Ich bin Programmierer, also habe ich wenig Wissen auf dem Gebiet der Biologie. Ich interessiere mich jedoch für Pflanzen, GVO und DNA (in Bezug auf die Programmierung).
Ich möchte also wissen, welche Art von Technologie erforderlich ist und welche Einschränkungen bei der Erstellung eines DNA-Druckers bestehen (der eine Zelle ausdrucken könnte, die in einem Topf gezüchtet werden soll).
Erstens, wie drucken wir die DNA einer Pflanze? Können wir alles vom ersten Chromosomenpaar drucken? Ich habe gehört, dass wir bereits Bakterien-DNA drucken können. Ist das etwas, was wir außerhalb eines Labors erreichen könnten? Könnte es im kommerziellen Maßstab durchgeführt werden?
Zweitens, welche Bedingungen brauchen wir, um die DNA zu präparieren, wenn es sich nicht um die eines Bakteriums handelt, sondern um die einer Pflanze, die zu einem vielzelligen Organismus heranwachsen würde? Können wir wirklich eine Pflanzen-DNA drucken, sie in eine Zelle injizieren und wachsen lassen?
Drittens, was ist das aktuelle Verständnis von DNA? Können wir DNA-Stränge schon mit digitaler Software analysieren? Können wir simulieren, wie der Organismus mit der DNA umgehen wird? Und wie kann ich anfangen, in diesem Bereich zu arbeiten? Gibt es wissenschaftliche Arbeiten, von denen ich lernen kann?
PS Mein erstes Ziel ist es, eine Nepenthes-Rebe zu machen. Ich möchte, dass eine Weinpflanze wie Pothos mit einem Krug auf meinem Zaun kriecht, um Insekten zu essen.
Dem sind wir wahrscheinlich am nächsten gekommen, als das J. Craig Venter Institute ein synthetisches Bakterium herstellte . Sie produzierten das Genom für die kleinsten einfachsten Bakterien, die sie finden konnten, und es dauerte immer noch ein großes Team von Forschern, mehrere Jahre und viel Geld. Der Bau einer Anlage wäre exponentiell schwieriger.
Was dies erschwert, ist, dass Sie mehr als nur DNA benötigen. Sie brauchen die Proteine, die die DNA lesen und RNA und mehr Proteine herstellen. JCVI musste nicht nur die DNA für die Bakterien synthetisieren, die sie herstellen wollten, sondern sie mussten Zellen einer anderen Bakterienart entnehmen, ihre gesamte DNA entfernen und dann die neue DNA einfügen. Die übrig gebliebenen Proteine der vorherigen Art waren in der Lage, die neue DNA zu lesen und die Proteine herzustellen, die die neue Art aufbauten. Dies funktionierte nur, weil die beiden verwendeten Spezies nahe genug beieinander lagen, dass die gleichen Promotoren und regulatorischen Elemente auf der DNA mit dem bereits vorhandenen Protein interagieren konnten. Wenn Sie ein Pflanzengenom herstellen und in ein Bakterium einfügen könnten, könnten einige Pflanzenproteine produziert werden, aber es wäre nicht gut genug orchestriert, um tatsächlich eine Pflanze zu produzieren.
Wie Chris in seinem Kommentar erwähnte, ist das „Drucken“ von DNA von Grund auf (dh das Synthetisieren eines langen Strangs de novo ) teuer und schwierig. Leider ist der Prozess der Herstellung von GVO nicht so einfach wie das Zusammensetzen einer schönen DNA-Sequenz auf dem Computer, das Drucken und das Einfügen in eine Zelle. Hier ist eine verwandte Frage zur De-novo- Sequenzierung. Pflanzenbiologen, bitte korrigieren Sie mich, wenn ich falsch liege, aber ich denke nicht, dass es eine triviale Angelegenheit ist, eine Pflanze aus einer einzigen kultivierten Zelle zu züchten.
Ihre dritte Frage erinnert mich an die DNA-Programmierung , die ein erstaunlich cooles, sich entwickelndes Gebiet ist. Viele Unternehmen (einschließlich Microsoft ) finanzieren die Forschung zu DNA-Schaltkreisen und biologischen Computern, indem sie Computer aus Biomolekülen herstellen. Hier ist ein interessantes Papier , das Ihnen mehr sagen wird. Was Sie vielleicht am meisten interessiert, ist der Zweig der DNA-Programmierung, der versucht, diskrete proteinkodierende und anderweitig funktionelle DNA zu identifizieren, die als eine Art "Programmiersprache" zum Aufbau eines neuen Organismus verwendet werden kann. Einer meiner früheren Vorgesetzten hat sich kürzlich diesem Bereich angeschlossen und ich bin ein wenig neidisch. Insgesamt ist dies ein sehr neues Gebiet, daher gibt es viel zu tun und nur sehr wenig technischmöglich, obwohl das Prinzip der GVO eigentlich nur eine Optimierung eines bestehenden Organismus ist.
Zusammenfassend lautet die Antwort auf alle drei Ihrer Fragen: Nein, nicht sehr gut. Aber wir versuchen es.
Höchstwahrscheinlich ist dies nichts, was Sie in Ihrer Freizeit lernen können, um eine coole Pflanze für Ihren Zaun zu haben. Es ist sehr teuer und sehr schwierig (in manchen Fällen vielleicht sogar unmöglich). Es gibt jedoch so viele Unbekannte in diesem Forschungsbereich, und alles, was Sie vorschlagen, ist theoretisch vernünftig . Lass es mich wissen, wenn du es herausfindest. Ich würde gerne meinen eigenen Garten programmieren.
Chris
Dateiunterwasser
Thaina