Роботските платформи ја забрзуваат насочената еволуција на молекулите

Дали сте запознаени со насочената еволуција? Нормално, еволуцијата е многу бавен процес кој бара милениуми, а не децении, за да покаже значајни промени и генетски мутации. Може ли роботиката да има место во овој вид на наука? Сепак, имаше научни откритија кои им овозможуваат на истражувачите да го забрзаат овој процес во голема мера, давајќи им можност брзо да создадат нови протеини и други молекули во нивната лабораторија.

Оваа нова, но веќе широко прилагодена практика е позната како насочена еволуција или накратко ДЕ. Тоа им помага на научниците во различни области, како што е давање нови антитела за лекување на болести како рак или други. Тоа би можело да помогне да се создадат ензими бидејќи тие се користат во производството на биогориво или да помогнат со агенси за сликање кои се дел од магнетната резонанца (МРИ).

Побрзо од природата

Истражувачите предводени од Кевин Есвелт развија нова роботска платформа која им овозможува да следат стотици микробни популации одеднаш и да внимаваат како еволуираат протеините и другите молекули. Роботот исто така може да помогне да се спасат популациите од исчезнување доколку се борат да преживеат.

Како позадинско знаење за разбирање на оваа студија, роботските платформи се користат во многу истражувачки области, вклучувајќи го и генетскиот инженеринг на клетките. Насочената еволуција е метод кој го забрзува акумулацијата и изборот на нови мутации. Разбирањето на еволуцијата е од витално значење во развојот на нови лекови и вакцини и инженерски клетки за други цели.

Техниката на истражување опишана во овој напис, која истражувачите ја нарекоа речиси континуирана еволуција со помош на фаг и роботика (PRANCE), овозможува да се совпаѓаат многу повеќе еволутивни траектории, зголемувајќи ги шансите за успех. Роботските платформи помагаат да се автоматизираат експерименти кои инаку би биле тешки, одземаат многу време или невозможно да се постигнат.

Молекули и протеини на брзата лента

Под професорот Мартин А. Новак, на Роботска еволуција Лабораторијата развива нови технологии за следење на еволуцијата на клеточните популации во долги периоди. Еден предизвик со кој се занимава оваа група е како да набљудува што се случува за време на еволутивен процес без да се меша со него. На пример, тие размислувале да се справат со проблемот со спроведување на експериментите во виртуелна реалност без да знаат дека го сториле тоа.

Лабораторијата за роботска еволуција ја постави својата висока резолуција микроскоп на робот чии движења се контролирани од компјутер. Ова овозможува симултано снимање на стотици микробни колонии. Дозволувајќи им истовремено да следат стотици микробни популации додека еволуираат нови протеини или други молекули, може да се користи за развој на лекови или подобро да се разбере како функционира еволуцијата.

Коментари и заклучок

„Традиционално, насочената еволуција е многу повеќе уметност отколку наука, а камоли инженерска дисциплина. И тоа останува точно додека не можете систематски да истражувате различни пермутации и да ги набљудувате резултатите“, вели Кевин Есвелт, доцент во Media Lab на MIT и виш автор на новата студија.

„Роботот може да ја чува оваа популација на вируси со мерење на ова читање, што му овозможува да види дали вирусите добро функционираат или дали навистина се борат и дали треба нешто да се направи за да им се помогне“, вели Ерика А. Дебенедиктис.

Исто така интересно: Граменер користи АИ за броење пингвини за да ги проучува и спаси

„Можеме да ги прилагодиме овие еволуции во реално време, како директен одговор на тоа колку добро се случуваат овие еволуции“, вели Ема Џ. „Можеме да кажеме кога експериментот успева и можеме да ја промениме околината, што ни дава многу повеќе удари кон голот, што е одлично и од биоинженерска и од основна научна перспектива“.

„Нашиот систем ни овозможува да ги извршиме овие еволуции со значително повеќе разбирање за она што се случува во системот“, додава Чори. „Можеме да научиме за историјата на еволуцијата, а не само за крајната точка“.

Роботските платформи стануваат се пошироко користени од истражувачите ширум светот. Користејќи различни услови, PRANCE може да еволуира 100 пати повеќе популации паралелно. PRANCE може да помогне да се спасат популациите од исчезнување доколку се борат да преживеат. Роботските платформи значително го намалуваат времето и напорот потребни за набљудување на еволутивен процес без всушност да се експериментира на него.

За повеќе информации, можете исто така да ги прегледате Извештај за вести од МИТ или хартијата“Систематската молекуларна еволуција овозможува робусно откривање на биомолекули“ од Ерика А. Дебенедиктис, Ема Џ. Хори, Дана В. Гретон, Брајан Ванг, Стефан Голас и Кевин М.

YouTube: Нобеловата награда за хемија за 2018 година: насочена еволуција и прикажување на фаги - Говорејќи за хемијата