زیست‌شناسی مصنوعی، حوزه انقلابی مهندسی حیات را کاوش کنید. بیاموزید دانشمندان چگونه موجوداتی را برای پزشکی، پایداری و صنعت طراحی می‌کنند و نگاهی به چالش‌های اخلاقی آن بیندازید.
معماران حیات: نگاهی عمیق به زیست‌شناسی مصنوعی و موجودات مهندسی‌شده
دنیایی را تصور کنید که در آن می‌توانیم سلول‌های زنده را طوری برنامه‌ریزی کنیم که گویی کامپیوترهای کوچکی هستند. دنیایی که در آن باکتری‌ها برای شکار سلول‌های سرطانی مهندسی شده‌اند، جلبک‌ها از نور خورشید سوخت پاک تولید می‌کنند، و گیاهان کود خود را می‌سازند و وابستگی ما به مواد شیمیایی آلاینده را کاهش می‌دهند. این داستان علمی-تخیلی نیست؛ بلکه واقعیت پیشرفته زیست‌شناسی مصنوعی است، یک حوزه انقلابی که آماده است تا همه چیز را از پزشکی و تولید تا انرژی و حفاظت از محیط زیست بازتعریف کند.
زیست‌شناسی مصنوعی، که اغلب به اختصار سین‌بیو (SynBio) نامیده می‌شود، یک حوزه میان‌رشته‌ای است که اصول زیست‌شناسی، مهندسی، علوم کامپیوتر و شیمی را با هم ترکیب می‌کند. در هسته خود، این رشته شامل طراحی و ساخت بخش‌ها، دستگاه‌ها و سیستم‌های بیولوژیکی جدید و همچنین طراحی مجدد سیستم‌های بیولوژیکی طبیعی موجود برای اهداف مفید است. این رشته فراتر از خواندن کد ژنتیکی و رسیدن به نوشتن فعالانه آن است.
این مقاله یک نمای کلی جامع برای مخاطبان جهانی ارائه می‌دهد و علم پشت زیست‌شناسی مصنوعی را رمزگشایی می‌کند. ما بررسی خواهیم کرد که این رشته چیست، چگونه با مهندسی ژنتیک سنتی تفاوت دارد، ابزارهای قدرتمندی که آن را ممکن می‌سازند، کاربردهای پیشگامانه آن در دنیای واقعی، و گفتگوهای اخلاقی حیاتی که باید همزمان با ورود به این آینده بیولوژیکی نوین و شجاعانه داشته باشیم.
زیست‌شناسی مصنوعی چیست؟ رمزگشایی از کد حیات
برای درک زیست‌شناسی مصنوعی، بهتر است مانند یک مهندس فکر کنیم. مهندسان سیستم‌های پیچیده‌ای - از پل‌ها گرفته تا میکروچیپ‌ها - را با استفاده از قطعات استاندارد و قابل پیش‌بینی می‌سازند. زیست‌شناسان مصنوعی قصد دارند همین اصول دقیق را در دنیای پیچیده و درهم‌تنیده زیست‌شناسی به کار گیرند.
از مهندسی ژنتیک تا زیست‌شناسی مصنوعی
ده‌ها سال است که دانشمندان به مهندسی ژنتیک می‌پردازند، که معمولاً شامل انتقال یک ژن یا تعداد کمی از ژن‌ها از یک موجود به موجود دیگر برای ایجاد یک ویژگی جدید است. به موجودات اصلاح‌شده ژنتیکی اولیه (GMOs) مانند محصولات مقاوم به آفات فکر کنید. این کار مانند تعویض یک قطعه در یک ماشین از پیش موجود است.
زیست‌شناسی مصنوعی این مفهوم را یک گام بزرگ به جلو می‌برد. این رشته فقط به تعویض قطعات نمی‌پردازد؛ بلکه به ساخت ماشین‌های کاملاً جدید از پایه می‌پردازد. این رشته بر ایجاد سیستم‌های بیولوژیکی پیچیده و چندبخشی - یا "مدارهای ژنتیکی" - تمرکز دارد که می‌توانند وظایف جدید و پیچیده‌ای را انجام دهند. هدف این است که زیست‌شناسی به یک رشته مهندسی تبدیل شود که در آن نتایج قابل پیش‌بینی، مقیاس‌پذیر و قابل اعتماد باشند.
تفاوت اصلی در رویکرد نهفته است. در حالی که مهندسی ژنتیک سنتی اغلب یک فرآیند آزمون و خطا است، زیست‌شناسی مصنوعی برای یک روش سیستماتیک‌تر و مبتنی بر طراحی تلاش می‌کند که توسط مجموعه‌ای از اصول اصلی مهندسی هدایت می‌شود.
اصول اصلی زیست‌شناسی مصنوعی
انقلاب سین‌بیو بر چارچوبی بنا شده است که مهندسی بیولوژیکی را سیستماتیک‌تر می‌کند. این اصول همان چیزی هستند که به دانشمندان اجازه می‌دهند از دستکاری‌های جزئی به طراحی واقعی حرکت کنند.
- استانداردسازی: همانطور که الکترونیک به اجزای استانداردی مانند مقاومت‌ها و خازن‌ها متکی است، زیست‌شناسی مصنوعی نیز قصد دارد کتابخانه‌ای از قطعات بیولوژیکی استاندارد، که اغلب "بایوبریک" (BioBricks) نامیده می‌شوند، ایجاد کند. این‌ها قطعات مشخصی از DNA با عملکردهای خاص هستند (مثلاً روشن یا خاموش کردن یک ژن) که می‌توانند به راحتی در ترکیب‌های مختلف، بسیار شبیه به بلوک‌های لگو، مونتاژ شوند. مسابقه بین‌المللی ماشین‌های مهندسی‌شده ژنتیکی (iGEM) در ایجاد یک رجیستری عظیم و منبع‌باز از قطعات بیولوژیکی استاندارد که برای محققان در سراسر جهان قابل دسترسی است، نقش اساسی داشته است.
- جداسازی (Decoupling): این اصل، طراحی یک سیستم بیولوژیکی را از ساخت فیزیکی آن جدا می‌کند. دانشمندان اکنون می‌توانند یک مدار ژنتیکی را روی کامپیوتر با استفاده از نرم‌افزارهای تخصصی طراحی کنند. پس از نهایی شدن طرح، توالی DNA مربوطه می‌تواند توسط یک شرکت تخصصی سنتز شده و برای آزمایش به آزمایشگاه ارسال شود. این چرخه "طراحی-ساخت-آزمایش-یادگیری" به طور چشمگیری سرعت تحقیق و نوآوری را افزایش می‌دهد.
- انتزاع (Abstraction): برنامه‌نویسان کامپیوتر برای نوشتن نرم‌افزار نیازی به دانستن نحوه کار ترانزیستورها در سطح فیزیکی ندارند. آنها با سطوح بالاتری از انتزاع، مانند زبان‌های برنامه‌نویسی و سیستم‌عامل‌ها، کار می‌کنند. زیست‌شناسی مصنوعی همین مفهوم را به کار می‌گیرد. یک زیست‌شناس که در حال طراحی یک مسیر متابولیک پیچیده است، نباید نگران فیزیک پیچیده هر تعامل مولکولی باشد. در عوض، آنها می‌توانند با قطعات و دستگاه‌های انتزاعی (مانند پروموترها، ترمیناتورها و گیت‌های منطقی) کار کنند، که فرآیند طراحی را بسیار قابل مدیریت‌تر می‌کند.
جعبه ابزار یک زیست‌شناس مصنوعی: چگونه انجام می‌شود
اهداف بلندپروازانه زیست‌شناسی مصنوعی تنها به لطف مجموعه‌ای از فناوری‌های به سرعت در حال پیشرفت امکان‌پذیر است که به دانشمندان اجازه می‌دهد DNA را با سرعت و دقت بی‌سابقه‌ای بخوانند، بنویسند و ویرایش کنند.
خواندن و نوشتن DNA
اساس سین‌بیو توانایی ما در دستکاری DNA، نقشه حیات، است. دو فناوری حیاتی هستند:
- توالی‌یابی DNA (خواندن): طی دو دهه گذشته، هزینه توالی‌یابی یک ژنوم سریع‌تر از قانون مور برای تراشه‌های کامپیوتری کاهش یافته است. این به دانشمندان اجازه می‌دهد تا به سرعت و با هزینه کم کد ژنتیکی هر موجودی را بخوانند و "کد منبع" مورد نیاز برای درک و مهندسی مجدد آن را فراهم کنند.
- سنتز DNA (نوشتن): دیگر فقط خواندن DNA کافی نیست؛ زیست‌شناسان مصنوعی نیاز به نوشتن آن دارند. شرکت‌ها در سراسر جهان اکنون سنتز DNA سفارشی را ارائه می‌دهند و رشته‌های طولانی DNA را بر اساس توالی ارائه شده توسط یک محقق ایجاد می‌کنند. این همان فناوری است که امکان "جداسازی" طراحی و ساخت را فراهم می‌کند و یک طرح دیجیتال را به یک قطعه بیولوژیکی فیزیکی تبدیل می‌کند.
میز کار مهندس: کریسپر و فراتر از آن
پس از ایجاد یک طرح و سنتز DNA، باید آن را در یک سلول زنده وارد و آزمایش کرد. ابزارهای ویرایش ژن، آچارها و پیچ‌گوشتی‌های زیست‌شناس مصنوعی هستند.
معروف‌ترین این ابزارها CRISPR-Cas9 است، یک ابزار انقلابی که از سیستم ایمنی باکتری‌ها اقتباس شده است. این ابزار مانند یک "قیچی مولکولی" با GPS عمل می‌کند. می‌توان آن را طوری برنامه‌ریزی کرد که یک توالی خاص از DNA را در ژنوم وسیع سلول پیدا کرده و یک برش دقیق ایجاد کند. این به دانشمندان اجازه می‌دهد تا ژن‌ها را با دقت قابل توجهی حذف، اضافه یا جایگزین کنند. در حالی که کریسپر در صدر اخبار قرار گرفته است، اما بخشی از خانواده وسیع‌تری از ابزارها، از جمله TALENs و نوکلئازهای انگشت روی (ZFNs) است که به محققان زرادخانه قدرتمندی برای اصلاح ژنوم‌ها می‌دهد.
طراحی مدارهای بیولوژیکی
با این ابزارها، زیست‌شناسان مصنوعی می‌توانند "مدارهای ژنتیکی" را در داخل سلول‌ها بسازند. این‌ها مشابه مدارهای الکترونیکی هستند، اما به جای الکترون‌ها و سیم‌ها، از ژن‌ها، پروتئین‌ها و مولکول‌های دیگر استفاده می‌کنند. آنها می‌توانند برای انجام عملیات منطقی طراحی شوند.
برای مثال:
- یک گیت AND می‌تواند مداری باشد که به سلول دستور می‌دهد یک داروی ضد سرطان تولید کند فقط در صورتی که وجود دو نشانگر مختلف سرطان را به طور همزمان تشخیص دهد. این کار از آسیب رساندن دارو به سلول‌های سالم جلوگیری می‌کند.
- یک گیت NOT می‌تواند مداری باشد که همیشه "روشن" است (مثلاً یک آنزیم مفید تولید می‌کند) اما در حضور یک سم خاص "خاموش" می‌شود و یک حسگر زیستی زنده ایجاد می‌کند.
با ترکیب این گیت‌های منطقی ساده، دانشمندان می‌توانند برنامه‌های پیچیده‌ای بسازند که رفتار سلولی را به روش‌های بسیار پیشرفته کنترل می‌کنند.
کاربردهای دنیای واقعی: موجودات مهندسی‌شده در عمل
قدرت واقعی زیست‌شناسی مصنوعی در کاربرد آن برای حل برخی از فوری‌ترین چالش‌های جهان نهفته است. از مراقبت‌های بهداشتی تا تغییرات آب و هوایی، موجودات مهندسی‌شده در حال حاضر تأثیر جهانی قابل توجهی دارند.
انقلاب در پزشکی و مراقبت‌های بهداشتی
سین‌بیو در حال آغاز عصری از "داروهای زنده" و تشخیص‌های هوشمند است که دقیق‌تر و مؤثرتر از رویکردهای سنتی هستند.
- درمان‌های هوشمند: محققان در مؤسساتی مانند MIT در آمریکا و ETH زوریخ در سوئیس در حال مهندسی باکتری‌ها برای عمل به عنوان عوامل تشخیصی و درمانی هوشمند هستند. این میکروب‌ها می‌توانند طوری برنامه‌ریزی شوند که در روده ساکن شوند، علائم التهاب یا تومورها را تشخیص دهند و سپس یک مولکول درمانی را مستقیماً در محل بیماری تولید و تحویل دهند.
- تولید واکسن و دارو: بسیاری از داروهای مدرن، از جمله انسولین و واکسن‌های خاص، با استفاده از میکروب‌های مهندسی‌شده مانند اشریشیا کلی یا مخمر تولید می‌شوند. زیست‌شناسی مصنوعی این فرآیند را تسریع می‌کند. به عنوان مثال، از مخمر مهندسی‌شده برای تولید یک پیش‌ماده کلیدی برای داروی ضد مالاریا، آرتمیسینین، استفاده شد که یک زنجیره تأمین قبلاً ناپایدار که به یک گیاه وابسته بود را تثبیت کرد. این مدل برای توسعه سریع و افزایش تولید واکسن‌ها و داروهای بیولوژیک جدید به کار گرفته می‌شود.
- حسگرهای زیستی: یک آزمایش ساده مبتنی بر کاغذ را تصور کنید که از سلول‌های مهندسی‌شده و خشک‌شده انجمادی برای تشخیص ویروسی مانند زیکا یا یک آلاینده در آب آشامیدنی استفاده می‌کند. با اضافه کردن آب، سلول‌ها دوباره آبدار می‌شوند و اگر مولکول هدف وجود داشته باشد، مدار ژنتیکی آنها برای تولید یک تغییر رنگ فعال می‌شود. این فناوری برای ارائه تشخیص‌های ارزان‌قیمت و در محل برای مناطق دورافتاده در سراسر جهان در حال توسعه است.
راه‌حل‌های پایدار برای محیط زیست
مهندسی زیست‌شناسی یک مسیر قدرتمند به سوی یک اقتصاد دایره‌ای پایدارتر را با ایجاد جایگزین‌های سبز برای فرآیندهای صنعتی و پاکسازی آسیب‌های زیست‌محیطی گذشته ارائه می‌دهد.
- سوخت‌های زیستی پیشرفته: در حالی که نسل اول سوخت‌های زیستی با محصولات غذایی رقابت می‌کردند، زیست‌شناسی مصنوعی بر روی راه‌حل‌های نسل بعدی متمرکز است. دانشمندان در حال مهندسی جلبک‌ها برای تولید کارآمدتر روغن‌ها یا برنامه‌ریزی میکروب‌هایی مانند آنچه توسط شرکت جهانی LanzaTech استفاده می‌شود، برای جذب انتشار کربن از کارخانه‌های فولاد و تخمیر آن به اتانول هستند، که آلودگی را به یک محصول با ارزش تبدیل می‌کند.
- زیست‌پالایی: طبیعت میکروب‌هایی را تکامل داده است که تقریباً هر چیزی را می‌توانند مصرف کنند، اما اغلب بسیار کند. زیست‌شناسان مصنوعی در حال تقویت این توانایی‌های طبیعی هستند. یک مثال بارز، مهندسی باکتری‌هایی است که ابتدا در یک محل دفن زباله در ژاپن کشف شدند تا پلاستیک‌های PET، یکی از پایدارترین آلاینده‌های جهان، را با کارایی بیشتری تجزیه کنند.
- کشاورزی پایدار: کودهای شیمیایی منبع اصلی انتشار گازهای گلخانه‌ای و آلودگی آب هستند. یک "جام مقدس" در بیوتکنولوژی کشاورزی، مهندسی محصولات اصلی مانند گندم و ذرت برای تثبیت نیتروژن خود از اتمسفر است، کاری که در حال حاضر محدود به حبوبات است. شرکت‌هایی مانند Pivot Bio و Joyn Bio در حال برداشتن گام‌های مهمی در مهندسی میکروب‌هایی هستند که روی ریشه‌های گیاهان زندگی می‌کنند و نیتروژن را مستقیماً به گیاه می‌رسانند و نیاز به کودهای مصنوعی را کاهش می‌دهند.
تحول در صنایع: از غذا تا مواد
زیست‌شناسی مصنوعی همچنین در حال ایجاد تحول در تولید است و امکان تولید محصولات با ارزش بالا با ردپای زیست‌محیطی کوچکتر را فراهم می‌کند.
- غذاهای بدون منشأ حیوانی: تولید گوشت و لبنیات تأثیر زیست‌محیطی قابل توجهی دارد. شرکت‌های سین‌بیو جایگزین‌هایی را ارائه می‌دهند. شرکت Perfect Day مستقر در کالیفرنیا از میکروفلورای مهندسی‌شده (نوعی قارچ) برای تولید پروتئین‌های واقعی وی و کازئین - مشابه پروتئین‌های موجود در شیر گاو - از طریق تخمیر استفاده می‌کند. Impossible Foods از مخمر مهندسی‌شده برای تولید "هِم" (heme)، مولکول حاوی آهن که طعم مشخص گوشت را می‌دهد، برای برگرهای گیاهی خود استفاده می‌کند.
- مواد با کارایی بالا: طبیعت مواد باورنکردنی ایجاد کرده است که انسان‌ها در تکرار آنها با مشکل مواجه بوده‌اند، مانند ابریشم عنکبوت که از نظر وزنی قوی‌تر از فولاد است. شرکت‌هایی مانند Spiber در ژاپن و AMSilk در آلمان میکروب‌هایی را برای تولید پروتئین‌های ابریشم عنکبوت مهندسی کرده‌اند که می‌توانند به منسوجات با کارایی بالا و زیست‌تخریب‌پذیر برای لباس و کاربردهای فنی تبدیل شوند.
- عطرها و طعم‌دهنده‌ها: بسیاری از عطرها و طعم‌های محبوب، مانند وانیل یا روغن رز، از گیاهان کمیاب یا با رشد دشوار استخراج می‌شوند. زیست‌شناسی مصنوعی به شرکت‌ها اجازه می‌دهد تا مخمر یا باکتری‌ها را برای تولید همین مولکول‌ها از طریق تخمیر مهندسی کنند و یک زنجیره تأمین پایدارتر، پایدار و مقرون‌به‌صرفه‌تر ایجاد کنند.
قطب‌نمای اخلاقی: پیمایش در چالش‌های سین‌بیو
با قدرت زیاد، مسئولیت بزرگی نیز به همراه دارد. توانایی مهندسی مجدد کد حیات، سوالات عمیق اخلاقی، ایمنی و اجتماعی را مطرح می‌کند که نیازمند بررسی دقیق و جهانی است. یک بحث حرفه‌ای و صادقانه در مورد زیست‌شناسی مصنوعی باید به طور مستقیم به این چالش‌ها بپردازد.
ایمنی زیستی و امنیت زیستی
دو نگرانی اصلی بر بحث ایمنی حاکم است:
- ایمنی زیستی (آسیب تصادفی): چه اتفاقی می‌افتد اگر یک موجود مهندسی‌شده مصنوعی از آزمایشگاه فرار کند و وارد محیط طبیعی شود؟ آیا می‌تواند از گونه‌های بومی پیشی بگیرد، اکوسیستم‌ها را مختل کند یا ویژگی‌های ژنتیکی جدید خود را به روش‌های غیرقابل پیش‌بینی به موجودات دیگر منتقل کند؟ برای کاهش این خطرات، محققان در حال توسعه چندین اقدام حفاظتی هستند، مانند مهندسی "اتوتروفی" (وابسته کردن میکروب‌ها به یک ماده مغذی که فقط در آزمایشگاه موجود است) یا ساخت "کلیدهای مرگ" که باعث خود تخریبی موجود در خارج از یک محیط کنترل‌شده می‌شود.
- امنیت زیستی (آسیب عمدی): همچنین نگرانی وجود دارد که فناوری‌های زیست‌شناسی مصنوعی، به ویژه سنتز DNA، ممکن است توسط افراد یا دولت‌ها برای ایجاد عوامل بیماری‌زای خطرناک مورد سوء استفاده قرار گیرد. جامعه بین‌المللی دانشمندان و شرکت‌های سنتز DNA به طور فعال در حال کار بر روی راه‌حل‌هایی هستند، از جمله غربالگری سفارشات DNA برای توالی‌های خطرناک و توسعه چارچوب‌هایی برای تضمین نوآوری مسئولانه.
سوالات فلسفی و اجتماعی
فراتر از ایمنی، سین‌بیو ما را مجبور می‌کند با سوالات عمیقی در مورد رابطه ما با طبیعت و یکدیگر روبرو شویم.
- تعریف حیات و "نقش خدا را بازی کردن": طراحی مجدد حیات در بنیادی‌ترین سطح آن، تعاریف ما از آنچه "طبیعی" است را به چالش می‌کشد. این امر نگرانی‌های فلسفی و مذهبی را برای بسیاری از مردم در مورد حدود مناسب مداخله انسان در جهان طبیعی ایجاد می‌کند. گفتگوی عمومی باز و محترمانه برای پیمایش در این دیدگاه‌های متنوع ضروری است.
- عدالت و دسترسی: چه کسی این فناوری‌های قدرتمند را در اختیار خواهد داشت و از آنها بهره‌مند خواهد شد؟ این خطر وجود دارد که زیست‌شناسی مصنوعی نابرابری‌های موجود را تشدید کند و دنیایی ایجاد کند که در آن درمان‌های افزایش‌دهنده عمر یا محصولات مقاوم به آب و هوا فقط برای ملت‌ها یا افراد ثروتمند در دسترس باشد. تضمین دسترسی عادلانه و اشتراک منافع، به ویژه با جوامع در جنوب جهانی، یک چالش حیاتی است.
- عواقب ناخواسته: سیستم‌های پیچیده، به ویژه سیستم‌های بیولوژیکی، می‌توانند خواص نوظهوری داشته باشند که پیش‌بینی آنها دشوار است. عواقب اکولوژیکی و اجتماعی بلندمدت معرفی موجودات و روش‌های تولید اساساً جدید تا حد زیادی ناشناخته است. این امر نیازمند یک رویکرد احتیاطی، مقررات قوی و نظارت مستمر است.
چشم‌انداز نظارتی جهانی
در حال حاضر، حاکمیت زیست‌شناسی مصنوعی مجموعه‌ای از مقررات ملی و منطقه‌ای است. برخی کشورها محصولات سین‌بیو را بر اساس ویژگی‌هایشان تنظیم می‌کنند (آیا محصول نهایی جدید یا خطرناک است؟)، در حالی که برخی دیگر بر فرآیند مورد استفاده برای ایجاد آنها تمرکز می‌کنند (آیا مهندسی ژنتیک در آن دخیل بوده است؟). نهادهای بین‌المللی مانند کنوانسیون تنوع زیستی (CBD) در حال برگزاری گفتگوهای حیاتی برای توسعه یک رویکرد جهانی هماهنگ‌تر برای اطمینان از توسعه ایمن و مسئولانه این فناوری هستند.
آینده بیولوژیکی است: چه چیزی در انتظار زیست‌شناسی مصنوعی است؟
زیست‌شناسی مصنوعی هنوز یک رشته جوان است و مسیر آن به سمت قابلیت‌های دگرگون‌کننده‌تری اشاره دارد. پیشرفتی که امروز می‌بینیم تنها آغاز راه است.
از مدارهای ساده تا ژنوم‌های کامل
کارهای اولیه بر روی مدارهای ساده با تعداد انگشت‌شماری ژن متمرکز بود. اکنون، کنسرسیوم‌های بین‌المللی در حال انجام پروژه‌های بسیار بلندپروازانه‌تری هستند. پروژه ژنوم مخمر مصنوعی (Sc2.0) یک تلاش جهانی برای طراحی و سنتز یک ژنوم یوکاریوتی کامل از ابتدا است. این پروژه فقط در مورد بازآفرینی مخمر نیست، بلکه در مورد ساخت یک نسخه بهبود یافته است - یک موجود "پلتفرم" که پایدارتر، همه‌کاره‌تر و برای مهندسی توسط دانشمندان برای وظایف پیچیده، مانند تولید داروها یا مواد شیمیایی جدید، آسان‌تر است.
همگرایی هوش مصنوعی و سین‌بیو
جهش بزرگ بعدی در زیست‌شناسی مصنوعی توسط همگرایی آن با هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشین هدایت خواهد شد. سیستم‌های بیولوژیکی فوق‌العاده پیچیده هستند و طراحی آنها می‌تواند فراتر از شهود انسانی باشد. هوش مصنوعی می‌تواند مجموعه داده‌های عظیمی از هزاران آزمایش را تجزیه و تحلیل کند تا قوانین طراحی زیست‌شناسی را بیاموزد. سپس الگوریتم‌های یادگیری ماشین می‌توانند پیش‌بینی کنند که یک مدار ژنتیکی قبل از ساخته شدن چگونه رفتار خواهد کرد یا طرح‌های جدیدی را برای دستیابی به یک نتیجه خاص پیشنهاد دهند. این چرخه "طراحی-ساخت-آزمایش-یادگیری" مبتنی بر هوش مصنوعی به دانشمندان اجازه می‌دهد تا زیست‌شناسی را با سطحی از پیچیدگی و سرعتی که امروز غیرقابل تصور است، مهندسی کنند.
فراخوانی برای همکاری جهانی
چالش‌های بزرگ قرن بیست و یکم - تغییرات آب و هوایی، همه‌گیری‌ها، کمبود منابع، امنیت غذایی - ماهیت جهانی دارند. آنها نیازمند راه‌حل‌های جهانی هستند. زیست‌شناسی مصنوعی مجموعه قدرتمندی از ابزارها را برای مقابله با این مشکلات ارائه می‌دهد، اما تنها در صورتی که از طریق دریچه همکاری بین‌المللی، فراگیری و مسئولیت مشترک توسعه یابد. ترویج پلتفرم‌های منبع‌باز، تضمین دسترسی عادلانه به فناوری، و مشارکت در یک گفتگوی جهانی در مورد اخلاق و حاکمیت برای تحقق پتانسیل کامل و مثبت این رشته بسیار مهم خواهد بود.
در نتیجه، زیست‌شناسی مصنوعی نشان‌دهنده یک تغییر اساسی در رابطه ما با جهان زنده است. ما در حال گذار از ناظران و برداشت‌کنندگان طبیعت به معماران و طراحان مشترک آن هستیم. توانایی مهندسی موجودات، امکانات نفس‌گیری را برای آینده‌ای سالم‌تر، پایدارتر و مرفه‌تر ارائه می‌دهد. با این حال، این توانایی بار اخلاقی عمیقی را نیز بر دوش ما می‌گذارد تا با خرد، آینده‌نگری و فروتنی پیش برویم. آینده فقط با کد دیجیتال نوشته نمی‌شود؛ بلکه به طور فعال، مولکول به مولکول، به زبان DNA بازنویسی می‌شود.