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明升88娱乐:是合成生物学构建自身理论框架的核心

时间:2021/12/1 19:48:47   作者:   来源:   阅读:14   评论:0
内容摘要:合成生物学的概念有两个起源。一是从合成化学的开端,基因重组技术带来的“合成生命”的愿景,到本世纪初合成合成基因组支原体Synthia的诞生,目标是合成人工生命。的概念。另一方面,它是基于本世纪初利用生物元件——底盘构建逻辑电路的成功突破。将工程科学的“设计-综合-测试-学习”的概念引入生命科学,采用工程科学的策略改造或...
合成生物学的概念有两个起源。一是从合成化学的开端,基因重组技术带来的“合成生命”的愿景,到本世纪初合成合成基因组支原体Synthia的诞生,目标是合成人工生命。的概念。另一方面,它是基于本世纪初利用生物元件——底盘构建逻辑电路的成功突破。将工程科学的“设计-综合-测试-学习”的概念引入生命科学,采用工程科学的策略改造或创造而形成人工生命系统这门学科又称工程生物学。通过过去20年的实践,这两个概念不断地融合在一起,“合成生物学”可以基于工程科学的概念融入到生命的研究中,而生命过程工程与工程合成人工生命系统的实现是一门高度交叉的前沿学科。合成生物学的任务是利用知识达到构造事物的目的,从而增强人们对工程生命形态和自然生命形态的基本认识。

合成生物学通过从头设计复杂的生命体(即“创造知识”),为理解和转化生命体提供“自下而上”的理论指导,然后为解决相关重要科学问题带来新的机遇。从而成为当今生活科学发展的前沿热点之一。然而,合成生物学也面临着一个重大挑战,即缺乏预测性设计(或“理性设计”)指导,这也是制约合成构建更复杂、可控的生物系统的关键瓶颈。

众所周知,无论是构建一个具有新功能的生物系统,还是对现有的生物系统进行重构或改造,都需要具备“基于理解生命系统规律的理性设计能力”。到目前为止,人们对生命系统规律的认识都是采用系统生物学的方法,即运用分析(还原理论)和综合(系统论)的方法,直接探索生命系统形成和发展的规律。由于生命是一个超复杂的系统,其运行规律基本上是非线性的,因此从工程上抽象其规律不仅是困难的,甚至是“无法达到的”。因此,在20世纪80年代,一群跨学科的学者用一种新的统一的视角来理解复杂系统,用隐喻和类比的方法来寻找不同系统之间的共性,并提出了“涌现”。它的概念是系统中的个体遵循简单的规则,当通过部分交互形成一个整体时,在系统层面上会突然产生一些新的属性或规则。我们相信,理解生命功能的出现,将使合成生命系统的合理设计真正置于工程科学理论之上。而这种超越现象描述,在不同层次的过渡状态中寻找生命系统“出现”的定量规律,是合成生物学构建自身理论框架的核心,是由描述科学、实验科学向理论科学的转变。


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