Биотехнологии

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки — одна из новейших областей биологии, быстро набирающая обороты. Как и любая другая новая наука, сейчас она вступила в трудный «подростковый» период. Об этом и будет наш рассказ.

Эксперименты в физических лабораториях обещают принести в нашу жизнь такие чудеса как квантовые компьютеры, высокоэффективные солнечные элементы, сверхскоростные и надежные поезда на магнитной подушке, — но пока все это отделено от нас глубоким вакуумом и сверхнизкими температурами, в пределах которых только и можно с уверенностью наблюдать квантово-механические явления. С этих позиций весьма удивительно, что в теплом и хаотичном мире живой материи квантовые явления играют важную роль и даже могут научить нас эксплуатировать капризные «кванты» за пределами лаборатории.

Своим фантастическим прогрессом за последнее столетие биология обязана неслыханному развитию биофизических методов, позволяющих наблюдать за живой материей на уровне отдельных молекул. Однако, несмотря на широчайший арсенал, доступный исследователю, новые способы изучения биологических объектов все продолжают появляться, — причем, основной акцент теперь делается на неинвазивность, то есть минимальное нарушение условий, в которых существуют живые клетки или работают биомолекулы. Интерферометрия обратного рассеяния — новый метод изучения взаимодействия биологических молекул в мембране клеток между собой — основана на изменении параметров лазерного луча, отраженного от взаимодействующих молекул.

Большие опасения экологов и защитников окружающей среды вызывает пластиковый и полиэтиленовый мусор, скапливающийся в океанах тысячами тонн, — кроме эстетического дискомфорта, этот мусор просто-напросто опасен для жизни многих животных. Но, как это ни странно, кое-кто все же получает от этого мусора выгоду: специализировавшиеся бактерии научились использовать мусорный полиэтилен в пищу! Жаль только, что пока непонятно, расщепляют ли бактерии выделяющийся из пластика в окружающую среду фталат, или же просто передают его вверх по пищевой цепочке.

В 21 веке наука — особенно физика, химия, биология — почти никогда не делается одиночками, хотя подлинно гениальные идеи, конечно, и сегодня посещают лишь отдельные светлые головы. Сложность и стоимость оборудования и проводимых на нём экспериментов достигли такого уровня, что преодолеть «порог вхождения» в науку, как правило, под силу только хорошо оснащённым и финансируемым лабораториям. Они же и продуцируют результаты, которым верит мировая общественность, и к мнению которых прислушивается администрация разных уровней. Однако не всем по вкусу мейнстрим — некоторое время назад в молекулярной биологии стала популярной разновидность «дауншифтинга» с самопальными домашними лабораториями и генетическими экспериментами «в свободное время». Нет, имеются в виду не 20 последних лет отечественной науки — речь идет о так называемых биохакерах. Кто же они, сменившие оборудованные по последнему слову техники лаборатории и кресла менеджеров на гаражи с самодельным оборудованием и пробирками?

Несмотря на то, что химическое оружие, к счастью, практически не применяется в военных действиях, наличие средств химической защиты — важная составляющая обороноспособности и обязательное требование для чрезвычайных ситуаций. Одни из самых опасных отравляющих веществ — фосфорорганические яды, обладающие нервно-паралитическим действием, — были созданы еще до Второй мировой войны, однако эффективного противоядия от них до сих пор не существует. Группа ученых в Израиле применила подход направленной эволюции, чтобы «в пробирке» создать фермент, способный стать антидотом для двух самых токсичных ядов этой группы, — зомана и циклозарина.

Если исключить из рассмотрения вполне конкретный круг лиц, человечество заинтересовано в том, чтобы перейти от «топки ассигнациями» (как в свое время окрестил Менделеев сжигание нефтепродуктов) к более «чистым» и возобновляемым альтернативным источникам энергии. Основной надеждой давно уже является водород, однако его сложно хранить и дорого получать «традиционными» способами, а в чистом виде на Земле его немного. Водород выделяют многие бактерии, но большинство живет в строго анаэробных условиях и не может использоваться для масштабного производства этого газа. Однако недавно в океане открыли штамм аэробных цианобактерий, очень эффективно вырабатывающих водород. Станут ли они опорой для ещё толком не окрепшей альтернативной энергетики?

Последний год жизни авторы этой статьи посвятили созданию инфраструктуры по получению, хранению и анализу кода жизни — генетической информации, которая записана в молекуле ДНК. Что такое ДНК с точки зрения математика, каковы основные принципы построения компьютерной архитектуры для анализа огромных массивов генетической информации и что ждать в будущем от тотальной прозрачности и доступности теперь уже и нашего индивидуального кода жизни, — обо всём этом расскажет предлагаемая вашему вниманию статья.