सिंथेटिक जीवशास्त्रज्ञ टॉम नाईट म्हणाले, "२१ वे शतक हे अभियांत्रिकी जीवशास्त्राचे शतक असेल." ते सिंथेटिक बायोलॉजीच्या संस्थापकांपैकी एक आणि या क्षेत्रातील अग्रगण्य कंपनी असलेल्या गिंको बायोवर्क्सच्या पाच संस्थापकांपैकी एक आहेत. ही कंपनी १८ सप्टेंबर रोजी न्यूयॉर्क स्टॉक एक्सचेंजवर सूचीबद्ध झाली आणि तिचे मूल्यांकन १५ अब्ज अमेरिकी डॉलर्सवर पोहोचले.
टॉम नाईट यांच्या संशोधनाची आवड संगणकाकडून जीवशास्त्राकडे वळली आहे. हायस्कूलच्या काळापासून, त्यांनी उन्हाळ्याच्या सुट्टीत एमआयटीमध्ये संगणक आणि प्रोग्रामिंगचा अभ्यास केला आणि त्यानंतर आपले पदवी आणि पदव्युत्तर शिक्षणही एमआयटीमध्येच पूर्ण केले.
मूरच्या नियमाने सिलिकॉन अणूंच्या मानवी हाताळणीच्या मर्यादा वर्तवल्या आहेत हे लक्षात आल्यावर, टॉम नाईट यांनी आपले लक्ष सजीवांकडे वळवले. "आपल्याला अणूंना योग्य जागी ठेवण्यासाठी एका वेगळ्या पद्धतीची गरज आहे… सर्वात जटिल रसायनशास्त्र कोणते आहे? ते जैव-रसायनशास्त्र आहे. मला वाटते की तुम्ही प्रथिने यांसारख्या जैव-रेणूंचा वापर करू शकता, जे स्वतःहून एकत्र येऊ शकतात आणि तुम्हाला आवश्यक असलेल्या मर्यादेत स्फटिकीकरण करू शकतात."
अभियांत्रिकी संख्यात्मक आणि गुणात्मक विचारांचा वापर करून जैविक मूळ वस्तूंची रचना करणे ही एक नवीन संशोधन पद्धत बनली आहे. कृत्रिम जीवशास्त्र हे मानवी ज्ञानातील एक मोठी झेप आहे. अभियांत्रिकी, संगणकशास्त्र, जीवशास्त्र इत्यादींचे एक आंतरविद्याशाखीय क्षेत्र म्हणून, कृत्रिम जीवशास्त्राचे प्रारंभ वर्ष २००० निश्चित करण्यात आले आहे.
या वर्षी प्रकाशित झालेल्या दोन अभ्यासांमध्ये, जीवशास्त्रज्ञांसाठी सर्किट डिझाइनच्या संकल्पनेद्वारे जनुकीय अभिव्यक्तीवर नियंत्रण मिळवणे शक्य झाले आहे.
बॉस्टन विद्यापीठातील शास्त्रज्ञांनी ई. कोलायमध्ये एक जीन टॉगल स्विच तयार केला आहे. या मॉडेलमध्ये केवळ दोन जीन मॉड्यूल्सचा वापर केला जातो. बाह्य उत्तेजनांचे नियमन करून, जीन अभिव्यक्ती चालू किंवा बंद केली जाऊ शकते.
त्याच वर्षी, प्रिन्स्टन विद्यापीठातील शास्त्रज्ञांनी तीन जीन मॉड्यूल्समधील परस्पर प्रतिबंध आणि प्रतिबंधमुक्तीचा वापर करून सर्किट सिग्नलमध्ये "ऑसिलेशन" मोड आउटपुट साध्य केले.
जीन टॉगल स्विच आकृती
सेल कार्यशाळा
सभेत मी लोकांना 'कृत्रिम मांस' याबद्दल बोलताना ऐकले.
संगणक परिषदेच्या धर्तीवर, मुक्त संवादासाठीच्या 'अनकॉन्फरन्स स्वयं-आयोजित परिषदे'त काही लोक बिअर पितात आणि गप्पा मारतात: 'सिंथेटिक बायोलॉजी'मध्ये कोणती यशस्वी उत्पादने आहेत? कोणीतरी 'अशक्य अन्न' या सदराखाली 'कृत्रिम मांसा'चा उल्लेख केला.
इम्पॉसिबल फूडने स्वतःला कधीही "सिंथेटिक बायोलॉजी" कंपनी म्हटले नाही, परंतु इतर कृत्रिम मांस उत्पादनांपेक्षा त्याला वेगळे ठरवणारा मुख्य विक्रीचा मुद्दा - शाकाहारी मांसाला "मांसासारखा" विशिष्ट वास देणारे हिमोग्लोबिन - सुमारे २० वर्षांपूर्वी याच कंपनीने उदयोन्मुख शाखांमधून आणले आहे.
यामध्ये वापरले जाणारे तंत्रज्ञान म्हणजे साध्या जनुकीय संपादनाचा वापर करून यीस्टला 'हिमोग्लोबिन' तयार करण्यास सक्षम करणे. कृत्रिम जीवशास्त्राच्या परिभाषेत सांगायचे झाल्यास, यीस्ट हा एक 'पेशी कारखाना' बनतो, जो लोकांच्या इच्छेनुसार पदार्थ तयार करतो.
मांस इतके चमकदार लाल का असते आणि चाखताना त्याला एक विशेष सुगंध का येतो? याचे कारण मांसातील भरपूर 'हिमोग्लोबिन' असल्याचे मानले जाते. हिमोग्लोबिन विविध खाद्यपदार्थांमध्ये आढळते, परंतु प्राण्यांच्या स्नायूंमध्ये त्याचे प्रमाण विशेषतः जास्त असते.
म्हणूनच, कंपनीचे संस्थापक आणि जैव-रसायनशास्त्रज्ञ पॅट्रिक ओ. ब्राउन यांनी प्राण्यांच्या मांसाची अनुभूती देण्यासाठी हिमोग्लोबिनला 'मुख्य घटक' म्हणून निवडले. वनस्पतींमधून हा 'मसाला' काढण्यासाठी, ब्राउन यांनी मुळाशी हिमोग्लोबिनने समृद्ध असलेल्या सोयाबीनची निवड केली.
पारंपारिक उत्पादन पद्धतीमध्ये सोयाबीनच्या मुळांमधून 'हिमोग्लोबिन' थेट काढले जाते. एक किलोग्राम 'हिमोग्लोबिन'साठी ६ एकर सोयाबीनची आवश्यकता असते. वनस्पतीद्वारे हे काढणे खर्चिक आहे, आणि इम्पॉसिबल फूडने एक नवीन पद्धत विकसित केली आहे: हिमोग्लोबिन तयार करू शकणारे जनुक यीस्टमध्ये प्रत्यारोपित करणे, आणि जसा यीस्ट वाढतो व स्वतःची प्रतिकृती तयार करतो, तसे हिमोग्लोबिनही वाढते. एक उपमा द्यायची झाल्यास, सूक्ष्मजीवांच्या पातळीवर हे म्हणजे हंसाला अंडी घालू देण्यासारखे आहे.
वनस्पतींमधून काढण्यात येणाऱ्या 'हीम'चा वापर 'कृत्रिम मांस' बर्गरमध्ये केला जातो.
नवीन तंत्रज्ञान लागवडीमुळे लागणाऱ्या नैसर्गिक संसाधनांचा वापर कमी करून उत्पादन कार्यक्षमता वाढवते. मुख्य उत्पादन सामग्री यीस्ट, साखर आणि खनिजे असल्याने, रासायनिक कचरा फारसा निर्माण होत नाही. विचार केला तर, हे खरोखरच 'भविष्य अधिक चांगले बनवणारे' तंत्रज्ञान आहे.
जेव्हा लोक या तंत्रज्ञानाबद्दल बोलतात, तेव्हा मला वाटते की हे फक्त एक साधे तंत्रज्ञान आहे. त्यांच्या मते, अशा अनेक गोष्टी आहेत ज्या या पद्धतीने जनुकीय स्तरावरून तयार केल्या जाऊ शकतात. विघटनशील प्लॅस्टिक, मसाले, नवीन औषधे आणि लसी, विशिष्ट रोगांसाठी कीटकनाशके, आणि अगदी स्टार्चच्या संश्लेषणासाठी कार्बन डायऑक्साइडचा वापर... जैवतंत्रज्ञानामुळे निर्माण होणाऱ्या शक्यतांबद्दल माझ्या मनात काही ठोस कल्पना येऊ लागल्या.
जनुके वाचणे, लिहिणे आणि बदलणे
डीएनए जीवनाच्या स्रोतापासून जीवनाची सर्व माहिती वाहून नेतो आणि तो जीवनाच्या हजारो वैशिष्ट्यांचाही स्रोत आहे.
आजकाल, मानव डीएनए क्रम सहजपणे वाचू शकतो आणि रचनेनुसार डीएनए क्रम तयार करू शकतो. परिषदेत, मी लोकांना २०२० सालचा रसायनशास्त्रातील नोबेल पुरस्कार विजेत्या क्रिस्पर (CRISPR) तंत्रज्ञानाबद्दल अनेकदा बोलताना ऐकले. 'आनुवंशिक जादुई कात्री' (Genetic Magic Scissor) म्हणून ओळखले जाणारे हे तंत्रज्ञान, डीएनएचे अचूक स्थान शोधून त्याला कापू शकते, ज्यामुळे जनुकीय संपादन (gene editing) शक्य होते.
या जनुकीय संपादन तंत्रज्ञानावर आधारित अनेक स्टार्टअप कंपन्या उदयास आल्या आहेत. काही कंपन्या कर्करोग आणि अनुवांशिक आजारांसारख्या अवघड आजारांवरील जनुकीय उपचार शोधण्यासाठी याचा वापर करतात, तर काही कंपन्या मानवी प्रत्यारोपणासाठी अवयव तयार करण्यासाठी आणि आजारांचे निदान करण्यासाठी याचा उपयोग करतात.
जनुकीय संपादन तंत्रज्ञान इतक्या वेगाने व्यावसायिक उपयोगात आले आहे की लोकांना जैवतंत्रज्ञानाची मोठी क्षमता दिसून येत आहे. जैवतंत्रज्ञानाच्या विकासाच्या तर्काच्या दृष्टिकोनातून पाहिल्यास, जनुकीय क्रमांचे वाचन, संश्लेषण आणि संपादन परिपक्व झाल्यानंतर, मानवी गरजा पूर्ण करणारी सामग्री तयार करण्यासाठी जनुकीय स्तरावरून रचना करणे हा स्वाभाविकपणे पुढचा टप्पा आहे. कृत्रिम जीवशास्त्र तंत्रज्ञानाला जनुकीय तंत्रज्ञानाच्या विकासातील पुढचा टप्पा म्हणूनही समजले जाऊ शकते.
दोन शास्त्रज्ञ इमॅन्युएल शार्पेंटियर आणि जेनिफर ए. डौडना यांना क्रिस्पर तंत्रज्ञानासाठी २०२० चा रसायनशास्त्रातील नोबेल पुरस्कार मिळाला.
"बरेच लोक सिंथेटिक बायोलॉजीच्या व्याख्येने झपाटले आहेत… अभियांत्रिकी आणि जीवशास्त्र यांच्यात अशा प्रकारचा संघर्ष घडला आहे. मला वाटते की यातून जे काही निष्पन्न होते, त्याला सिंथेटिक बायोलॉजी असे नाव दिले जाऊ लागले आहे," असे टॉम नाईट म्हणाले.
कालखंडाचा विचार केल्यास, कृषीप्रधान समाजाच्या सुरुवातीपासूनच, मानवाने दीर्घकाळ चाललेल्या संकर आणि निवडीच्या प्रक्रियेद्वारे आपल्याला हवे असलेले प्राणी आणि वनस्पतींचे गुणधर्म शोधून टिकवून ठेवले आहेत. कृत्रिम जीवशास्त्र हे मानवाला हवे असलेले गुणधर्म निर्माण करण्यासाठी थेट जनुकीय स्तरापासून सुरुवात करते. सध्या, शास्त्रज्ञांनी प्रयोगशाळेत तांदूळ पिकवण्यासाठी क्रिस्पर (CRISPR) तंत्रज्ञानाचा वापर केला आहे.
परिषदेच्या आयोजकांपैकी एक, किजीचे संस्थापक लू ची यांनी उद्घाटनपर व्हिडिओमध्ये सांगितले की, पूर्वीच्या इंटरनेट तंत्रज्ञानाप्रमाणेच जैवतंत्रज्ञान जगात व्यापक बदल घडवून आणू शकते. यावरून असे दिसते की, राजीनामा देताना सर्व इंटरनेट कंपन्यांच्या मुख्य कार्यकारी अधिकाऱ्यांनी जीवन विज्ञानामध्ये रस व्यक्त केला होता.
इंटरनेट क्षेत्रातील सर्व बडे दिग्गज याकडे लक्ष देत आहेत. जीवन विज्ञानाचा व्यावसायिक कल अखेर येत आहे का?
टॉम नाईट (डावीकडून पहिले) आणि गिंकगो बायोवर्क्सचे इतर चार संस्थापक | गिंकगो बायोवर्क्स
जेवणाच्या वेळी मला एक बातमी कळली: युनिलिव्हरने २ सप्टेंबर रोजी जाहीर केले की, २०३० पर्यंत स्वच्छ उत्पादनांच्या कच्च्या मालातील जीवाश्म इंधनाचा वापर टप्प्याटप्प्याने बंद करण्यासाठी ते १ अब्ज युरोची गुंतवणूक करेल.
येत्या १० वर्षांत, प्रॉक्टर अँड गॅम्बलद्वारे उत्पादित लाँड्री डिटर्जंट, वॉशिंग पावडर आणि साबण उत्पादनांमध्ये हळूहळू वनस्पतीजन्य कच्चा माल किंवा कार्बन कॅप्चर तंत्रज्ञानाचा अवलंब केला जाईल. कार्बन उत्सर्जन कमी करण्यासाठी जैवतंत्रज्ञान, कार्बन डायऑक्साइड आणि इतर तंत्रज्ञानावरील संशोधनाला निधी देण्यासाठी कंपनीने आणखी १ अब्ज युरो बाजूला ठेवले आहेत.
ज्या लोकांनी मला ही बातमी सांगितली, ते आणि माझ्यासारखेच, ज्यांनी ही बातमी ऐकली, ते १० वर्षांपेक्षा कमी कालावधीची मर्यादा ऐकून थोडे आश्चर्यचकित झाले: तंत्रज्ञान संशोधन आणि विकास ते मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादन इतक्या लवकर पूर्णपणे साकार होईल का?
पण मला आशा आहे की ते खरे होईल.
पोस्ट करण्याची वेळ: ३१-डिसेंबर-२०२१