12 FORTSCHRITTE IN DER BIOLOGIE IN DEN LETZTEN 30 JAHREN - BIOLOGIE - 2025

Die Biologie hat in den letzten 30 Jahren große Fortschritte gemacht. Diese Fortschritte in der wissenschaftlichen Welt überschreiten alle Bereiche, die den Menschen umgeben, und wirken sich direkt auf das Wohlergehen und die Entwicklung der Gesellschaft im Allgemeinen aus.

Als Zweig der Naturwissenschaften konzentriert sich die Biologie auf die Untersuchung aller lebenden Organismen. Täglich ermöglichen technologische Innovationen spezifischere Untersuchungen der Strukturen, aus denen die Arten der fünf natürlichen Königreiche bestehen: Tier, Pflanze, Monera, Protista und Pilze.

Menschliches Genom. Quelle: Mit freundlicher Genehmigung des National Human Genome Research Institute, über Wikimedia Commons

Auf diese Weise erweitert die Biologie ihre Forschung und bietet neuartige Alternativen zu den verschiedenen Situationen, unter denen Lebewesen leiden. Auf die gleiche Weise werden neue Arten und bereits ausgestorbene Arten entdeckt, um einige Fragen im Zusammenhang mit der Evolution zu klären.

Eine der wichtigsten Errungenschaften dieser Fortschritte ist, dass sich dieses Wissen über die Grenzen des Forschers hinaus verbreitet hat und das alltägliche Umfeld erreicht.

Derzeit sind Begriffe wie Biodiversität, Ökologie, Antikörper und Biotechnologie nicht ausschließlich für den Spezialisten bestimmt. Seine Verwendung und sein Wissen zu diesem Thema gehören zum täglichen Leben vieler Menschen, die sich nicht der wissenschaftlichen Welt widmen.

Die herausragendsten Fortschritte in der Biologie in den letzten 30 Jahren

RNA-Interferenz

1998 wurde eine Reihe von Untersuchungen im Zusammenhang mit RNA veröffentlicht. Diese besagen, dass die Genexpression durch einen biologischen Mechanismus gesteuert wird, der als RNA-Interferenz bezeichnet wird.

Durch diese RNAi ist es möglich, bestimmte Gene eines Genoms posttranskriptionell zum Schweigen zu bringen. Dies wird durch kleine doppelsträngige RNA-Moleküle erreicht.

Diese Moleküle blockieren die Translation und Synthese von Proteinen, die in den Genen der mRNA vorkommen. Auf diese Weise würde die Wirkung einiger Krankheitserreger, die schwere Krankheiten verursachen, kontrolliert.

RNAi ist ein Werkzeug, das im therapeutischen Bereich große Beiträge geleistet hat. Derzeit wird diese Technologie angewendet, um Moleküle zu identifizieren, die ein therapeutisches Potenzial gegen verschiedene Krankheiten haben.

Erstes erwachsenes Säugetier geklont

Die erste Arbeit, bei der ein Säugetier geklont wurde, wurde 1996 von Wissenschaftlern an einem domestizierten weiblichen Schaf durchgeführt.

Zur Durchführung des Experiments wurden somatische Zellen aus den Brustdrüsen verwendet, die sich in einem adulten Zustand befanden. Das verwendete Verfahren war der Kerntransfer. Das resultierende Schaf namens Dolly wuchs und entwickelte sich und konnte sich ohne Unannehmlichkeiten auf natürliche Weise vermehren.

Kartierung des menschlichen Genoms

Es dauerte mehr als 10 Jahre, bis dieser große biologische Fortschritt eintrat, der dank der Beiträge vieler Wissenschaftler weltweit erreicht wurde. Im Jahr 2000 präsentierte eine Gruppe von Forschern eine fast endgültige Karte des menschlichen Genoms. Die endgültige Fassung der Arbeiten wurde 2003 fertiggestellt.

Diese Karte des menschlichen Genoms zeigt die Position jedes der Chromosomen, die alle genetischen Informationen des Individuums enthalten. Mit diesen Daten können Spezialisten alle Details genetisch bedingter Krankheiten und alle anderen Aspekte kennen, die sie untersuchen möchten.

Stammzellen aus Hautzellen

Vor 2007 wurde die Information behandelt, dass pluripotente Stammzellen nur in embryonalen Stammzellen gefunden wurden.

Im selben Jahr führten zwei Teams amerikanischer und japanischer Forscher eine Studie durch, in der es ihnen gelang, adulte Hautzellen umzukehren, damit sie als pluripotente Stammzellen fungieren konnten. Diese können differenzieren und zu jedem anderen Zelltyp werden.

Die Entdeckung des neuen Verfahrens, bei dem die "Programmierung" von Epithelzellen geändert wird, eröffnet einen Weg in den Bereich der medizinischen Forschung.

Vom Gehirn gesteuerte Roboterkörperglieder

Im Jahr 2000 implantierten Wissenschaftler des Duke University Medical Center mehrere Elektroden in das Gehirn eines Affen. Der Zweck war, dass dieses Tier die Kontrolle über ein Roboterglied ausüben und so sein Futter sammeln konnte.

Im Jahr 2004 wurde eine nicht-invasive Methode entwickelt, mit der die vom Gehirn kommenden Wellen erfasst und zur Steuerung biomedizinischer Geräte verwendet werden sollen. Es war im Jahr 2009, als Pierpaolo Petruzziello der erste Mensch war, der mit einer Roboterhand komplexe Bewegungen ausführen konnte.

Dies konnte er erreichen, indem er neurologische Signale aus seinem Gehirn verwendete, die von den Nerven in seinem Arm empfangen wurden.

Bearbeitung der Genombasis

Wissenschaftler haben eine präzisere Technik als die Geneditierung entwickelt und viel kleinere Segmente des Genoms repariert: die Basen. Dank dessen können DNA- und RNA-Basen substituiert werden, wodurch einige spezifische Mutationen gelöst werden, die mit Krankheiten zusammenhängen könnten.

CRISPR 2.0 kann eine der Basen ersetzen, ohne die Struktur der DNA oder RNA zu verändern. Den Spezialisten gelang es, ein Adenin (A) gegen ein Guanin (G) auszutauschen und ihre Zellen dazu zu bringen, DNA zu reparieren.

Auf diese Weise wurden die AT-Basen zu einem GC-Paar. Diese Technik schreibt Fehler im genetischen Code neu, ohne dass ganze DNA-Bereiche geschnitten und ersetzt werden müssen.

Neuartige Immuntherapie gegen Krebs

Diese neue Therapie basiert auf dem Angriff auf die DNA des Organs mit Krebszellen. Das neuartige Medikament stimuliert das Immunsystem und wird bei Melanomen eingesetzt.

Es könnte auch bei Tumoren eingesetzt werden, deren Krebszellen einen sogenannten "Mismatch Repair Deficiency" aufweisen. In diesem Fall erkennt das Immunsystem diese Zellen als fremd und eliminiert sie.

Das Medikament wurde von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) zugelassen.

Gentherapie

Eine der häufigsten genetischen Ursachen für den Kindstod ist die Typ-1-Muskelatrophie der Wirbelsäule. Diesen Neugeborenen fehlt ein Protein in den Motoneuronen des Rückenmarks. Dies führt dazu, dass die Muskeln geschwächt werden und nicht mehr atmen.

Babys mit dieser Krankheit haben eine neue Möglichkeit, ihr Leben zu retten. Es ist eine Technik, die ein fehlendes Gen in spinalen Neuronen enthält. Der Messenger ist ein harmloses Virus, das als Adeno-assoziiertes Virus (AAV) bezeichnet wird.

Die AAV9-Gentherapie, bei der das Proteingen in den Neuronen des Rückenmarks fehlt, wird intravenös verabreicht. In einem hohen Prozentsatz der Fälle, in denen diese Therapie angewendet wurde, konnten die Babys essen, sitzen, sprechen und einige sogar rennen.

Humaninsulin durch rekombinante DNA-Technologie

Die Produktion von Humaninsulin durch rekombinante DNA-Technologie stellt einen wichtigen Fortschritt bei der Behandlung von Patienten mit Diabetes dar. Die ersten klinischen Studien mit rekombinantem Humaninsulin beim Menschen begannen 1980.

Dies wurde erreicht, indem die A- und B-Ketten des Insulinmoleküls getrennt hergestellt und dann unter Verwendung chemischer Techniken kombiniert wurden. Jetzt ist der rekombinante Prozess seit 1986 anders. Die humangenetische Kodierung für Proinsulin wird in Escherichia coli-Zellen inseriert.

Diese werden dann durch Fermentation kultiviert, um Proinsulin herzustellen. Das Linkerpeptid wird enzymatisch von Proinsulin abgespalten, um Humaninsulin zu produzieren.

Der Vorteil dieser Art von Insulin besteht darin, dass es eine schnellere Wirkung und eine geringere Immunogenität als Schweinefleisch oder Rindfleisch aufweist.

Transgene Pflanzen

1983 wurden die ersten transgenen Pflanzen gezüchtet.

Nach 10 Jahren wurde die erste gentechnisch veränderte Pflanze in den USA vermarktet, und zwei Jahre später kam eine aus einer gentechnisch veränderten Pflanze hergestellte Tomatenmark auf den europäischen Markt.

Von diesem Moment an werden jedes Jahr genetische Veränderungen in Pflanzen auf der ganzen Welt aufgezeichnet. Diese Transformation von Pflanzen erfolgt durch einen Prozess der genetischen Transformation, bei dem exogenes genetisches Material eingefügt wird

Die Grundlage dieser Prozesse ist die universelle Natur der DNA, die die genetische Information der meisten lebenden Organismen enthält.

Diese Pflanzen zeichnen sich durch eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aus: Toleranz gegenüber Herbiziden, Resistenz gegen Schädlinge, modifizierte Aminosäuren oder Fettzusammensetzung, männliche Sterilität, Farbänderung, späte Reifung, Insertion eines Selektionsmarkers oder Resistenz gegen Virusinfektionen.

Entdeckung des 79. Organs des menschlichen Körpers

Obwohl Leonardo Da Vinci es bereits vor mehr als 500 Jahren beschrieben hat, betrachteten Biologie und Anatomie das Mesenterium als eine einfache Gewebefalte ohne medizinische Bedeutung.

Im Jahr 2017 betrachtete die Wissenschaft das Mesenterium jedoch als das 79. Organ, weshalb es zu Gray's Anatomy, dem Referenzhandbuch für Anatomen, hinzugefügt wurde.

Der Grund dafür ist, dass Wissenschaftler jetzt annehmen, dass das Mesenterium ein Organ ist, das eine doppelte Falte des Peritoneums bildet und die Verbindung zwischen dem Darm und der Bauchdecke darstellt.

Nachdem es als Organ eingestuft wurde, sollte nun mehr über seine wahre Bedeutung für die menschliche Anatomie geforscht werden und darüber, wie es bei der Diagnose bestimmter Krankheiten oder bei der Durchführung weniger invasiver Operationen helfen kann.

Die Organspende wird dem 3D-Druck weichen

Der 3D-Druck ist einer der wichtigsten wissenschaftlichen Fortschritte der letzten Jahrzehnte, insbesondere auf praktischer Ebene. Er ist ein Werkzeug, das viele Wirtschaftssektoren und einen großen Teil der wissenschaftlichen Forschung verändert.

Eine der Anwendungen, die bereits in Betracht gezogen werden, ist die massive Entwicklung von Organen, da Fortschritte die Reproduktion komplexer menschlicher Gewebe ermöglichen könnten, um sie chirurgisch zu implantieren.

Verweise

1. SINC (2019) Zehn wissenschaftliche Fortschritte von 2017, die die Welt verändert haben en
2. Bruno Martín (2019). Auszeichnung für den Biologen, der die menschliche Symbiose mit Bakterien entdeckt hat. Das Land. Von elpais.com wiederhergestellt.
3. Mariano Artigas (1991). Neue Fortschritte in der Molekularbiologie: intelligente Gene. Wissenschaft, Vernunft und Glaubensgruppe. Universität von Navarra. Von.unav.edu wiederhergestellt.
4. Kaitlin Goodrich (2017). 5 Wichtige Durchbrüche in der Biologie der letzten 25 Jahre. Gehirnlandschaft. Von brainscape.com wiederhergestellt
5. Nationale Akademie der Wissenschaften Ingenieurmedizin (2019). Jüngste Fortschritte in der Entwicklungsbiologie. Von nap.edu wiederhergestellt.
6. Emily Mullin (2017). CRISPR 2.0, das eine einzelne DNA-Base bearbeiten kann, könnte Zehntausende von Mutationen heilen. MIT Technology Review. Von technologyreview.es wiederhergestellt.