การทำงานร่วมกัน แบคทีเรียและจุลินทรีย์อื่นๆ
สามารถบรรลุผลได้มากกว่าที่ทำได้เพียงลำพัง สล็อตเว็บตรง ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะควบคุมความสามารถนั้นโดยวิศวกรรมกลุ่มจุลินทรีย์ของตนเอง แบคทีเรียไม่โดดเดี่ยว อันที่จริงพวกมันค่อนข้างเข้าสังคม: สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวเหล่านี้รวมตัวกันเพื่อสร้างชุมชนที่ซับซ้อน พวกเขาสามารถเรียกกันและกันเพื่อชุมนุม สมรู้ร่วมคิด และประสานงานได้ ทักษะในการสื่อสารที่ได้รับการพัฒนาอย่างสูงช่วยให้พวกเขาประสานความร่วมมือเล็กๆ น้อยๆ และจัดการกับงานใหญ่ๆ ได้เป็นหนึ่งเดียว สำหรับผู้เล่นที่ตัวเล็กที่สุดในชีวิต การใช้ชีวิตและการทำงานคือกีฬาประเภททีม
ตอนนี้นักวิจัยต้องการเข้าร่วมในเกม — และเปลี่ยนกฎ นักชีววิทยาสังเคราะห์กำลังทำงานเพื่อหาวิธีจัดการกับชุมชนจุลินทรีย์ทั้งหมดเพื่อให้พวกเขาทำในสิ่งที่ปกติจะไม่ทำ เช่น การติดตามเซลล์มะเร็งเพื่อส่งยา ต่อสู้กับการติดเชื้อที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะ หรือการผลิตเชื้อเพลิง นักวิทยาศาสตร์กำลังสร้างทีมแฟนตาซีของจุลินทรีย์เพื่อทำงานที่ประชากรตามธรรมชาติไม่สามารถทำได้โดยการปรับแต่งยีนที่ควบคุมการสื่อสารของแบคทีเรียหรือแนะนำยีนใหม่เข้าไปในจุลินทรีย์
เพื่อให้แน่ใจว่าวิศวกรรมแบคทีเรียไม่ใช่เรื่องใหม่ นักวิทยาศาสตร์ได้ใส่ยีนเข้าไปในแบคทีเรียและเซลล์อื่นๆ มานานหลายทศวรรษแล้ว วิศวกรพันธุศาสตร์รู้วิธีจี้กลไกการสังเคราะห์ทางชีวสังเคราะห์ของจุลินทรีย์เพื่อผลิตโปรตีนเดี่ยว หรือสร้างวิถีปฏิกิริยาของเซลล์ทั้งหมด เช่น กระบวนการที่ใช้ทำอินซูลินของมนุษย์
แต่ตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์ต้องการตั้งโปรแกรมระบบนิเวศทั้งหมด ซึ่งประกอบด้วยหลายสายพันธุ์ เพื่อดำเนินงานเฉพาะ กลุ่มแบคทีเรียที่จัดโปรแกรมใหม่ดังกล่าวสามารถนำมาใช้ในการแพทย์ การทำความสะอาดสิ่งแวดล้อม และการประมวลผลทางชีวภาพ
Frances Arnold วิศวกรชีวเคมีแห่ง California Institute of Technology ในพาซาดีนา กล่าวว่า หลายสิ่งที่เราใฝ่ฝันที่จะทำในชีววิทยาสังเคราะห์ ตั้งแต่การผลิตแหล่งพลังงานใหม่ไปจนถึงการรักษาโรคหรือการผลิตสารเคมี “มันซับซ้อนที่จะออกแบบคุณสมบัติทั้งหมดเหล่านี้ให้กลายเป็นสิ่งมีชีวิตเดียว”
ดังนั้นอาจต้องใช้สิ่งมีชีวิตหลายตัวทำงานร่วมกันเพื่อให้บรรลุเป้าหมายเหล่านี้ ชุมชนจุลินทรีย์เหมาะอย่างยิ่งเนื่องจากความร่วมมือในระดับสูงช่วยให้สามารถแบ่งงาน แบ่งปันทรัพยากร และโจมตีสิ่งมีชีวิตที่บุกรุกได้
เมื่อพวกมันหยั่งรากในชุมชนแล้ว
แบคทีเรียจะทำหน้าที่เหมือนกลุ่มเซลล์เดียวน้อยลง และเหมือนเป็น “ซุปเปอร์ออร์แกนิก” ของจุลินทรีย์มากกว่า Arnold กล่าว “ในอนาคต หากคุณมีงานที่ซับซ้อนจริงๆ มันอาจจะน่าสนใจที่จะพิจารณาสร้างสิ่งมีชีวิตทั้งชุดที่ต้องทำงานร่วมกันเพื่อแก้ปัญหานี้”
ชุมชนจุลินทรีย์มีอยู่ทั่วไป แม้ว่านักจุลชีววิทยาจะให้ความสำคัญกับแบคทีเรียที่ลอยได้อิสระที่ปลูกในห้องปฏิบัติการ แต่แบคทีเรียส่วนใหญ่ในโลกธรรมชาติก็ปักหลักอยู่ในชุมชนที่มีโครงสร้าง สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่อยู่ในรูปของไบโอฟิล์มซึ่งมีแบคทีเรียกลุ่มใหญ่เกาะติดกันเป็นก้อนคล้ายสารที่หนา ไบโอฟิล์มจะยึดติดกับพื้นผิวแทบทุกชนิด พวกเขาจ้องมองไปที่ลำเรือและพื้นผิวของบ่อน้ำและอุดตันผนังท่อระบายน้ำและท่อ พวกเขาสร้างฟิล์มที่กระตุ้นการติดเชื้อบนอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ฝังและทำให้เกิดการติดเชื้อที่ปอดในผู้ป่วยโรคซิสติกไฟโบรซิส
แต่แผ่นชีวะสามารถเป็นประโยชน์ได้ และความสามารถพิเศษในการทำลายสิ่งต่างๆ ทำให้พวกเขาทำงานที่ยากที่สุดบางอย่างได้ ในร่างกายมนุษย์ แผ่นชีวะช่วยย่อยอาหาร เผาผลาญยา และผลิตวิตามิน โดยธรรมชาติแล้ว พวกมันจะปล่อยสารอาหารจากดิน แปลงให้อยู่ในรูปแบบที่พืชสามารถใช้ได้ ไบโอฟิล์มที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติอื่นๆ ใช้เพื่อย่อยสลายสารปนเปื้อนในน้ำเสีย หรือขจัดสารพิษ เช่น เชื้อเพลิงเครื่องบินออกจากบริเวณที่เกิดการรั่วไหล
“ถ้าคุณดูสิ่งที่ซับซ้อนและน่าสนใจจริงๆ ที่จุลินทรีย์ทำในธรรมชาติ มันมักจะอยู่ในรูปแบบของประชากรหลายกลุ่มหรือกลุ่มบริษัท” อาร์โนลด์กล่าว
เช่นเดียวกับกลุ่มมนุษย์ ชุมชนธรรมชาติเหล่านี้มีขนาดและความซับซ้อนแตกต่างกันไป บางชนิดมีอยู่เป็นแผ่นชีวะเดี่ยวหรือกลุ่มของแผ่นชีวะที่อยู่ติดกัน ส่วนอื่นๆ ประกอบด้วยกลุ่มเซลล์ที่เชื่อมต่อกันด้วยรูพรุนในดิน บางชนิดมีแบคทีเรียเพียงสายพันธุ์เดียว ในขณะที่ชุมชนอื่นๆ ที่มีความหลากหลายมากกว่าประกอบด้วยแบคทีเรียหลายสายพันธุ์ และอาจรวมถึงสิ่งมีชีวิตอื่นๆ เช่น เชื้อราและสาหร่าย
ชุมชนจุลินทรีย์มีความซับซ้อนมากจนยังไม่ได้มีการสืบพันธุ์อย่างเต็มเปี่ยมในห้องทดลอง Katie Brenner นักจุลชีววิทยาจากห้องปฏิบัติการ Caltech ของ Arnold กล่าวว่า จากการศึกษาชุมชนแบบง่าย เบรนเนอร์และอาร์โนลด์สรุปความพยายามในการออกแบบชุมชนดังกล่าวในเทรนด์เทคโนโลยีชีวภาพประจำเดือน กันยายน
ตามหลักการแล้ว นักชีววิศวกรรมสังเคราะห์จะสามารถเลือกสิ่งมีชีวิตจำนวนหนึ่งเพื่อออกแบบชุมชนที่สามารถทำงานได้สำเร็จ ในขณะนี้ ห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่กำลังมุ่งเน้นไปที่วิธีการสร้างชุมชนแบคทีเรียที่ประกอบด้วยสายพันธุ์เดียว เนื่องจากระบบเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะที่ดีกว่าและจัดการได้ง่ายกว่ากลุ่มที่มีหลายสายพันธุ์ และระบบการสื่อสารที่ได้รับการศึกษามาอย่างดีของแบคทีเรียเป็นหนทางสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในการควบคุมการสนทนาระหว่างจุลินทรีย์ที่รวมตัวกันโดยเปลี่ยนวิธีที่พวกมันพูดคุยกัน สล็อตเว็บตรง
