25.novembra vakarā Latvijas Universitātes galvenajā ēkā notika kārtējais Zinātnes kafejnīcas pasākums par sistēmbioloģiju (to sauc arī par sintētisko bioloģiju).

Klātesošie varēja uzzināt, kas ir sistēmbioloģija, kā radusies šī  zinātnes joma un ko tā dod cilvēkiem.

Kā eksperti šajā pasākumā piedalījās LU zinātnieki – Uldis Kalnenieks, LU Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas institūta direktors, Nils Rostoks, LU Bioloģijas fakultātes vadošais pētnieks un  Augu molekulārās ģenētikas grupas vadītājs, Jānis Liepiņš, LU Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas institūta zinātniskais asistents, un Latvijas Lauksaimniecības universitātes Datoru sistēmas  katedras asociētais profesors Egīls Stalidzāns.

Šie eksperti pārstāvēja sistēmbioloģijas grupu, kurā apvienojušies biologi no Latvijas Universitātes, programmētāji un IT speciālisti no Latvijas Lauksaimniecības universitātes un bioinženieri no Rīgas Tehniskās universitātes.

Kā jau ierasts, pasākumu vadīja zinātnieks un televīzijas raidījuma vadītājs Juris Šteinbergs.

Vispirms J.Šteinbergs klātesošos vispārīgi iepazīstināja ar molekulārbioloģijas un IT tehnoloģiju saistību, jo molekulārbioloģija un IT tehnoloģijas sākušas strauji attīstīties pēdējo 20 gadu laikā. Attīstoties datoriem un palielinoties datoru jaudai, rodas aizvien lielākas iespējas apstrādāt vairāk un ātrāk informāciju un paveras ceļš dažādu eksperimentu veikšanai.

LU Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas institūta direktors Uldis Kalnenieks iepazīstināja visus ar sistēmbioloģijas vēsturi un tās  attīstību. Sistēmbioloģija ir radusies samērā nesen, tā ir vēl savā ziņā moderna zinātne. Piemēram, Latvijā tā vēl nav īpaši pazīstama plašām masām.

Tās vēsture saistīta ar dažādiem atklājumiem un sasniegumiem sintētismā.  Nākotnē paredzams iegūt vēl lielāku informācijas daudzumu par organismiem, rezultātā radīsies iespēja radīt un pārveidot dzīvos organismus par sintētiskiem organismiem, par organismiem ar vajadzīgajām īpašībām utt.

Molekulārbioloģija pēta daļas no veselā un veido „partlist of life” – šis katalogs ietver genoma informāciju u.c., rezultātā šo informāciju  varētu izmantot, lai izprastu slimību rašanās iemeslus un tās „apkarotu”. No šīs informācijas var secināt arī to, kā organisms funkcionē. Pirms tam  šos uzdevumus mēģināja risināt fizioloģija, tomēr tā ieguva nepilnīgu informāciju. Pamazām attīstījās molekulārbioloģija un vēlāk arī sistēmbioloģija, kura veidojās, izmantojot jau esošās zināšanas un IT tehnoloģiju attīstību.

Pašlaik sistēmbioloģija tiek iedalīta molekulārajā (tajā ietilpst molekulārbioloģija, rekombinantu tehnoloģijas, genomika u.c.) un sistēmiskajā (tajā ietilpst neatgriezenisko  procesu termodinamika, metabolisko ceļu in silico (ar datoru) modelēšana, metaboliskās kontroles analīze (MCA) u.c.). Mūsdienās Eiropā sistēmbioloģijas attīstība ir izvirzīta trīs prioritāšu robežās līdzās nanotehnoloģijām, jo tā ir nākotnes zinātne, kaut gan vēl tikai attīstības sākumā.  Joprojām ir daudz neskaidru jautājumu - vai tā novedīs pie jauniem universāliem principiem un vai tā radīs jaunu skatījumu uz dzīvības jautājumu.

LU Bioloģijas fakultātes vadošais pētnieks un  Augu molekulārās ģenētikas grupas vadītājs Nils Rostoks prezentācijā skaidroja, vai cilvēka genoms ir puse no WindowsXP instalācijas.

Cilvēka DNS ir ķīmisks savienojums, ļoti sīks, bet tajā pašā laikā garš. Cilvēks sastāv no 10 līdz 100 triljoniem šūnu, tāpēc jautājums, vai cilvēks ir tik vienkāršs. Cilvēka DNS ir svarīgs sava informācijas nesēja uzdevuma dēļ, jo tā saturošā informācija nosaka organisma attīstību – kā attīstās, kāda ir uzbūve utt. Katra cilvēka genoms ir līdzīgs, taču vienlaikus tas katram atšķiras.

N.Rostoks stāstīja arī par samērā jauno zinātnes jomu - bioinformātikas zinātni, kura veidojusies pēdējos 20-30 gados. Tajā saplūst bioloģija, datorzinātnes, informāciju tehnoloģijas un statistika. Šīs zinātnes izvirzītais mērķis ir nodrošināt bioloģijas informācijas iegūšanu, apstrādi, uzglabāšanu un analīzi. Piemēram, cilvēka genoma. Jo, lai arī cilvēka genoms ir labi izpētīts, tajā joprojām visi gēni nav zināmi, un nav skaidrs, ko kurš gēns dara.

LU Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas institūta zinātniskais asistents Jānis Liepiņš stāstīja par tā sauktajiem sintētiskajiem zinātniekiem un zinātni bez zinātniekiem. Šie mūsdienu tehnoloģiju sasniegumi – sintētiskie zinātnieki – ir ļoti nozīmīgs palīgs daudzu eksperimentu veikšanā, jo tie var strādāt ātri un precīzi, jo šo mašīnu funkcijās ietilpst hipotēzes izvirzīšana, eksperimenta veikšana, rezultātu izvērtēšana un hipotēzes pierādīšana vai noraidīšana. Cilvēka iesaistīšanās šo eksperimentu veikšanā ir neliela, piemēram, nospiežot starta pogu.

Pirmais sintētiskais zinātnieks tika izveidots 2001.gadā -  Versija 1.0. Nākamie bija 2006.gadā - sintētiskais zinātnieks Ādams. 2009.gadā izveidoja sintētisko zinātnieku Ieva.  Pirmo divu sintētisko zinātnieku uzdevums bija pētīt rauga gēnus, bet trešā – jau potenciālo zāļu vielu pārbaudi veikt uz dzīvnieku šūnu kultūrām. Šo sintētisko zinātnieku veikto eksperimentu rezultāti ir precīzi, taču kļūdas var rasties no neprecīziem vai kļūdainiem datiem datu bāzēs, modeļos un citiem faktoriem, ko izraisa pats cilvēks.

Latvijas Lauksaimniecības universitātes Datoru sistēmas  katedras asociētais profesors Egīls Stalidzāns prezentācijā stāstīja par sintētisko bioloģiju.

Mūsdienu tehnoloģijas rada dažādas iespējas – var izmainīt genomu, vienā organismā ievietot cita organisma īpašības, izlabot kļūdas kodā. Kā redzams, zinātniekiem ir daudz dažādu līdzekļu, tomēr pašlaik nav iespējams paredzēt, kādas būs sekas nākotnē visām šīm veiktajām darbībām. Protams, visām šīm darbībām pamatā ir izzināt jautājumus un utilitāras vajadzības. Piemēram, tuvāko trīsdesmit gadu laikā zinātniekiem ir izvirzīts mērķis izveidot cilvēka modeli – virtuālo cilvēku, kas kalpotu cilvēka veselības vajadzībām, piemēram, katrs cilvēks ar izpētītu savu genomu zinātu, kādas zāles tam palīdzēs izveseļoties. Turklāt sistēmbioloģija varēs radīt dažādas zāles, kuras būtu lētas un ātri, kā arī visur saražojamas.

Dalīties