🔬

synthetic-life-desiner

An interactive simulator for designing artificial living systems from scratch. Users can choose genetic codes (DNA, RNA, or XNA), select energy sources, and create synthetic organisms that can evolve over generations. The simulator explores the cutting-edge science of building life in the laboratory, from minimal genomes to protocells.

🔬 جرب الآن

ما هذا؟

🎯 نصائح المحاكي

📚 المصطلحات

Genome
المجموعة الكاملة من التعليمات الجينية المشفرة في الحمض النووي (أو الحمض النووي الريبي في بعض الفيروسات) والتي تحدد جميع المعلومات اللازمة لبناء وتشغيل الكائن الحي.
Synthetic Genome
جينوم مصمم على جهاز كمبيوتر ويتم تجميعه من أجزاء الحمض النووي المركبة كيميائيًا، ويشفر التعليمات الجينية المحددة بدقة بدلاً من تلك الموروثة من خلال التطور الطبيعي.
Chassis Organism
خلية مضيفة مبسطة تستخدم كمنصة لتطبيقات البيولوجيا التركيبية، تشبه نظام تشغيل الكمبيوتر الذي يتم تثبيت التطبيقات عليه.
BioBricks
أجزاء وراثية موحدة وقابلة للتبديل ذات وظائف محددة (المروجين، تسلسلات الترميز، الإنهاء) التي يمكن دمجها لبناء دوائر جينية، ويتم الاحتفاظ بها في سجل الأجزاء البيولوجية القياسية.
Protocell
بنية اصطناعية بسيطة تشبه الخلية، تغلف الجزيئات الوظيفية ضمن حدود غشائية، تستخدم لدراسة أصول الحياة وكوحدات بناء للخلايا الاصطناعية من الأسفل إلى الأعلى.
JCVI-syn3.0
الحد الأدنى من الكائنات الاصطناعية التي أنشأها معهد جي كريج فنتر في عام 2016 مع 473 جينًا فقط، مما يمثل أصغر جينوم قادر على الحفاظ على الحياة الخلوية الحرة.
Synthia
الاسم غير الرسمي لـ JCVI-syn1.0، أول كائن حي ذو جينوم اصطناعي بالكامل، أنشأه فريق Craig Venter في عام 2010 من خلال تجميع جينوم Mycoplasma mycoides بالكامل.
Xenobiology
حقل فرعي من البيولوجيا التركيبية يستكشف الأنظمة البيولوجية المبنية باستخدام الكيمياء الحيوية غير الطبيعية، بما في ذلك البوليمرات الجينية البديلة (XNA)، والأحماض الأمينية غير الأساسية، ومسارات التمثيل الغذائي الجديدة.
Genetic Toggle Switch
واحدة من أولى الدوائر الجينية الاصطناعية، التي نشرها جاردنر وآخرون عام 2000، وتتكون من جينتين مثبطتين بشكل متبادل يمكن قلبهما بين حالتين مستقرتين مثل مفتاح الضوء.
Repressilator
مذبذب جيني اصطناعي أنشأه إلويتز وليبلر (2000) يتكون من ثلاثة جينات تقوم بقمع بعضها البعض في دورة، مما ينتج عنه تقلبات دورية في التعبير الجيني مثل الساعة البيولوجية.
CRISPR-Cas9
أداة لتحرير الجينات مقتبسة من أجهزة المناعة البكتيرية التي تسمح بالقطع والتعديل الدقيق لتسلسل الحمض النووي، مما يحدث ثورة في هندسة الجينوم الطبيعي والبيولوجيا الاصطناعية.
Metabolic Engineering
تحسين المسارات الأيضية داخل الكائنات الحية لزيادة إنتاج المواد المرغوبة مثل الوقود الحيوي أو الأدوية أو المواد الكيميائية الصناعية.
Directed Evolution
تقنية مخبرية تحاكي الانتقاء الطبيعي لتطوير بروتينات أو كائنات ذات خصائص مرغوبة، حازت على جائزة نوبل في الكيمياء عام 2018 (فرانسيس أرنولد).
Biocontainment
تدابير السلامة المصممة لمنع الكائنات الاصطناعية من البقاء على قيد الحياة أو التكاثر خارج ظروف المختبر الخاضعة للرقابة، مثل العناصر المساعدة المهندسة ومفاتيح القتل.
Cell-Free Synthetic Biology
إجراء تفاعلات البيولوجيا التركيبية خارج الخلايا الحية باستخدام الإنزيمات النقية ومستخلصات الخلايا، مما يتيح إنشاء نماذج أولية سريعة للدوائر الوراثية دون تعقيدات البيئة الخلوية الحية.
Orthogonal System
نظام بيولوجي اصطناعي يعمل بشكل مستقل عن الآلية الطبيعية للخلية المضيفة، ويمنع التداخل ويتيح الاحتواء الآمن للوظائف الهندسية.
Auxotrophy
تعديل وراثي يجعل الكائن الحي يعتمد على مادة مغذية خارجية غير موجودة في البيئة الطبيعية، ويعمل كآلية احتواء حيوي للكائنات الاصطناعية.
Gene Drive
تقنية هندسة وراثية تعمل على تحيز الوراثة لنشر الجين بين السكان بشكل أسرع من الوراثة المندلية العادية، مع تطبيقات محتملة في مكافحة الآفات والقضاء على ناقلات الأمراض.
Codon Optimization
إعادة تصميم تسلسل الحمض النووي الذي يشفر البروتين لاستخدام الكودونات التي يفضلها الكائن المضيف، مما يحسن كفاءة الترجمة وإنتاج البروتين في تطبيقات البيولوجيا التركيبية.
Gibson Assembly
طريقة استنساخ جزيئي طورها دانييل جيبسون تتيح ربط أجزاء متعددة من الحمض النووي في تفاعل متساوي الحرارة واحد، وهو أمر بالغ الأهمية لتجميع الجينومات الاصطناعية من أجزاء أصغر.
Quorum Sensing
نظام اتصال من خلية إلى أخرى تستخدمه البكتيريا (ويستغله علماء الأحياء الاصطناعية) حيث تفرز الخلايا وتكتشف جزيئات الإشارة لتنسيق سلوكيات المجموعة على أساس الكثافة السكانية.
iGEM Competition
المسابقة الدولية لآلات الهندسة الوراثية، هي مسابقة سنوية في مجال الأحياء الاصطناعية للطلاب الجامعيين أسسها درو إندي وآخرون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والتي قامت بتدريب الآلاف من علماء الأحياء الاصطناعية الشباب في جميع أنحاء العالم.
Genome Project-write
مبادرة علمية دولية يقودها جورج تشيرش وآخرون لتجميع الجينوم الكامل، بما في ذلك الجينوم البشري الكامل، من الصفر باستخدام تخليق الحمض النووي الكيميائي.
Bioreactor
وعاء يتم فيه تنفيذ التفاعلات البيولوجية (التخمر، نمو الخلايا، إنتاج المستقلبات) في ظل ظروف خاضعة للرقابة، وهو أمر ضروري لتوسيع نطاق البيولوجيا التركيبية من المختبر إلى الإنتاج الصناعي.
Synthetic Auxotrophy
اعتماد وراثي مُصمم هندسيًا حيث يحتاج الكائن الاصطناعي إلى حمض أميني غير طبيعي أو مادة مغذية غير موجودة في البيئة، ويعمل كآلية احتواء بيولوجي تمنع البقاء على قيد الحياة خارج المختبر.
Kill Switch
دائرة وراثية تم تصميمها في كائنات اصطناعية تؤدي إلى موت الخلايا استجابةً لإشارات بيئية محددة (على سبيل المثال، عدم وجود جزيء محفز)، مما يوفر آلية نشطة لسلامة الاحتواء الحيوي.

🏆 شخصيات رئيسية

Craig Venter (2010)

قاد الفريق الذي أنشأ أول خلية اصطناعية (JCVI-syn1.0، الملقبة بـ Synthia) في عام 2010 عن طريق تصنيع جينوم بكتيري كامل من الصفر وزرعه في خلية متلقية. أنشأ لاحقًا كائن الجينوم البسيط JCVI-syn3.0.

Drew Endy (2003-present)

كان رائدًا في النهج الهندسي لعلم الأحياء في جامعة ستانفورد، وشارك في تأسيس مؤسسة BioBricks ومسابقة iGEM التي تدرب الآلاف من علماء الأحياء الاصطناعية الشباب سنويًا في الهندسة الوراثية الموحدة.

Jack Szostak (2000s-present)

أجرى بحثًا تأسيسيًا حول الخلايا الأولية وأصول الحياة في جامعة هارفارد/MGH، موضحًا كيف يمكن لحويصلات الأحماض الدهنية البسيطة أن تنمو وتنقسم وتغلف الحمض النووي الريبي (RNA) - مما يوفر نظرة ثاقبة حول كيفية تشكل الخلايا الأولى. الحائز على جائزة نوبل لأبحاث التيلومير.

Frances Arnold (1993 (first directed evolution), 2018 (Nobel Prize))

كان رائدًا في التطور الموجه للإنزيمات، مما يدل على أن التطور المختبري يمكنه إنشاء بروتينات ذات وظائف جديدة تمامًا. حصل على جائزة نوبل في الكيمياء عام 2018 عن هذا العمل الذي يعد أساسيًا في علم الأحياء التركيبي.

George Church (2000s-present)

قام بتطوير تقنيات رئيسية تمكن البيولوجيا التركيبية بما في ذلك هندسة الجينوم المتعدد (MAGE)، وساهم في مشروع الجينوم البشري، ويقود الجهود المبذولة لتجميع الجينوم البشري بأكمله من الصفر (كتابة مشروع الجينوم).

Michael Elowitz (2000)

شارك في إنشاء جهاز القمع، وهو أحد أولى الدوائر الجينية الاصطناعية، مما يدل على إمكانية ربط الجينات في دوائر متذبذبة مثل المكونات الإلكترونية. ساعد هذا العمل في إطلاق مجال البيولوجيا التركيبية.

James Collins (2000)

شارك في إنشاء مفتاح التبديل الجيني مع تيموثي جاردنر، وهو أحد العروض التأسيسية التي تثبت إمكانية تصميم شبكات تنظيم الجينات بشكل عقلاني. يواصل مختبره ريادة تطبيقات البيولوجيا التركيبية في التشخيص والعلاج.

🎓 مصادر التعلم

💬 رسالة للمتعلمين

{'encouragement': 'You are exploring one of the most profound questions in science: what is life, and can we create it? Every great synthetic biologist started with curiosity about how living things work. By experimenting with this simulator, you are taking your first steps into a field that will reshape our world.', 'reminder': 'Synthetic biology is not just about science -- it raises important ethical questions about our responsibility as creators of life. As you learn, think about both the amazing possibilities and the responsibilities that come with this power.', 'action': 'Start by creating a simple organism with a DNA genome and photosynthetic energy source. Then try XNA to see what life might look like with artificial genetics. Finally, use the evolution feature to watch your creation adapt over generations. Each experiment teaches something new.', 'dream': 'We dream of a world where synthetic biology helps cure diseases that disproportionately affect the poorest communities, where engineered organisms clean contaminated water in developing nations, and where every student regardless of background can learn to engineer life for the benefit of all humanity.', 'wiaVision': 'WIA Book believes that the power to understand and create life should not be gatekept by elite institutions. Through free, interactive simulators in 206 languages, we are democratizing access to synthetic biology education and inspiring the next generation of life engineers worldwide.'}

ابدأ الآن

مجاني، بدون تسجيل

ابدأ الآن →