Какие специалисты могут запрограммировать искусственную эволюцию

РБКHi-Tech

Дарвину и не снилось

Какие специалисты могут запрограммировать искусственную эволюцию и где этому научат

Автор: Татьяна Колосова

Гамбургеры из пробирки и топливо из водорослей, электричество от бактерий и искусственные формы жизни? Звучит нереалистично, но именно над этим работают инженеры в области синтетической биологии. Рассказываем, чем они занимаются и какие навыки нужны представителям этой перспективной профессии будущего.

Кто такой инженер в области синтетической биологии

Синтетическая биология — это новое направление на стыке нескольких наук, которое объединяет инженеров, физиков, математиков, программистов, химиков и молекулярных биологов.

Инженер в области синтетической биологии работает с генами, белками и другими биомолекулярными компонентами: перемещает их между организмами, проектирует и создает новые биологические системы с заданными свойствами, у большинства из которых нет аналогов в природе.

По сути, это искусственная эволюция, так как до появления синтетической биологии новые структуры возникали лишь в ходе естественного процесса мутаций.

Возможности синтетической биологии практически не ограничены — от производства новых материалов из грибов или источников энергии на основе растений до выращивания злаковых с усовершенствованным фотосинтезом.

Например, в фармацевтике таким образом получили лекарство от малярии — артемизинин. Собрали нужные ферменты от разных бактерий в один модифицированный штамм и значительно снизили затраты на производство лекарства, так как перестали зависеть от урожайности полыни, из которой ранее получали лекарство.

Круг интересов

Синтетические биологи управляют клеточными функциями и перепрограммируют клетки. Другими словами, изучают, что и где в геноме можно сломать, поменять местами, заменить, чтобы получить новую систему. Последовательность генов можно создать виртуально благодаря компьютерному программированию и затем уже воплотить в жизнь.

Этого специалиста можно назвать генным программистом, только в его кодах биологические, а не математические составляющие.

Инженер в области синтетической биологии придумывает решение конкретных проблем. Например, в пищевой промышленности: если к 2050 году прирост населения составит примерно 2 млрд, то будет не хватать продуктов питания. В этом случае на помощь придут генномодифицированные заменители, продукты с заданными свойствами, культивируемые продукты. А решить проблему загрязнения земли, воды и воздуха помогут искусственные ферменты и организмы для очистки или водоросли, которые питаются пластиком.

Со времен промышленной революции человечество сильно истощило природные ресурсы, но благодаря синтетической биологии появилась возможность исправить эти ошибки.

Основные навыки

Это профессия на стыке разных дисциплин, поэтому инженер в синтетической биологии должен разбираться не только в самой биологии, но и в математике, химии, физике. Главное — это интерес к естественным наукам.

Основные знания, которыми должен обладать специалист в области синтетической биологии:

  • биология и генетика;
  • биомолекулярное моделирование, абстракция цифровой логики, принципы конструирования схем;
  • создание базовых элементов генетических сетей;
  • дизайн новых биологических систем.

Еще этот человек должен обладать системным и экологическим мышлением, навыками художественного творчества, а также уметь управлять процессами.

Тренды и направления

Ученые считают, что к 2030 году синтетическая биология кардинально изменит то, что мы едим, а также процесс получения продуктов питания. Радикальные изменения коснутся также лекарств и материалов.

Синтетическая биология создает биологические системы, которых еще нет и которые помогут решить конкретные проблемы в таких сферах, как здравоохранение, энергетическая безопасность, пищевое производство, сельское хозяйство, скотоводство, фармацевтика, экология.

В России, вероятно, на первый план выйдут фармацевтика, медицина и химия — это объясняется необходимостью импортозамещения и создания собственных инновационных лекарственных препаратов. В химической промышленности синтетическая биология позволит удешевить процессы.

Наибольший прогресс ожидается в сфере медицины и производства продуктов питания. Так, например, котлеты для гамбургеров в будущем могут выращивать с использованием объединений бактерий, грибов и клеток крупного рогатого скота, а специальные клетки смогут производить и выбрасывать в кровь инсулин по сигналу с телефона.

История профессии

Инженер в области синтетической биологии — профессия, которая возникла на основе двух других: молекулярного биолога и генного инженера.

Сам термин «синтетическая биология» впервые использовали в 1980 году. Так, немецкий биохимик Барбара Хобом сообщила о трансгенной бактерии, полученной благодаря искусственно созданной ДНК. Потом это словосочетание встречалось в научных работах 1990-х, когда ученые создали синтетический аналог РНК вируса бешенства.

Самостоятельное направление синтетической биологии стало оформляться с начала нулевых для решения задач по проектированию и сборке биологических систем. В 2002 году создали первый полностью искусственный вирус.

Активный рост в этой сфере заметен с 2003 года — становится больше научных публикаций. В 2010 году инженеры в области синтетической биологии создали первую искусственную бактерию. А в январе 2022 года биологи впервые построили полноценную модель живой клетки, которая полностью имитирует процессы, происходящие в настоящей клетке.

Как стать инженером в области синтетической биологии

Для работы в этой сфере требуется высшее образование по профилю «Биотехнология» или «Биоинженерия». Например, в российских вузах есть следующие программы: «Биотехнология» в Институте агробиотехнологии РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева в Москве, «Биоинженерия и биоинформатика» в МГУ им. Ломоносова, «Общая и прикладная биотехнология» в Новосибирском государственном аграрном университете, «Фармацевтическая биотехнология» в Казанском национальном исследовательском технологическом университете.

В мировое сообщество инженеров в области синтетической биологии можно попасть, еще будучи студентом. Например, Массачусетский технологический институт проводит соревнование iGEM. Команда до шести человек (школьники или студенты) придумывает, как научить бактерии чему-то новому, и реализует проект.

Какие еще профессии будут востребованы в биотехе будущего

Биотехнологии стоят на стыке живой и неживой природы. Эксперты прогнозируют в этой отрасли безграничные возможности при создании совершенно новых микроорганизмов, которые помогут совершить очередные прорывы в медицине, биологии и смежных сферах. Биотехнологии помогут решать проблемы человечества с помощью живых систем. Например, создавать новые источники энергии, материалы и гены.

«РБК Тренды» составили список 150 самых востребованных профессий будущего. Помимо инженеров в области синтетической биологии, в ближайшие 30 лет в сфере биотехнологий успешную карьеру смогут построить представители следующих профессий.

  • Биофармаколог — специалист, который разрабатывает и изучает препараты биологического и биотехнологического происхождения и их воздействие на человека. Например, какой эффект на человека окажет препарат, полученный с помощью изменения ДНК организма.
  • Проектировщик киберорганизмов — специалист, который комбинирует живые биологические организмы с компьютерной техникой. Он разрабатывает функциональные искусственные устройства, например, киберпротезы. Или отдельные органы-импланты, которые совмещаются с живыми тканями организма.
  • Специалист по возрождению вымерших видов — генетик, специализирующийся на воссоздании исчезнувших видов фауны.
  • Создатель органов — ученый, который создает органы и части тела из стволовых клеток и других материалов, в том числе таких, которые, возможно, еще не существуют.
  • Эстетик — разрабатывает экологически чистый макияж, прически, линзы для глаз и модные протезы лица или тела для создания индивидуального образа.

Подробнее об этих и других перспективных специальностях — в подборке РБК «150 профессий будущего».

Фото: AnnaStills / Shutterstock

O'qishni davom ettirish uchun tizimga kiring. Bu tez va bepul.

Roʻyxatdan oʻtish orqali men foydalanish shartlari 

Tavsiya etilgan maqolalar

Как превратить регион в перспективное туристическое направление Как превратить регион в перспективное туристическое направление

Как в России возникают новые точки притяжения для путешественников

РБК
Выйти из тени Выйти из тени

Яхтенный мир знает немного историй об успешном партнерстве верфей с автопромом

Y Magazine
Слово редактора Слово редактора

На самом деле, нет более открытых миру людей, чем яхтсмены

Y Magazine
Жизнь по 102-й горизонтали Жизнь по 102-й горизонтали

Как живет один из самых необычных заповедников России?

Наука и жизнь
По разным канонам По разным канонам

Фантазия на тему усадьбы с винтажной мебелью и отделкой конца XIX в.

Идеи Вашего Дома
Океанская рыба, заплывшая в реку Океанская рыба, заплывшая в реку

Об истории замысла Словаря культуры XXI века

Знание – сила
О тонкостях астрономической терминологии О тонкостях астрономической терминологии

«Протопланетный» или «протопланетарный»: есть ли разница?

Наука и техника
Пластичная биомасса Пластичная биомасса

Даже на фоне других русских авангардистов Павел Филонов выделялся самобытностью

Вокруг света
Заодно с природой Заодно с природой

Лаконичное пространство в фахверке Домогацкого, полное света, воздуха и природы

Идеи Вашего Дома
Рыцари супа Рыцари супа

Рыцари павийского супа придумали, как разогреть патриотизм историческим рецептом

Вокруг света
Язык в поисках понятия о себе Язык в поисках понятия о себе

Можно спорить о начальной точке, когда любой язык стал пониматься как система

Знание – сила
Авианосцы постройки Италии и Испании. Часть 1: Италия Авианосцы постройки Италии и Испании. Часть 1: Италия

Флагманы итальянского флота — авианосцы «Джузеппе Гарибальди» и «Конте Ди Кавур»

Наука и техника
Священная гора Священная гора

Kитайский автомобиль от автора Ferrari

Автопилот
На одной волне На одной волне

Ученые разработали несколько инноваций для российского судостроения

Наука
Как искусственный интеллект обретает лицо и теряет свободу: тренды развития ИИ в России Как искусственный интеллект обретает лицо и теряет свободу: тренды развития ИИ в России

Обоснован ли ажиотаж вокруг ИИ и какие тенденции определят его развитие

Наука
Кибератака Кибератака

Как устроен Tesla Cybertruck и зачем он нужен

Автопилот
От ландшафта к дому От ландшафта к дому

Сочетание атмосферы загородного уюта с ощущением свободы

Идеи Вашего Дома
Первый поход Первый поход

Кем были первые переселенцы из Африки на другие континенты?

Вокруг света
«АПК Ресурс» зальет поля под рис «АПК Ресурс» зальет поля под рис

Как «АПК Ресурс» планирует засеять рисом 27 тыс. га в Астраханской области

Агроинвестор
Чем занимались жители Наска в свободное от создания геоглифов время? Чем занимались жители Наска в свободное от создания геоглифов время?

Многогранная культура Наска: геоглифы, многофигурная вышивка и керамика

Наука и техника
Что может взойти на российско-китайском огороде Что может взойти на российско-китайском огороде

Потенциал сотрудничества России и Китая в сегменте овощей и картофеля

Агроинвестор
Язык: сделай сам. Искусственные языки в истории человечества Язык: сделай сам. Искусственные языки в истории человечества

Зачем люди придумывают искусственные языки? Мало им естественных?

Знание – сила
Константин Дебликов: «Насколько ты будешь функциональным, зависит не от протеза, а от тебя» Константин Дебликов: «Насколько ты будешь функциональным, зависит не от протеза, а от тебя»

Человек-киборг Константин Дебликов — каково это жить с новыми и разными руками

РБК
По следам первопроходцев По следам первопроходцев

Следы эпохи Великих географических открытий – во всей нашей жизни

Вокруг света
Без пчел Без пчел

Дроны уже готовятся заменить летающих созданий в садах и на плантациях

ТехИнсайдер
Сибирский характер Сибирский характер

Влияет ли регион происхождения лодки на ее дизайн и поведение на воде?

Y Magazine
Экологичный бежевый Экологичный бежевый

Японская сдержанность и скандинавская практичность в интерьере дома на склоне

Идеи Вашего Дома
Игры_с_разумом Игры_с_разумом

Как нейросети меняют гейм-индустрию

ТехИнсайдер
За пределами привычного: нетрадиционные объекты интеллектуальной собственности и их особенности За пределами привычного: нетрадиционные объекты интеллектуальной собственности и их особенности

Виды нетрадиционных объектов интеллектуальной собственности и их значение

Наука и техника
Движение вверх Движение вверх

Переосмысление интерьера дома взрослой семейной пары для нового образа жизни

Идеи Вашего Дома
Открыть в приложении