सिंथेटिक जीवविज्ञानी टॉम नाइट ने कहा, "21वीं सदी इंजीनियरिंग जीवविज्ञान की सदी होगी।" वे सिंथेटिक जीवविज्ञान के संस्थापकों में से एक हैं और सिंथेटिक जीवविज्ञान के क्षेत्र में अग्रणी कंपनी जिन्कगो बायोवर्क्स के पांच संस्थापकों में से एक हैं। कंपनी 18 सितंबर को न्यूयॉर्क स्टॉक एक्सचेंज में सूचीबद्ध हुई और इसका मूल्यांकन 15 अरब अमेरिकी डॉलर तक पहुंच गया।
टॉम नाइट की शोध रुचियां कंप्यूटर से जीव विज्ञान की ओर स्थानांतरित हो गई हैं। हाई स्कूल के समय से ही, वे गर्मियों की छुट्टियों का उपयोग एमआईटी में कंप्यूटर और प्रोग्रामिंग का अध्ययन करने के लिए करते थे, और फिर उन्होंने अपनी स्नातक और स्नातकोत्तर शिक्षा भी एमआईटी से ही प्राप्त की।
टॉम नाइट ने यह महसूस करते हुए कि मूर के नियम ने सिलिकॉन परमाणुओं के मानव हेरफेर की सीमाओं की भविष्यवाणी की थी, अपना ध्यान जीवित चीजों की ओर मोड़ा। "हमें परमाणुओं को सही जगह पर रखने का एक अलग तरीका चाहिए... सबसे जटिल रसायन विज्ञान क्या है? यह जैव रसायन है। मेरा मानना है कि आप प्रोटीन जैसे जैव-अणुओं का उपयोग कर सकते हैं, जो स्वयं-इकट्ठे हो सकते हैं और आपकी आवश्यकता के अनुसार क्रिस्टलीकरण कर सकते हैं।"
जैविक मूल संरचनाओं को डिजाइन करने के लिए इंजीनियरिंग की मात्रात्मक और गुणात्मक सोच का उपयोग करना एक नई शोध पद्धति बन गई है। सिंथेटिक बायोलॉजी मानव ज्ञान में एक बड़ी छलांग है। इंजीनियरिंग, कंप्यूटर विज्ञान, जीव विज्ञान आदि के अंतर्विषयक क्षेत्र के रूप में, सिंथेटिक बायोलॉजी की शुरुआत का वर्ष 2000 निर्धारित किया गया है।
इस वर्ष प्रकाशित दो अध्ययनों में, जीवविज्ञानियों के लिए सर्किट डिजाइन के विचार ने जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित करने में सफलता प्राप्त की है।
बोस्टन विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने ई. कोलाई में एक जीन टॉगल स्विच बनाया। यह मॉडल केवल दो जीन मॉड्यूल का उपयोग करता है। बाहरी उत्तेजनाओं को नियंत्रित करके, जीन अभिव्यक्ति को चालू या बंद किया जा सकता है।
उसी वर्ष, प्रिंसटन विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने तीन जीन मॉड्यूल का उपयोग करके उनके बीच पारस्परिक अवरोध और अवरोध की मुक्ति का उपयोग करके सर्किट सिग्नल में "दोलन" मोड आउटपुट प्राप्त किया।
जीन टॉगल स्विच आरेख
सेल कार्यशाला
मीटिंग में मैंने लोगों को "कृत्रिम मांस" के बारे में बात करते सुना।
कंप्यूटर कॉन्फ्रेंस मॉडल का अनुसरण करते हुए, मुक्त संचार के लिए आयोजित "अनकॉन्फ्रेंस स्व-संगठित कॉन्फ्रेंस" में, कुछ लोग बीयर पीते हुए बातचीत करते हैं: "सिंथेटिक बायोलॉजी" में कौन से सफल उत्पाद हैं? किसी ने इम्पॉसिबल फूड के अंतर्गत "कृत्रिम मांस" का उल्लेख किया।
इम्पॉसिबल फूड ने कभी भी खुद को "सिंथेटिक बायोलॉजी" कंपनी नहीं कहा है, लेकिन अन्य कृत्रिम मांस उत्पादों से इसे अलग करने वाला मुख्य विक्रय बिंदु - शाकाहारी मांस को अनूठी "मांस" जैसी गंध देने वाला हीमोग्लोबिन - लगभग 20 साल पहले इसी कंपनी द्वारा विकसित एक उभरते हुए क्षेत्र से आया है।
इस तकनीक में साधारण जीन संपादन का उपयोग करके खमीर को "हीमोग्लोबिन" उत्पन्न करने की क्षमता प्रदान की जाती है। कृत्रिम जीव विज्ञान की शब्दावली में कहें तो, खमीर एक "कोशिका कारखाना" बन जाता है जो लोगों की इच्छा के अनुसार पदार्थों का उत्पादन करता है।
मांस इतना चमकीला लाल क्यों होता है और इसका स्वाद इतना खास क्यों होता है? इम्पॉसिबल फूड के अनुसार, इसका कारण मांस में मौजूद प्रचुर मात्रा में "हीमोग्लोबिन" है। हीमोग्लोबिन विभिन्न खाद्य पदार्थों में पाया जाता है, लेकिन पशु मांस में इसकी मात्रा विशेष रूप से अधिक होती है।
इसलिए, कंपनी के संस्थापक और जैव रसायनज्ञ पैट्रिक ओ. ब्राउन ने पशु मांस का अनुकरण करने के लिए हीमोग्लोबिन को "मुख्य मसाला" के रूप में चुना। पौधों से इस "मसाला" को निकालने के लिए, ब्राउन ने सोयाबीन को चुना, जिसकी जड़ों में हीमोग्लोबिन प्रचुर मात्रा में पाया जाता है।
पारंपरिक उत्पादन विधि में सोयाबीन की जड़ों से सीधे हीमोग्लोबिन निकाला जाता है। एक किलोग्राम हीमोग्लोबिन के लिए 6 एकड़ सोयाबीन की खेती की आवश्यकता होती है। पौधों से हीमोग्लोबिन निकालना महंगा पड़ता है, इसलिए इम्पॉसिबल फूड ने एक नई विधि विकसित की है: हीमोग्लोबिन बनाने वाले जीन को खमीर में प्रत्यारोपित करना, और जैसे-जैसे खमीर बढ़ता और अपनी संख्या बढ़ाता है, हीमोग्लोबिन भी बढ़ता जाता है। इसे एक उदाहरण से समझें तो, यह सूक्ष्मजीवों के पैमाने पर हंसों द्वारा अंडे देने जैसा है।
पौधों से निकाला गया हीम, "कृत्रिम मांस" बर्गर में इस्तेमाल किया जाता है।
नई तकनीकें उत्पादन क्षमता बढ़ाती हैं और साथ ही पौधों की खेती में उपयोग होने वाले प्राकृतिक संसाधनों को कम करती हैं। चूंकि उत्पादन की मुख्य सामग्री खमीर, चीनी और खनिज हैं, इसलिए रासायनिक अपशिष्ट बहुत कम होता है। देखा जाए तो, यह वास्तव में एक ऐसी तकनीक है जो "भविष्य को बेहतर बनाती है"।
जब लोग इस तकनीक के बारे में बात करते हैं, तो मुझे लगता है कि यह बस एक साधारण तकनीक है। उनकी नज़र में, इस तरह से आनुवंशिक स्तर पर कई सामग्रियां तैयार की जा सकती हैं। विघटनशील प्लास्टिक, मसाले, नई दवाएं और टीके, विशिष्ट रोगों के लिए कीटनाशक, और यहां तक कि स्टार्च के संश्लेषण के लिए कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग... जैव प्रौद्योगिकी द्वारा लाई गई संभावनाओं के बारे में मेरे मन में कुछ ठोस विचार आने लगे।
जीन को पढ़ें, लिखें और संशोधित करें
डीएनए जीवन के स्रोत से लेकर जीवन की सभी जानकारी को वहन करता है, और यह जीवन के हजारों लक्षणों का स्रोत भी है।
आजकल मनुष्य आसानी से डीएनए अनुक्रम पढ़ सकते हैं और अपनी इच्छानुसार डीएनए अनुक्रम का संश्लेषण कर सकते हैं। सम्मेलन में मैंने लोगों को 2020 के रसायन विज्ञान के नोबेल पुरस्कार विजेता क्रिस्पर तकनीक के बारे में कई बार बात करते सुना। "आनुवंशिक जादुई कैंची" कही जाने वाली यह तकनीक डीएनए का सटीक स्थान निर्धारित करके उसे काट सकती है, जिससे जीन संपादन संभव हो पाता है।
इस जीन एडिटिंग तकनीक के आधार पर कई स्टार्टअप कंपनियां उभर कर सामने आई हैं। कुछ कंपनियां इसका उपयोग कैंसर और आनुवंशिक रोगों जैसी गंभीर बीमारियों के जीन उपचार के लिए करती हैं, वहीं कुछ इसका उपयोग मानव प्रत्यारोपण के लिए अंगों को विकसित करने और बीमारियों का पता लगाने के लिए करती हैं।
जीन संपादन तकनीक ने व्यावसायिक अनुप्रयोगों में इतनी तेजी से प्रवेश किया है कि लोग जैव प्रौद्योगिकी की अपार संभावनाओं को देख पा रहे हैं। जैव प्रौद्योगिकी के विकास के तर्क के परिप्रेक्ष्य से देखें तो, आनुवंशिक अनुक्रमों के पठन, संश्लेषण और संपादन में परिपक्वता प्राप्त करने के बाद, अगला चरण स्वाभाविक रूप से आनुवंशिक स्तर से मानव आवश्यकताओं को पूरा करने वाली सामग्री का निर्माण करना है। सिंथेटिक बायोलॉजी तकनीक को जीन प्रौद्योगिकी के विकास का अगला चरण भी समझा जा सकता है।
दो वैज्ञानिकों, इमैनुएल शार्पेंटियर और जेनिफर ए. डौडना ने CRISPR तकनीक के लिए 2020 का रसायन विज्ञान का नोबेल पुरस्कार जीता।
"बहुत से लोग सिंथेटिक बायोलॉजी की परिभाषा को लेकर जुनूनी हो गए हैं... इंजीनियरिंग और बायोलॉजी के बीच एक तरह का टकराव हुआ है। मुझे लगता है कि इससे जो भी परिणाम निकलता है, उसे सिंथेटिक बायोलॉजी कहा जाने लगा है।" टॉम नाइट ने कहा।
समय के साथ आगे बढ़ते हुए, कृषि समाज की शुरुआत से ही, मनुष्य ने लंबे समय तक संकरण और चयन के माध्यम से वांछित पशु और पादप गुणों को छांटकर संरक्षित किया है। कृत्रिम जीव विज्ञान सीधे आनुवंशिक स्तर से शुरू होता है ताकि मनुष्य द्वारा वांछित गुणों को उत्पन्न किया जा सके। वर्तमान में, वैज्ञानिकों ने प्रयोगशाला में चावल उगाने के लिए CRISPR तकनीक का उपयोग किया है।
सम्मेलन के आयोजकों में से एक, किजी के संस्थापक लू क्यूई ने उद्घाटन वीडियो में कहा कि जैव प्रौद्योगिकी, पिछली इंटरनेट प्रौद्योगिकी की तरह ही दुनिया में व्यापक बदलाव ला सकती है। इससे यह बात पुष्ट होती प्रतीत होती है कि इंटरनेट कंपनियों के सीईओ ने अपने इस्तीफे के समय जीवन विज्ञान में रुचि दिखाई थी।
इंटरनेट जगत की दिग्गज हस्तियां इस पर पूरा ध्यान दे रही हैं। क्या जीवन विज्ञान का व्यावसायिक चलन आखिरकार साकार हो रहा है?
टॉम नाइट (बाएं से पहले) और जिन्कगो बायोवर्क्स के चार अन्य संस्थापक | जिन्कगो बायोवर्क्स
दोपहर के भोजन के दौरान, मैंने एक खबर सुनी: यूनिलीवर ने 2 सितंबर को कहा कि वह 2030 तक स्वच्छ उत्पाद कच्चे माल में जीवाश्म ईंधन को चरणबद्ध तरीके से समाप्त करने के लिए 1 बिलियन यूरो का निवेश करेगा।
अगले 10 वर्षों में, प्रॉक्टर एंड गैंबल द्वारा उत्पादित लॉन्ड्री डिटर्जेंट, वाशिंग पाउडर और साबुन उत्पादों में धीरे-धीरे पादप कच्चे माल या कार्बन कैप्चर तकनीक का उपयोग किया जाएगा। कंपनी ने कार्बन उत्सर्जन को कम करने के लिए जैव प्रौद्योगिकी, कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य प्रौद्योगिकियों पर अनुसंधान के लिए एक कोष स्थापित करने हेतु 1 अरब यूरो अलग रखे हैं।
जिन लोगों ने मुझे यह खबर बताई, वे मेरी तरह ही, जिन्होंने यह खबर सुनी, 10 साल से कम की समय सीमा देखकर थोड़ा हैरान थे: क्या प्रौद्योगिकी अनुसंधान और विकास से लेकर बड़े पैमाने पर उत्पादन तक की प्रक्रिया इतनी जल्दी पूरी हो पाएगी?
लेकिन मुझे उम्मीद है कि यह सच हो जाएगा।
पोस्ट करने का समय: 31 दिसंबर 2021