즉, 외부와 소통하지 않는 것은 반드시 질서 있는 상태에서 무질서한 상태로, 확정된 규칙적인 상태에서 불규칙하고 혼란스러운 상태로 바뀌는 것이다.
엔트로피 증가 원리는 우주의 만물 진화의 궁극적인 법칙을 드러내지만, 생명은 끊임없이' 무질서' 를' 질서' 로 변화시킨다. 슈뢰딩거는' 생명이란 무엇인가' 에서 "사람은 엔트로피의 법칙을 어기고 살고, 생명은 음의 엔트로피로 산다" 고 말했다.
생명과학이 물리학을 만나면 어떤 불꽃이 부딪칠까요?
성휘합성생물은 중국과학원 선전 고급연구원 합성생물학연구소 정량합성생물학센터의 푸연구원을 초청해 물리학과 합성생물학 분야의 교차 연구를 우리와 함께 나누었다.
푸 () 는 저장대 물리학과를 졸업하고 학사학위를 받았고 홍콩 대학에서 물리학 박사 학위를 받았다. 예일대 분자, 세포, 발육생물학과에 가서 박사후 양성을 진행하여 세균 동향성의 조화 메커니즘을 연구하다. 20 16 합성소에 와서 독립 실험실을 설립하여 연구를 진행하다.
실험실의 주요 연구 방향은 정량합성생물학 방법을 이용하여 수학 모델과 정량실험을 결합하여 생물계의 기본 문제 (생물공간 확장 시스템의 질서 있는 구조의 형성 메커니즘 포함) 를 연구하는 것이다.
푸가 합생생물에게 합성생물학의 궁극적인 목표는 생명체계의 원리를 이해하는 것을 바탕으로 생명시스템을 설계하는 것이라고 말했다. 이 과정은 단순히 핵산, 단백질 등 생물성분을 결합하는 것이 아니라, 특정 설계 원칙에 따라 각 성분을 하나로 조합하면 단일 성분이 갖고 있지 않은 기능을 만들어 생물학적 기능의' 출현' 이라고 부를 수 있다. 그러나, 생명체계의 설계 원칙은 아직 완전히 명확하지 않다.
이것은 합성생물학의 미래 발전에서 해결해야 할 문제이기도 하다. 지난 9 월 베이징 향산에서 열린' 정량합성생물학' 학술세미나 (향산과학대회 s64 학술세미나) 에서 40 여 명의 전문가 학자들이 합성생물학의 기초이론 연구, 기술혁신과 공학응용, 우리나라 합성생물학 분야의 발전전략에 대해 심도 있고 건설적인 검토를 진행했다.
중과원 원사, 중과원 심고원 합성생물학연구소 류소장은 최근 (진입 클릭: 중국이 정량합성생물학발전의 중요한 기회를 맞이함) 이론 (이성디자인), 기술 (합성능력), 엔지니어링 (자동화플랫폼) 을 보완하는 합성생물학체계를 제시하며 합성생물학 연구를 정성과 묘사성에서 추진한다
푸가 말했다. "회의에서 제기된 핵심 과학 문제는 생명기능의 발생과 생명시스템 운행의 원리를 어떻게 이해하여 진정한 공학적 이성적 설계를 달성하고, 생명시스템을 어떻게 연구하는가는 사실 물리학과학의 복잡한 시스템을 연구하는 것과 매우 유사하다."
202 1 년 노벨 물리학상이 슈랑진국과 클라우스에게 수여되었나요? 하셀만과 조지? 패리시는' 지구 기후를 물리적으로 시뮬레이션하고 가변성을 정량화하며 지구 온난화를 안정적으로 예측한다' 와' 원자에서 행성 규모까지의 물리적 시스템에서 무질서와 파동의 상호 작용을 발견한다' 는 상을 받았다. 이 두 가지 연구는 지구의 기후와 우주의 두 가지 복잡한 시스템을 이해하기 위한 이론적 기초를 제공한다.
복잡한 시스템은' 무작위성' 과' 무질서성' 으로 가득 차 있으며, 생명시스템도 마찬가지다. 푸의 말에 따르면, "생명체계는 자연계에서 가장 복잡한 시스템 중 하나일 수 있으며, 통계물리학 배경을 가진 많은 연구원들이 점차 생명시스템 연구로 옮겨가고 있다. 합성 생명 공학은 복잡한 생명 시스템 연구에 더 많은 수단을 제공할 수 있다. "
최근 푸팀은' eLife' 잡지에 문장 발표해 세균 클러스터가 질서 정연한 대열을 통해 이동하는 조정 메커니즘을 밝혔다.
거시세계의 동아프리카 동물 대이동처럼 미시세계에서도 미생물들이 무리를 지어 이주한다. 세균은 편모를 회전시켜 액체에서 수영할 수 있다. 케모카인의 매력에 따라 세균은 모든 방향으로 무작위로 헤엄치며 케모카인 농도가 높은 방향으로 천천히 다가갈 수 있다.
세균에 따라 화학적 유인제에 대한 민감성이 다르기 때문에 이동 속도도 다르다. 세균이 하나의 집단으로 이동했을 때 화학 유인제 농도에 민감하지 않은 세균은 집단의 끝에 있지만 뒤처지지 않고 민감한 세균을 밀접히 따라다니며 치밀하고 질서 정연한 대열을 형성하며 같은 속도로 함께 이동한다.
앞서 푸의 실험실은 예일대 티에리 에모네의 실험실과 협력해 이 질서 정연한 대기열이 세균의 군락 이동에 매우 중요하다는 것을 발견했다. (윌리엄 셰익스피어, 템플릿, 과학명언) (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure, Northern Exposure (미국 TV 드라마)) 그러나, 세균의 개체 운동은 항상 수영 방향을 바꾸고 있다. 이렇게 질서 정연한 집단 행군 대열은 어떻게 무질서한 개인 무작위 운동에서' 눈에 띄는가'?
이 질문에 답하기 위해 연구원들은 각 세균의 운동 궤적을 추적했다. 그 결과, 단일 세균의 군체 내 왕복 운동은 케모카인 농도와 관련이 있는 것으로 나타났다. 즉, 대기열 뒤의 케모카인 농도가 낮고, 세균은 앞의 케모카인에 이끌려 앞으로 헤엄칠 가능성이 더 높다는 것이다. 세균이 전방에 도착하면, 그들은 전진의 동력을 잃는다. 왜냐하면 화학 유인제의 농도는 어느 곳에서나 비슷하기 때문이다.
바로 이런 매커니즘 때문에 서로 다른 행동력을 가진 개인이 같은 집단에서 조화롭게 공존하며 같은 평균 속도로 전진할 수 있다. 또한 연구원들은 합성생물학을 이용해 세균의 민감성을 인공조절해 조율 메커니즘의 역할을 성공적으로 검증했다. 이 발견은 많은 생물의 집단 이주를 설명할 수 있을 뿐만 아니라 인간 사회의 더 복잡한 집단 협력에 대한 참고도 제공한다.
합성생물학은 20 여 년의 빠른 발전을 거쳐' 무질서' 에서' 질서' 에 이르는 과정을 거치고 있는데, 이는 과학 연구의 연구 방향뿐만 아니라 정책 배치, 자본 시장 등 여러 방면에도 나타난다. 원사와 유 주임도 문장 중 "합성생물학의 응용연구를 촉진하기 위해서는 교차 학과와 산업 지지를 강화해야 한다" 며 "기초이론 건설과 기술 개념 검증을 해결한 후 산업화 과정을 가속화해야 한다" 고 지적했다.
푸에 따르면 중국 합성생물산업은 아직 초기 단계에 있지만 이미 빠른 발전 태세를 보이고 있다. 현재 우리나라 합성생물 관련 산업은 주로 DNA 합성, 바이오베이스 재료, 아미노산과 비타민, 공업효소 제제 등 응용 분야에 집중되고 있다. 킹슬리 생물, 카이저 생물, 화항생물 등 부문별 신흥 회사들이 쏟아져 나왔다.
기초이론 건설과 기술 개념 검증을 해결한 후 우리나라는 산업화 과정을 가속화할 필요가 있다. 자동화 시설 플랫폼과' 위층 아래층' 과 같은 혁신 모델에 힘입어' 쌍환 결합' 은' 전체 프로세스 혁신 생태 체인' 탐구를 추진한다. 시장과 자본의 이중 추진으로 우리나라 기술 장벽의 형성을 가속화하고' 끼다' 와' 끼지 않는다' 는 능력을 형성한다.
따라서 중국 내 생산, 학습, 연구, 정치는 국가 전략 과학기술력 건설에 통합적으로 참여해야 한다. 다주체를 동원하여 다양한 형식으로 국가전략과학기술력을 합성생물학 분야의 배치에 참여한다. 국제발언권을 적극 추진하여 국제합성생물학 규칙과 표준 제정에 참여하여 우리나라 합성생물학의 과학기술력을 과시하다. 정책의 지원과 보장으로, * * * 합성생명기술, 산업, 교육의 건강한 융합을 추진해 결국 사회와 중국 사회경제에 보답할 것이다.
푸의 말에 따르면, 이 방면에서 고등연구원의 과학 연구 배치의 논리는 수요 견인과 학제 간 관계이다. 한편으로는 수요 견인을 견지하는 것, 즉 국가의 중대한 수요와 경제 주전장을 향해 국가와 선전의 각기 다른 발전 시기의 실제 수요에 따라 조정한다. 반면에, 교차 학과를 고수하는 것은 과학 연구의 정상적인 상태이며, 교차 학과의 건립은' 문제 지향' 을 견지한다. 이런 과학 연구 배치는 전통적인 1 급 학과, 2 급 학과와는 크게 다르며, 다학과 교차, 통합 혁신이다. 현대 과학의 발전으로 학제 간 추세가 갈수록 두드러지고 있다. 한 사람이 중대한 과학 문제를 해결하는 것은 불가능하며, 여러 학과가 공동으로 공관해야 하며, 합성생물학은 정식으로 교차 융합의 최전선 학과가 되었다.
인재 팀을 결속시키는 기초 위에서 고종합원은 점차' 과학 연구-전환-산업' 의 전 체인 기업 육성 모델을 구축했다. 하버드, 예일, 듀크 등 세계 최고의 학부에서 온 첨단 과학 기술 인재들이 합성생물학 연구소의 플랫폼에 모여 우리나라 합성생물학의 연구력을 높였다. ""
현재 연구원 전체 건설은 건강하고 건전한 운행의 궤도에 접어들면서' 과학연구+시설+학원+산업+자본' 모델을 초보적으로 형성하여 선전에서 집결 효과를 형성하고 있다. 선전은 이미 중국과 세계 합성 생물 핵심 읍이 되었으며, 합성 생물 산업의 발전은 선천적인 우세를 가지고 있다.
마지막에 쓰다
연구원의 레이아웃에서 중요한 부분은 올해 국내에서 열린 제 1 회 합성생물학 대회 (이하' 대회') 가 정상협력기관을 모아 산업과 학술계 사이의' 높은 담' 을 무너뜨리고 현재와 미래의 인재를 모아 국내 최고의 합성생물학 대회와 혁신 부화 플랫폼을 구축하는 것이다. 현재 혁신 대회 등록은 팀 생성을 마치고 실험과 준비 기간에 들어갔다.
푸도 이번 경기의 심사위원이다. 이번 경기에 대해 말하자면, 그는 시합이 단지 출발점일 뿐이며, 전체 경기 일정이 매우 짧을 것이라고 생각했다. 따라서 경기 후의 과학 연구 업무를 잘 하고, 더욱 완전한 프로젝트를 하면, 시합에 참가하는 학생들이 과학 연구의 길에 오르는 데 도움이 된다. 이 밖에도 대회는 과학 연구 성과의 전환을 촉진하는 창업대회도 설립했다. 현재 대회 창업대회 등록은 2022 년 65438+ 10 월 18 까지 진행 중이다. 창업 대회에 참가하는 데 관심이 있는 팀은 제때에 신청해 주세요.
그는 또한 컴퓨터, 수학, 법률, 철학과 같은 여러 분야를 아우르는 프로젝트의 출현을 기대하고 있으며, 합성 생물학의 혁신을 촉진하기 위해 더 많은 참신한 아이디어가 나오기를 바라고 있습니다.