یک گل رز توسط هر نام دیگری بویایی از مخمر است

۲۵ تیر ۱۳۹۶ کافه

از دور، fermenters چند منظوره – سیلندرهای فلزی با پوشش داربست، نردبان و لوله – به نظر می رسد مانند راکت در راه اندازی پد بازدید کنندگان از کارخانه تولید مکزیکو صعود به بالای فرمنتر می توانند در یک مجموعه ای از دست و پا زدن به ۵۰،۰۰۰ لیتر آب جوش طلایی قرار گیرند. در مخلوط، مخمر تولید شده توسط ژنتیک، لاکتون ها را تولید می کند – یک خانواده از مولکول هایی است که مسئول ایجاد عطر میوه ها و گل ها هستند. امیلی هافن Greenhagen '05 امیلی هاونز Greenhagen '05 بازدید از این کارخانه را در طول چندین هفته برای نظارت بر پروژه امیدوار کننده ترین شرکت خود را: طرح ساخت عطر از سلول های مخمر.

Greenhagen مدیر مهندسی تخمیر در Ginkgo Bioworks، یک شرکت زیست شناسی مصنوعی مبتنی بر بوستون است که به دنبال تبدیل میکروب به کارخانجات قابل تنظیم برای تولید محصولات از سموم دفع آفات به عطر است. دانشمندان از قبیل Greenhagen می دانند که میکروب ها می توانند محصولات ارگانیک را بهتر از هر نوع ماشین یا خط تولید تولید کنند. سلول های مخمر به جای کارگران در خط مونتاژ، از آنزیم ها استفاده می کنند – پروتئین هایی که کار خاصی را انجام می دهند مانند حذف یا اضافه کردن یک گروه از اتم ها به یک مولکول. کار با هم، تیم های آنزیم ها به طور پیوسته مواد مغذی پایه مانند شکر را به ترکیبات دیگر مانند الکل و دی اکسید کربن تبدیل می کنند. "Greenhagen می گوید:" با قرار دادن DNA رمزگذاری شده برای آنزیم های گیاهان یا حیوانات مختلف به سلول های مخمر، می توانیم میکروب ها را برای تولید مواد مختلف بکاریم ".

دستکاری سلولهای مخمر یک ایده قدیمی است. برای صدها سال، مردم از طریق تخمیر آب آشامیدنی تولید کرده اند، فرایندی طبیعی است که مخمرها برای تولید الکل و طعم های مختلف از شکر استفاده می کنند. دانشمندان در دهه ۱۹۳۰ با استفاده از میکروب ها برای ایجاد آنتی بیوتیک ها و سوخت های زیستی شروع کردند. Greenhagen توضیح می دهد که چه چیزی باعث می شود که لبه برش گینکو، اتوماسیون و مقیاس باشد، در سال ۲۰۰۸ توسط کمپانی Biologist مصنوعی تام نایت ۶۹، SM'79، PhD 83 تهیه شده است. "با استفاده از روبات، ما می توانیم صدها تن از مخلوط های مخمر را به صورت ژنتیکی تغییر دهیم و آزمایش آنها را فقط در یک هفته انجام دهیم."

اتوماسیون اتوماتیک Ginkgo Bioworks نقش مهمی در ایجاد فشارهای مخمر داشت که Greenhagen در کارخانه تولید مکزیکو مشاهده کرد. این میکروبها حاوی مجموعه ای از آنزیم هایی است که نیاز به تبدیل اسیدهای چرب به لکتون ها دارند، از طریق هزاران آزمایش آزمایشی و خطا توسط روبات انجام شد. برای هر آنزیم که در کد نهایی کدگذاری شده بود، گروهی از دانشمندان و ماشینهای تحت هدایت Greenhagen صدها نسخه از گونه های مختلف گیاه را آزمایش کردند و به طرز راهبردی جهش یافتند تا کارآمدتر در سلول های مخمر کار کنند.

در طول پروسه تست، محققان هزاران سویه مخمر را که هر کدام به صورت ژنتیکی برای یک آنزیم تکثیر شده بودند، در fermenters tabletop کوچک طراحی کردند، قبل از ترکیب مؤثرترین تغییرات ژنتیکی به یک سلول واحد برای تولید لاکتون. ده سال پیش، زمانی که Greenhagen برای اولین بار در صنعت آغاز شد، تخمیر یک فرآیند پر از کار است که توسط دست انجام می شود و نیاز به یک محقق تنها برای مدیریت چهار راکتور در یک زمان است. در مقابل، اعضای تیم Greenhagen – با استفاده از روبات برای مخلوط کردن غلظت های مختلف مواد مغذی، اضافه کردن عصاره مخمر، و نظارت بر خروجی مولکول های مورد نظر – به طور مداوم ۲۴ آزمایش به طور همزمان مدیریت. به عنوان یک نتیجه از اتوماسیون، روند توسعه به جای یک و نیم سال، شش ماه طول کشید. پس از فرایند تصفیه، عطر توسعه یافته می تواند به Robertet، عطر و ادویه فرانسه و تولید کننده طعم دهنده و اولین مشتری تجاری Ginkgo تحویل داده شود. گرین هگن می گوید: "روبات ها فقط پروژه ها را سریع نمی کنند"، آنها از وظایف یکنواختی مراقبت می کنند تا زمان بیشتری برای فکر کردن در مورد نتایج و طراحی آزمایش های جدید – چیزهای سرگرم کننده که دانشمندان واقعا می خواهند انجام دهند. "

مانند Ginkgo Bioworks، Greenhagen همگرایی زیست شناسی و مهندسی را به تصویر می کشد. Greenhagen به عنوان یک دانشجوی تازه وارد در MIT تصمیم به دنبال مهندسی شیمی بود اما طرح های خود را تغییر داد، زمانی که او درباره زیست شناسی مصنوعی یاد گرفت. او یادآوری می کند: "من نمی توانستم کتاب خواندن کتابم را متوقف کنم." "من از این ایده بسیار هیجان زده شدم که موجودات زنده وجود دارند که ما می توانیم آنها را به عنوان ابزار تغییر دهیم. این زمانی بود که من تصمیم گرفتم به یک دانشمند تبدیل شوم. "

Greenhagen اعتبار یک دوره خاص میکروبشناسی، توسط پروفسور گراهام واکر آموزش داده شده است برای شکل دادن تفکر او به عنوان یک زیست شناس. واکر در حالی که در حال سخنرانی در مورد اندامها بود، دانش آموزان را تشویق کرد تا اتاق را به عنوان یک سلول تصور کنند و اشاره کنند که کدام هسته یا میتوکندری ممکن است واقع شود. گرین هگن می گوید: "سبک آموزشی او الهام بخش من بود تا واقعا تجسم آنچه که در کشتی تخمیر وجود دارد. "در حالی که مهندسان تخمیر بیش از اندازه در مورد متغیرهای فیزیکی مثل انتقال اکسپرس و فکر کردن به ارگانیسم ها به عنوان جعبه سیاه نگران هستند، آموزش های من در MIT موجب همدلی برای میکروب شد. این یک رویکرد است که بسیاری از مهندسان شیمی در لزوما به فکر من نیستند و کلید موفقیت من بوده است. »

با استفاده از زیست شناسی و مهندسی، Greenhagen و دیگران در زمینه زیست شناسی مصنوعی شروع به ساختن تولید می کنند. بسیاری از کالاهای مصرفی از مواد غذایی به لباس ها به عطرها با استفاده از مواد سنتی و فرایندهای صنعتی تولید می شوند که به طور فزاینده ای غیر قابل تحمل هستند زیرا منابع سیاره ای از بین می روند. با استفاده از میکروب، شرکت ها می توانند بسیاری از منابع خام مورد نیاز خود را با انرژی و زباله کمتر از کارخانه ها تولید کنند.

در مورد طعم و رایحه ها، شرکت هایی مانند روبرت، اکثریت ترکیبات آغازین خود را از گیاهان و گل ها استخراج کرده اند که رشد آنها از سال به سال قابل توجه است. در مقابل، مخمر Ginkgo Bioworks در محصولات پایه مانند ذرت و نیشکر تغذیه می کند که برای برداشتن آنها مناسب تر است و محصولات خود را در واکنش های بسیار قابل اطمینان آزاد می کنند. Ginkgo Bioworks با موفقیت از عطرها تشویق می کند از روش های مشابه برای ساخت آفت کش ها، آنزیم های صنعتی و محصولات برای سلامت انسان استفاده می کند.

برای گرین هگن، مخمرهای خوشبو کننده نه تنها پتانسیل زیست شناسی مصنوعی را نشان می دهند، بلکه همچنین میراث سالهای کار و تحصیل را نشان می دهند. قبل از پیوستن به Ginkgo Bioworks، Greenhagen شش سال دیگر را در راه اندازی مجدد بدون دیدن هیچ یک از پروژه های خود تجدید ساخت. "وقتی که ما توسط یک شرکت بزرگ خریداری شدیم و مسیر تجاری سازی را از بین بردیم، به من گفته شد که به نشستن و استراحت بپردازد، اما این چیزی نیست که من انجام می دهم."

گرین هگن، ذهنیت رانندگی او را به دوره های آزمایشگاهی MIT و یک برنامه فرصت های تحقیقاتی کارشناسی (UROP) در آزمایشگاه پروفسور لئون سامسون می دهد. گرین هگن می گوید، دانشجویان انتظار داشتند که مقالات را بخوانند، تجربیات خودشان را طراحی کنند و یافته هایشان را در زمینه نتایج منتشر شده قرار دهند. او می گوید: "این تفکر انتقادی و حل مسئله همراه با تجربه زندگی من الهام بخش من بود که به آموزش من به عنوان هدیه فکر کنم که باید استفاده کنم." چند سال بعد، با گذراندن هزاران مایل برای دیدن اولین محصول تجاری خود، Greenhagen می گوید که هنوز توسط MIT منتقل شده است. "وقتی از طریق محوطه دانشگاه میروم، از تمام خاطراتم میروم. این مکان شگفت انگیزی است. "

دانلود آهنگ مسعود صادقلو ما به هم میایم