सिंथेटिक बायोलॉजी: यह क्या है और इसका सर्कुलर इकोनॉमी से क्या संबंध है
सिंथेटिक जीव विज्ञान के बारे में और जानें, जो हम चाहते हैं उसे उत्पन्न करने के लिए जीवों को संश्लेषित करने में सक्षम विज्ञान, और यह पर्यावरण से कैसे संबंधित हो सकता है
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आपके द्वारा पहने जाने वाले कपड़े बनाने वाली मकड़ियों और कीड़े? यह अजीब लगता है, लेकिन पहले से ही कंपनियां ऐसा कर रही हैं। शोधकर्ताओं ने मकड़ियों के डीएनए का अध्ययन किया और विश्लेषण किया कि वे रेशम के रेशों का उत्पादन कैसे करते हैं। इस प्रकार, वे प्रयोगशाला में पानी, चीनी, नमक और खमीर से बने एक फाइबर को पुन: उत्पन्न करने में कामयाब रहे, जो कि माइक्रोस्कोप के तहत प्राकृतिक के समान रासायनिक विशेषताएं हैं। पहले से ही "गाय का दूध" भी है जो गाय से नहीं आया है और यहां तक कि मछली के चिपचिपे पदार्थ से उत्पादित स्टील से अधिक मजबूत फिलामेंट भी है। ये सभी सिंथेटिक जीव विज्ञान के अनुप्रयोग के उदाहरण हैं।
संश्लेषित जीव विज्ञान
20वीं शताब्दी के अंत में, एक जैव-प्रौद्योगिकी क्रांति शुरू हुई, जिसमें जीव विज्ञान की नई किस्में उभरीं। सिंथेटिक जीव विज्ञान एक ऐसा क्षेत्र है जिसने 2003 में आधिकारिक रूप से प्रकट होने के बाद से प्रमुखता प्राप्त की है, और उद्योग, पर्यावरण और मानव स्वास्थ्य में इसकी मुख्य अनुप्रयोग संभावनाएं हैं।
सिंथेटिक जीव विज्ञान की परिभाषा नए जैविक घटकों के निर्माण के साथ अनुसंधान के विभिन्न क्षेत्रों (रसायन विज्ञान, जीव विज्ञान, इंजीनियरिंग, भौतिकी या कंप्यूटर विज्ञान) के एकीकरण द्वारा दी गई है, जिसमें पहले से मौजूद प्राकृतिक जैविक प्रणालियों का पुन: डिजाइन भी शामिल है। पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी (विभिन्न स्रोतों से एक डीएनए अनुक्रम) का उपयोग करना सिंथेटिक जीव विज्ञान के लिए एक चुनौती नहीं है, क्योंकि यह पहले से ही होता है; शर्त उन जीवों को डिजाइन करना है जो मानवता की वर्तमान जरूरतों को पूरा करते हैं।
सिंथेटिक जीव विज्ञान का एक सहयोगी बायोमिमिक्री है, जो प्रकृति से प्रेरित हमारी जरूरतों के समाधान तलाशता है। सिंथेटिक जीव विज्ञान के साथ पूरे सिस्टम को फिर से बनाना संभव होगा, न कि केवल एक हिस्सा।
यह 2010 से था कि सिंथेटिक जीव विज्ञान ने कुख्याति प्राप्त की। उस वर्ष, अमेरिकी वैज्ञानिक जॉन क्रेग वेंटर कुछ सरल हासिल करने में कामयाब रहे: उन्होंने इतिहास में पहला कृत्रिम रूप से जीवित प्रयोगशाला जीव बनाया। उन्होंने जीवन का एक नया रूप नहीं बनाया, लेकिन डिजिटल डेटा से बनाए गए डीएनए को "मुद्रित" किया, और इसे एक जीवित जीवाणु में पेश किया, इसे जीवाणु के सिंथेटिक संस्करण में बदल दिया। माइकोप्लाज्मा मायकोइड्स. वेंटर का दावा है कि यह "पहला जीवित जीव था जिसके माता-पिता एक कंप्यूटर हैं"।
आज इंटरनेट पर एक डेटाबेस उपलब्ध है, जिसमें हजारों डीएनए "रेसिपी" मुद्रित किए जाने हैं, जिन्हें कहा जाता है बायोब्रिक्स. सिंथेटिक जीनोम वाले बैक्टीरिया ठीक उसी तरह से काम करते हैं जैसे उनके प्राकृतिक संस्करण में होते हैं, और इसी तरह हम बैक्टीरिया को पुन: प्रोग्राम करने में सक्षम होते हैं और रेशम और दूध जैसी कुछ सामग्रियों का उत्पादन करने के लिए उन्हें जिस तरह से चाहते हैं, उन्हें कार्य करने में सक्षम होते हैं।
इस पाठ की शुरुआत में उल्लिखित मकड़ियों के अवलोकन से रेशम के रेशों के उत्पादन के लिए जिम्मेदार कंपनी बोल्ट थ्रेड्स है। कृत्रिम "गाय का दूध" मुफ्री है, जिसे दो शाकाहारी बायोइंजीनियर द्वारा बनाया गया है। यह बीयर के समान सिद्धांतों पर निर्मित होता है और सामग्री (एंजाइम, प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट, विटामिन, खनिज और पानी) का मिश्रण होता है। इस "सिंथेटिक दूध" में मूल के समान स्वाद और पोषण संबंधी विशेषताएं हैं। हाइपर-रेसिस्टेंट फिलामेंट बेंथिक लैब्स प्रयोगशाला का काम है, जो इस फिलामेंट के माध्यम से विभिन्न सामग्रियों, जैसे रस्सियों, पैकेजिंग, कपड़ों और स्वास्थ्य उत्पादों का निर्माण करता है। हगफिश (मछली की एक प्रजाति जिसे मायक्सिनी भी कहा जाता है)। मछली के डीएनए कोड को जीवाणु कॉलोनी में पेश किया जाता है, जो फिलामेंट को संश्लेषित करना शुरू कर देता है। यह बालों के एक स्ट्रैंड से दस गुना पतला है, नायलॉन, स्टील से मजबूत है, और इसमें शोषक और रोगाणुरोधी गुण हैं।
यदि हम ऐसे "प्राकृतिक" संसाधनों को फिर से बनाने में सक्षम हैं जैसे-जैसे अध्ययन आगे बढ़ता है, सिंथेटिक जीव विज्ञान कुछ कच्चे माल के उपयोग की जगह ले सकता है। इस प्रकार, इस तकनीक को परिपत्र अर्थव्यवस्था की अवधारणा के लिए बहुत महत्व के कारक के रूप में पेश किया जा सकता है, जैसा कि उन प्रौद्योगिकियों के मामले में है जो तेल फैल या प्लास्टिक खाने वाले बैक्टीरिया को अवशोषित करते हैं।
परिपत्र अर्थव्यवस्था में सिंथेटिक जीव विज्ञान को शामिल करना
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सर्कुलर इकोनॉमी एक संरचनात्मक मॉडल है जो एक बंद चक्र का प्रतिनिधित्व करता है, जिसमें कोई नुकसान या बर्बादी नहीं होती है। एलेन मैकार्थर फाउंडेशन के अनुसार, सर्कुलर इकोनॉमी के तीन सिद्धांत हैं:
- प्राकृतिक पूंजी को संरक्षित और बढ़ाना, सीमित स्टॉक को नियंत्रित करना और नवीकरणीय संसाधनों के प्रवाह को संतुलित करना;
- तकनीकी और जैविक दोनों चक्रों में हर समय उच्चतम स्तर की उपयोगिता के संसाधनों, परिसंचारी उत्पादों, घटकों और सामग्रियों के उत्पादन का अनुकूलन;
- सिस्टम दक्षता को प्रोत्साहित करें, नकारात्मक बाहरीताओं को प्रकट करें और उन्हें परियोजनाओं में शामिल न करें।
हम वर्तमान में एक रैखिक उत्पादन प्रणाली में रहते हैं। हम निष्कर्षण, उत्पादन, उपभोग और निपटान करते हैं। लेकिन प्राकृतिक संसाधन सीमित हैं और हमें उनका संरक्षण करना चाहिए - यह वृत्ताकार अर्थव्यवस्था का पहला सिद्धांत है।
सिंथेटिक जीव विज्ञान के साथ, भविष्य में, हमारे पास कुछ प्राकृतिक संसाधनों के निष्कर्षण को बदलने की क्षमता हो सकती है। पर्यावरण को संरक्षित करने के अलावा, हम बड़ी मात्रा में ऊर्जा की बचत करेंगे और क्रैडल-टू-क्रैडल मॉडल के करीब जा रहे हैं (पालने के लिए पालना - प्रणाली जिसमें कचरे का विचार मौजूद नहीं है)।
सामग्री बदलना
बैक्टीरिया को नियंत्रित करने और उन्हें हमारे लिए काम करने की क्षमता विभिन्न वैकल्पिक इनपुट या प्रक्रियाएं बना सकती है। उदाहरण के लिए: नई बायोडिग्रेडेबल सामग्री का निर्माण जिसे चक्र में वापस एकीकृत किया जा सकता है, जो अब अन्य प्राणियों के लिए पोषक तत्वों के रूप में, फसलों के लिए उर्वरक के रूप में कार्य कर रहा है।
सिंथेटिक जीव विज्ञान द्वारा पहले से ही कुछ प्रकार के पॉलिमर बनाए गए हैं, जैसे कि चीनी के किण्वन से बना प्लास्टिक और मिट्टी में सूक्ष्मजीवों से प्राकृतिक रूप से अवक्रमित। अन्य सामग्रियों का उपयोग बायोप्लास्टिक के उत्पादन के लिए भी किया जा सकता है, जैसे कि मकई, आलू, गन्ना, लकड़ी, अन्य। मशरूम मायसेलियम (नीचे दी गई छवि) से बने पैकेज भी हैं जिन्हें मोल्ड किया जा सकता है और स्टायरोफोम को प्रतिस्थापित किया जा सकता है।
छवि: माइकोबॉन्ड द्वारा कृषि अपशिष्ट से मायसेलियम बायोमटेरियल का उपयोग करके इकोवेटिव डिज़ाइन द्वारा बनाई गई बायोडिग्रेडेबल पैकेजिंग (CC BY-SA 2.0) के तहत लाइसेंस प्राप्त है।
दुनिया भर में जिन अन्य अनुप्रयोगों का मूल्यांकन किया जा रहा है, वे अभी भी विकास के चरण में हैं... सिंथेटिक रबर आज पूरी तरह से पेट्रोकेमिकल स्रोतों से प्राप्त होता है, इसलिए शोध से बने टायर बनाने की कोशिश कर रहे हैं। बायोआइसोप्रीन. पादप एंजाइमों को जीन स्थानांतरण द्वारा सूक्ष्मजीव में पेश किया जाता है, इस प्रकार आइसोप्रीन का उत्पादन होता है। ब्राजील में, नियंत्रित परिस्थितियों में सूक्ष्मजीवों का उपयोग करके मीथेन को बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक में बदलने की एक विधि का अध्ययन किया जा रहा है। रसायन, ऐक्रेलिक, वैक्सीन विकास, कृषि अपशिष्ट उपचार, एंटीबायोटिक्स, अन्य के अलावा, सिंथेटिक जीव विज्ञान उत्पादों के उदाहरण हैं जिन्हें एक चक्रीय प्रणाली का निर्माण करते हुए धारा में फिर से डाला जा सकता है।
परिपत्र अर्थव्यवस्था के दूसरे सिद्धांत को शामिल करने के लिए, सिंथेटिक जीव विज्ञान ऐसी सामग्री बना सकता है जो अधिक प्रतिरोधी और लंबे समय तक चलती है, जिसमें निरंतर मरम्मत, भागों के प्रतिस्थापन या यहां तक कि नए उत्पादों की खरीद की आवश्यकता नहीं होती है। ऐसी सामग्री बनाई जाती है जिसे अन्य प्रक्रियाओं में आसानी से पुन: उपयोग किया जा सकता है, नए उत्पाद बनाने के लिए, या जिन्हें पुनर्नवीनीकरण करना आसान होता है। यदि इस सभी काल्पनिक सामग्री में ये स्थितियां होतीं, तो वे अपशिष्ट नहीं बनते, प्रदूषण में कमी और लैंडफिल में निपटान के साथ, वे उपयोग के लिए प्रसारित होते रहेंगे।
कहानी का दूसरा पहलू
यह तकनीक अभी भी बहुत हालिया है और अधिक से अधिक उपयोगों और सामग्रियों की खोज के साथ जिन्हें सिंथेटिक लोगों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है, पर्यावरण से संसाधनों का निष्कर्षण कम हो जाता है, जिससे यह स्वाभाविक रूप से पुनर्प्राप्त हो जाता है। पर्यावरण के लचीलेपन को बहाल करके, संतुलन बहाल किया जाता है और हम एक अधिक टिकाऊ ग्रह पर रहने में सक्षम होंगे।
लेकिन सब कुछ अच्छा होने की तरह, कुछ बाधाएं भी हैं। इस वैज्ञानिक शाखा, जिसे चरम आनुवंशिक इंजीनियरिंग भी माना जाता है, को आधिकारिक राय की आवश्यकता है। उत्पादों में त्रुटि की किसी भी संभावना से बचने के लिए विस्तृत विनियम और सिफारिशें होनी चाहिए, ताकि उनके व्यावसायीकरण से पहले जोखिम और लाभ स्पष्ट हो जाएं। चूंकि सिंथेटिक जीव विज्ञान में प्रारंभिक प्रयोग आर्थिक रूप से बहुत आशाजनक थे, इसलिए अभी तक कई प्रतिबंध नहीं हैं, जो एक समस्या हो सकती है।
नकारात्मक प्रभावों में से एक कृत्रिम सूक्ष्मजीवों के निर्माण के साथ जैव विविधता का नुकसान हो सकता है जो पर्यावरण में अप्रत्याशित रूप से कार्य कर सकते हैं। उदाहरण के लिए: यदि जानबूझकर या नहीं एक सिंथेटिक सूक्ष्म जीव की रिहाई, कभी-कभी प्रकृति में अनसुनी, यह एक आक्रमणकारी की तरह व्यवहार कर सकती है और फैल सकती है, पूरे पारिस्थितिक तंत्र को बाधित कर सकती है, और सभी बैक्टीरिया को "शिकार" करना और निकालना असंभव है। वातावरण।
सामाजिक मुद्दे पर, गरीब देश विकसित देशों की तुलना में बहुत अधिक पीड़ित हो सकते हैं। एक निश्चित उत्पाद के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए सूक्ष्मजीवों का उपयोग पूरी प्राकृतिक फसलों को बदल सकता है, जिससे लाखों परिवार बेरोजगार हो सकते हैं। हालांकि, बैक्टीरिया को खिलाने के लिए मोनोकल्चर की आवश्यकता होगी, क्योंकि उनका ऊर्जा स्रोत बायोमास है।
बड़े पैमाने पर, कुछ उत्पादों के लिए चीनी जैसे बहुत सारे कार्बनिक पदार्थों की आवश्यकता होगी। संभवतः, बेरोजगार परिवार केवल गन्ना लगाना शुरू कर देंगे (जैव ईंधन ने पहले ही भूमि उपयोग में बड़े बदलाव लाए हैं), जो भूमि, पानी तक पहुंच और कीटनाशकों के बढ़ते उपयोग को प्रभावित कर सकते हैं।
ये सभी सवाल सीधे तौर पर बायोएथिक्स से जुड़े हैं। सिंथेटिक जीव विज्ञान की शक्ति बहुत बड़ी है। जीवों को जिस तरह से हम चाहते हैं उन्हें डिजाइन करना उन्हें अप्रत्याशित बनाता है, इसलिए वैज्ञानिकों और समाज को सरकारों के समर्थन से जिम्मेदारी और सुरक्षित रूप से इस शक्ति का उपयोग करना चाहिए। यह हमेशा एक पेचीदा सवाल है।
ये सभी सकारात्मक या नकारात्मक कारक सर्कुलर इकोनॉमी और हमारे ग्रह को मदद या चोट पहुंचा सकते हैं। लेकिन इस विषय पर अभी भी बहुत कुछ बहस करना है और बहुत सारे ज्ञान को उठाया जाना है। इस बात से कोई इंकार नहीं है कि सिंथेटिक जीव विज्ञान भविष्य के लिए एक प्रवृत्ति है, लेकिन सबसे महत्वपूर्ण बात यह परिभाषित करना है कि इस उन्नत तकनीक को कैसे लागू किया जाएगा।
सिंथेटिक जीव विज्ञान के परिणामों पर एक महत्वपूर्ण वीडियो देखें।
