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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.

🔬 立即試用

這是什麼?

🎯 模擬器提示

📚 術語表

Genome
DNA(或某些病毒中的 RNA)中編碼的完整遺傳指令集,指定建構和操作活體有機體所需的所有資訊。
Synthetic Genome
在電腦上設計並由化學合成的 DNA 片段組裝而成的基因組,編碼精確指定的遺傳指令,而不是透過自然進化遺傳的指令。
Chassis Organism
用作合成生物學應用平台的簡化宿主細胞,類似於安裝應用程式的電腦作業系統。
BioBricks
具有明確功能(啟動子、編碼序列、終止子)的標準化、可互換的遺傳部分,可以組合起來建構遺傳電路,並在標準生物部分註冊表中維護。
Protocell
一種簡單的類似人造細胞的結構,將功能分子封裝在膜邊界內,用於研究生命的起源並作為自下而上的合成細胞的構建塊。
JCVI-syn3.0
J. Craig Venter 研究所於 2016 年創造的最小合成生物體,只有 473 個基因,代表了能夠維持自由細胞生命的最小基因組。
Synthia
JCVI-syn1.0 的非正式名稱是第一個具有完全合成基因組的生物體,由 Craig Venter 團隊於 2010 年透過合成整個蕈狀支原體基因組創建。
Xenobiology
合成生物學的一個子領域,探索用非天然生物化學建構的生物系統,包括替代遺傳聚合物 (XNA)、非規範胺基酸和新穎的代謝途徑。
Genetic Toggle Switch
Gardner 等人於 2000 年發表了第一個合成遺傳電路,由兩個相互抑制的基因組成,可以像電燈開關一樣在兩個穩定狀態之間翻轉。
Repressilator
Elowitz 和 Leibler (2000) 創建的合成遺傳振盪器,由三個基因組成,它們在一個週期中相互抑制,像生物鐘一樣產生基因表現的週期性波動。
CRISPR-Cas9
一種改編自細菌免疫系統的基因編輯工具,可以精確切割和修改 DNA 序列,徹底改變了自然基因組工程和合成生物學。
Metabolic Engineering
優化生物體內的代謝途徑,以增加生物燃料、藥品或工業化學品等所需物質的產量。
Directed Evolution
一種模仿自然選擇來進化具有所需特性的蛋白質或生物體的實驗室技術,榮獲 2018 年諾貝爾化學獎(弗朗西斯·阿諾德)。
Biocontainment
旨在防止合成生物體在受控實驗室條件之外生存或繁殖的安全措施,例如工程營養缺陷型和終止開關。
Cell-Free Synthetic Biology
使用純化的酵素和細胞萃取物在活細胞外進行合成生物學反應,從而能夠快速建構遺傳電路原型,而不會出現活細胞環境的複雜性。
Orthogonal System
一種合成生物系統,獨立於宿主細胞的自然機制運行,防止串擾並能夠安全地控制工程功能。
Auxotrophy
一種基因改造,使生物體依賴自然環境中不存在的外部供應的營養物質,作為合成生物體的生物防護機制。
Gene Drive
一種基因工程技術,可偏向遺傳,使基因在群體中傳播的速度比正常孟德爾遺傳更快,在害蟲控制和病媒消除方面具有潛在應用。
Codon Optimization
重新設計編碼蛋白質的 DNA 序列,以使用宿主生物體偏好的密碼子,提高合成生物學應用中的翻譯效率和蛋白質產量。
Gibson Assembly
Daniel Gibson 開發的分子克隆方法,能夠在單一等溫反應中連接多個 DNA 片段,這對於從小部件組裝合成基因組至關重要。
Quorum Sensing
細菌使用的細胞間通訊系統(並被合成生物學家利用),其中細胞分泌和檢測信號分子以根據種群密度協調群體行為。
iGEM Competition
國際基因工程機器競賽是由麻省理工學院的 Drew Endy 等人創辦的一年一度的本科生合成生物學競賽,已在全球培訓了數千名年輕的合成生物學家。
Genome Project-write
由 George Church 等人領導的一項國際科學倡議,旨在使用化學 DNA 合成從頭開始合成完整的基因組,包括完整的人類基因組。
Bioreactor
在受控條件下進行生物反應(發酵、細胞生長、代謝物生產)的容器,這對於將合成生物學從實驗室擴展到工業生產至關重要。
Synthetic Auxotrophy
一種工程遺傳依賴性,其中合成生物體需要環境中未發現的非天然氨基酸或營養素,作為防止在實驗室外生存的生物防護機制。
Kill Switch
一種基因電路被設計到合成生物體中,可響應特定的環境訊號(例如,缺乏誘導分子)而觸發細胞死亡,從而提供主動的生物防護安全機制。

🏆 關鍵人物

Craig Venter (2010)

2010年,領導團隊透過從頭開始合成整個細菌基因組並將其移植到受體細胞中,創建了第一個合成細胞(JCVI-syn1.0,暱稱Synthia)。後來創建了最小基因組生物JCVI-syn3.0。

Drew Endy (2003-present)

在史丹佛大學開創了生物學工程方法,共同創立了 BioBricks 基金會和 iGEM 競賽,該競賽每年培訓數千名年輕的合成生物學家進行標準化基因工程。

Jack Szostak (2000s-present)

在哈佛大學/麻省總醫院進行了關於原始細胞和生命起源的基礎研究,展示了簡單的脂肪酸囊泡如何生長、分裂和封裝 RNA,為了解第一個細胞可能如何形成提供了見解。端粒研究諾貝爾獎得主。

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

開創了酵素的定向進化,證明實驗室進化可以創造具有全新功能的蛋白質。憑藉這項對合成生物學至關重要的工作,榮獲 2018 年諾貝爾化學獎。

George Church (2000s-present)

開發了包括多重基因組工程 (MAGE) 在內的合成生物學關鍵技術,為人類基因組計劃做出了貢獻,並領導了從頭開始合成整個人類基因組的工作(基因組計劃編寫)。

Michael Elowitz (2000)

共同創建了抑制器,這是最早的合成基因電路之一,證明基因可以像電子元件一樣連接到振盪電路。這項工作幫助開創了合成生物學領域。

James Collins (2000)

與 Timothy Gardner 共同創建了基因切換開關,這是基因調控網絡可以合理設計的基礎證明之一。他的實驗室持續開拓合成生物學在診斷和治療上的應用。

🎓 學習資源

💬 給學習者的話

{'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.'}

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