanie spostrzeżeń

Naukowcy opracowali bakterie zdolne do nauki gry w kółko i krzyżyk, co pokazuje, że żywe komórki mają potencjał do podejmowania złożonych zadań. Ten postęp wskazuje na przyszłość, w której systemy biologiczne mogą pełnić funkcje podobne do obwodów elektronicznych, oferując nowe ścieżki dla inteligentnych materiałów i biologii obliczeniowej. Chociaż zmiany te są obiecujące w opiece zdrowotnej i rolnictwie w zakresie spersonalizowanego leczenia i odporności upraw, zachęcają również do dyskusji na temat etyki, bezpieczeństwa biologicznego i potrzeby kompleksowych ram regulacyjnych.

Biologia odgrywa kontekst gier

W 2022 r. badacze z Hiszpańskiej Krajowej Rady ds. Badań Naukowych z powodzeniem zmodyfikowali szczep bakterii E. coli, umożliwiając mu nie tylko zabawę, ale także doskonałe wyniki w grze w kółko i krzyżyk z ludzkimi przeciwnikami. Rozwój ten stanowi głębszą eksplorację tworzenia systemów biologicznych naśladujących komponenty elektroniczne, w szczególności te stosowane w zaawansowanych chipach komputerowych. Chipy te mogą naśladować aktywność synaptyczną ludzkiego mózgu, co sugeruje potencjał postępu w biologii obliczeniowej i rozwoju inteligentnych materiałów.

Sposób, w jaki te bakterie grają w kółko i krzyżyk, kopiuje procesy decyzyjne w bardziej złożonych organizmach i maszynach. Naukowcy opracowali metodę komunikacji, dzięki której bakterie mogą „wyczuwać” postęp w grze i odpowiednio reagować, manipulując środowiskiem chemicznym bakterii. Zmodyfikowane proporcje białek w ich środowisku ułatwiają ten proces. Początkowo ci bakteriowcy wykonują losowe ruchy, ale już po ośmiu meczach treningowych zaczęli wykazywać zaskakujący poziom biegłości, pokazując potencjał systemów bakteryjnych do uczenia się i adaptacji.

Ten przełom był krokiem w kierunku opracowania bardziej wyrafinowanych sieci neuronowych opartych na układach bakteryjnych. Wkrótce systemy biologiczne będą mogły wykonywać złożone zadania, takie jak rozpoznawanie pisma ręcznego, co otworzy nowe możliwości w integracji systemów biologicznych i elektronicznych. Takie postępy podkreślają potencjał biologii syntetycznej w zakresie opracowywania żywych materiałów, które potrafią się uczyć, dostosowywać i wchodzić w interakcje ze środowiskiem w niespotykany dotychczas sposób.

Zakłócający wpływ

W opiece zdrowotnej technologia ta może prowadzić do bardziej skutecznych i spersonalizowanych terapii dzięki opracowaniu dających się przystosować terapii, które mogą ewoluować w odpowiedzi na zmieniający się stan pacjenta. Istnieje jednak ryzyko niezamierzonych konsekwencji, jeśli te systemy biologiczne zachowują się w sposób nieprzewidywalny, co może prowadzić do nowych chorób lub dylematów etycznych związanych z modyfikacjami genetycznymi. Rozwój ten może skutkować dostępem do rewolucyjnych metod leczenia, ale może wymagać ścisłego nadzoru regulacyjnego w celu zarządzania ryzykiem.

W rolnictwie adaptacyjna biologia syntetyczna może poprawić bezpieczeństwo żywnościowe poprzez stworzenie upraw, które będą w stanie dostosować się do zmiennych warunków klimatycznych, będą odporne na szkodniki i choroby oraz pozwolą uzyskać bardziej pożywne produkty. Rozwój ten mógłby drastycznie zmniejszyć zależność od chemicznych pestycydów i nawozów. Jednakże uwalnianie organizmów zmodyfikowanych genetycznie (GMO) do środowiska budzi obawy dotyczące różnorodności biologicznej i możliwości wystąpienia nieprzewidzianych konsekwencji ekologicznych. W związku z tym przedsiębiorstwa zajmujące się rolnictwem i biotechnologią mogą być zmuszone do poruszania się w skomplikowanym otoczeniu regulacyjnym i postrzeganiu GMO przez społeczeństwo.

Dla rządów wyzwanie polega na stworzeniu polityk wspierających innowacje w biologii syntetycznej, przy jednoczesnej ochronie zdrowia publicznego i środowiska. Współpraca międzynarodowa może być niezbędna do ustalenia wytycznych dotyczących bezpiecznego rozwoju i wdrażania adaptacyjnych systemów biologicznych, zapewniając, że będą one wykorzystywane w sposób odpowiedzialny i etyczny. Podwójny charakter tej technologii, obejmujący zastosowania zarówno w domenie cywilnej, jak i wojskowej, dodatkowo komplikuje wysiłki regulacyjne. Skuteczne zarządzanie będzie wymagało ciągłego dialogu między naukowcami, decydentami i społeczeństwem, aby zrównoważyć korzyści adaptacyjnej biologii syntetycznej z związanymi z nią zagrożeniami.

Implikacje biologii to gry

Szersze implikacje biologii syntetycznej, które uczą się i dostosowują w czasie, mogą obejmować: 

• Zwiększona odporność upraw dzięki adaptacyjnej biologii syntetycznej, co skutkuje zmniejszeniem niedoborów żywności i zwiększeniem światowego bezpieczeństwa żywnościowego.
• Rozwój adaptacyjnych metod leczenia prowadzących do wydłużenia życia ludzkiego i zmiany trendów demograficznych, takich jak starzenie się populacji.
• Nasilenie debat etycznych i dyskursu publicznego na temat moralności modyfikacji genetycznych, wpływających na wartości i normy społeczne.
• Rządy nawiązujące współpracę międzynarodową w celu ustalenia standardów etycznych dla biologii syntetycznej.
• Nowe sektory gospodarki skupione wokół usług i produktów z zakresu biologii syntetycznej, stymulujące innowacje i tworzenie miejsc pracy.
• Zmiany w politykach środowiskowych mające na celu zajęcie się ekologicznymi skutkami uwolnienia GMO do środowiska naturalnego.
• Wzrost obaw dotyczących bezpieczeństwa biologicznego, skłaniający narody do inwestowania w mechanizmy obronne przed potencjalnymi zagrożeniami biologicznymi.

Pytania do rozważenia

• W jaki sposób adaptacyjna biologia syntetyczna może zmienić Twoje podejście do osobistego zdrowia i dobrego samopoczucia?
• W jaki sposób postęp w biologii syntetycznej może zmienić Twoją pracę lub branżę?