Mengambil inspirasi yang tepat dari alam |  Pendapat
Opinion

Mengambil inspirasi yang tepat dari alam | Pendapat

Selama berabad-abad, ahli kimia telah terpesona oleh keagungan alam dan kemampuannya untuk memecahkan masalah. Sementara bagian dari ini telah menjadi sumber inspirasi yang hebat, ada fitur yang sengaja kami hilangkan ketika mencoba untuk menirunya: pemborosan.

Alam menghabiskan sejumlah besar sumber daya untuk membuat protein yang dapat memperbaiki masalah kecil alih-alih membuat desain solusi yang tepat. Saat ban mobil Anda kempes, Anda menggunakan alat berat yang berfungsi minimal untuk memompanya kembali – pompa udara. Sebaliknya, alam meraba-raba dalam sup proteinogenik dan nukleat sampai menemukan mesin Rube Goldberg molekul yang sangat kompleks yang dapat melakukan pekerjaan yang sama. Ada sedikit yang dapat menghentikan pompa udara bekerja. Namun, kemungkinan kegagalan dalam mesin Rube Goldberg molekuler tumbuh secara eksponensial dengan kompleksitas. Sebuah kesalahan kecil dapat mendatangkan malapetaka di seluruh mesin dan menyebabkannya gagal. Ini membutuhkan perbaikan sendiri, yang dilihat dengan metode yang sama.

Melalui kimia dan evolusi prebiotik, alam telah menemukan prasyarat untuk kehidupan dan juga telah memberi kita serangkaian alat biologis. Sementara banyak dari alat-alat ini sangat rumit dan rapuh, sebagian besar jauh lebih baik dalam melakukan pekerjaan khusus mereka daripada buatan apa pun yang telah kami coba gunakan sebagai gantinya. Oleh karena itu, kita harus hati-hati memilih dari aspek mana kita mengambil inspirasi.

Masalah perfoma

Sangat sedikit yang diketahui tentang bagaimana sistem biologis bekerja untuk sebagian besar abad ke-20, sehingga sulit untuk mengklaim bahwa penelitian kimia telah menggunakan solusi alam untuk masalah kita. Lebih umum untuk mengatakan bahwa sintesis yang dipahami dengan baik telah mengungguli alam. Misalnya, jika masalah terjadi dalam sistem biologis dan berujung pada penyakit, kimia dapat digunakan untuk mensintesis obat yang akan memecahkan masalah sebelum sistem biologis bisa.

Ketika pemahaman kita tentang sistem alam telah meningkat, beberapa ilmuwan telah berusaha untuk memodifikasi proses produksi alam untuk menghasilkan molekul baru. Menggunakan gudang katalis mereka yang saling berhubungan, sistem alami dapat membuat molekul kecil dengan bentuk sempurna untuk memodulasi proses tertentu yang juga dapat memiliki efek yang bermanfaat secara medis pada manusia. Sementara para ilmuwan telah menggunakan kembali tanaman untuk membuat molekul-molekul ini, tanaman biasanya hanya dapat membuat sejumlah kecil bahan-bahan ini. Di sisi lain, ahli kimia sintetik telah dapat menggunakan pengetahuan mereka untuk membuat sintesis molekul obat yang dapat diskalakan dengan, relatif berbicara, lebih banyak reagen dan katalis atom-ekonomi, seperti halnya dalam pembuatan obat-obatan seperti diazepam, ibuprofen dan parasetamol. . Kita sekarang berada dalam posisi di mana kita memiliki akses ke kimia yang berbeda, kekuatan desain yang terinformasi, dan teknologi seperti pembelajaran mesin untuk membuat molekul dan bahan yang mampu menggantikan atau bahkan meningkatkan fungsi alami dalam biologi.

Informasi adalah kuncinya

Penemuan revolusioner seperti ikatan hidrogen, heliks ganda DNA, dan ribosom telah membantu menginformasikan ahli kimia tentang cara kerja sistem biologis, dan prinsip dasar yang mengatur sikap alam dalam memecahkan masalah. Jelas dari ini bahwa aspek paling canggih dari alam adalah kemampuannya untuk menangani informasi – keterampilan di mana alam saat ini jauh lebih unggul daripada ahli kimia. Dari sinilah ahli kimia harus menarik sebagian besar inspirasi. Ini, bersama dengan penggunaan bahan kimia yang tepat untuk mengkotak-kotakkan komponen seluler yang berbeda, memetabolisme sumber energi, dan mengkatalisis jaringan reaksi kimianya adalah kunci bagaimana alam menyebabkan kehidupan berkembang biak. Namun, kita harus menyadari bahwa bahan yang digunakan alam untuk melakukan ini adalah yang pertama, tetapi belum tentu yang terbaik untuk pekerjaan itu. Misalnya, ahli kimia sekarang menggunakan banyak katalis paladium skala industri untuk mempengaruhi transformasi kimia dengan skala dan selektivitas kimia yang jauh lebih unggul daripada reaksi analog di alam.

Dengan penemuan telah datang teknologi untuk meniru. Dalam sekejap mata alam, abad terakhir telah melihat para ilmuwan menentukan metode untuk mengedit gen, sekuensing genom dan sekuensing asam amino. Ini telah melahirkan teknologi lebih lanjut yang menghibridisasi biologi dengan kimia, dan ini telah mengarahkan proses alami lebih tepat pada masalah kimia, seperti dalam evolusi terarah enzim dan semi sintesis produk alami.

Pemborosan alam telah memberi kita perpustakaan alat, berevolusi selama ribuan tahun, untuk memecahkan masalah pada skala molekuler. Tentu saja, kita harus memanfaatkan alat-alat ini, tetapi mereka harus melengkapi yang telah kita buat secara artifisial. Kita perlu melihat masalah yang sedang diperbaiki alam, tetapi fokuslah pada penggunaan alat yang kita rancang sendiri. Etos ini membawa kita lebih dekat untuk mencapai kotak peralatan kimia-biologi hibridisasi, bebas dari beban evolusi, untuk memperbaiki disfungsi alami yang menimbulkan penyakit. Ini adalah cara terbaik untuk menembus batas-batas ilmu kimia dan cara yang paling tepat bagi kita untuk mengambil inspirasi dari alam.

Posted By : keluaran hk hari ini tercepat