الحياة الاصطناعية: لم تعد خيالًا علميًا / مجلة ساينتفيك أمريكان

يقترب علماء الأحياء عدة خطوات من بناء الخلايا من المواد الخام الأساسية. وللمعنى فإن خلق حياة صناعية في المختبر له عواقب أخلاقية ومعنوية كثيرة

مايكل سبير، مجلة ساينتفيك أمريكان

إذا كنت تفكر في الخلية البيولوجية كجهاز يمكن برمجته ويصادف أنه حي أيضًا، فسوف تبدأ في فهم الفكرة التي قام عليها المجال النامي المسمى بالبيولوجيا التركيبية. وبدلاً من محاولة الكشف عن تعقيدات النظم البيولوجية الطبيعية، يهدف "علماء الأحياء الاصطناعية" إلى بناء خلايا حية بسيطة من مواد خام أساسية ومتاحة بسهولة. لم يقم أحد بذلك بعد، لكن المزيد والمزيد من العلماء والمهندسين يتخذون الخطوات الأولى نحو جعل أشكال الحياة منظمة.
على رأس قائمة أولوياتهم مهمة برمجة خلية اصطناعية. يتم التحكم في وظائف الخلية الحية بواسطة شبكات معقدة، أو دوائر من الجينات التي تحافظ على العلاقات المتبادلة بينها. وكما يقوم المهندسون بتجميع الدوائر الإلكترونية باستخدام المفاتيح والمذبذبات، فإن الجيل الجديد من علماء الأحياء يأمل في بناء دوائر وراثية معيارية يمكن "توصيلها وتنشيطها" حسب الرغبة.

تم وصف هذه الدائرة المعيارية في 1 يونيو 2004 في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم. قام جيمس ج. كولينز وفريقه في جامعة بوسطن بتصميم مفاتيح تشغيل وإيقاف جينية للتحكم في الشبكات الطبيعية، مثل تلك التي تتحكم في إنتاج البروتين، داخل الخلية البكتيرية. لا يوضح البحث إمكانية برمجة الخلايا باستخدام استراتيجيات التصميم المعيارية فحسب، بل إنه أيضًا بمثابة نموذج لفئة جديدة من الأدوية التي يمكنها تعديل نشاط الشبكات. ينشغل كولينز حاليًا بمحاولة إجراء هندسة عكسية لكيفية عمل بعض الشبكات الجينية - وهي تقنية قد تساعد العلماء بمرور الوقت على تحديد الأهداف الجزيئية للأدوية الجديدة.
تم بناء الدوائر الجينية المعيارية لكولينز باستخدام تقنيات الاستنساخ القياسية، وذلك ببساطة عن طريق قطع ولصق الحمض النووي الطبيعي. وفي نهاية عام 2004، وصفت مجموعة أخرى من العلماء، بقيادة جورج إم تشيرش من كلية الطب بجامعة هارفارد، طريقة جديدة لصنع الحمض النووي الاصطناعي. لسنوات عديدة كانوا يعرفون كيفية بناء الحمض النووي في المختبر - رمز برمجة الحياة. لكن تشرش وزملائه ابتكروا بالطريقة الجديدة جميع الجينات الـ 21 اللازمة لإنتاج وحدة فرعية من الريبوسوم، والمعروفة باسم الآلة داخل الخلايا لبناء البروتينات. تتيح القدرة على بناء تسلسلات طويلة من الحمض النووي الاصطناعي للعلماء إنشاء جينات جديدة لم تكن موجودة من قبل.
ومؤخراً، أعلن تشرش عن تقنية جديدة لتحديد تسلسل الحمض النووي، والتي من المفترض أن تكون أسرع بنحو تسع مرات وأقل تكلفة من الطرق المعتادة. وهذه خطوة حاسمة على طريق تطوير خرائط الجينوم المتاحة للجميع، والتي يمكن أن تكون جزءًا من الملف الطبي لكل شخص.
عندما يبدأ العلماء في إنتاج دوائر وراثية وجزيئات صناعية بأعداد أكبر، فإنهم بلا شك سيرغبون في تجميعها داخل أغشية من تصميمهم الخاص لإنتاج خلايا صناعية حقيقية في المستقبل. في ديسمبر 2004، وصف ألبرت ليبشافير من جامعة روكفلر في مانهاتن كيفية صنع نظام شبيه بالخلية، والذي أسماه "المفاعل البيولوجي في الفقاعة". تتكون الفقاعة من سائل مستخرج من بكتيريا الإشريكية القولونية (Escherichia coli) محاطة بطبقة مزدوجة من الدهون مصنوعة مختبريًا - تشبه إلى حد كبير غشاء الخلية الحقيقية.
لم يكن لدى الفقاعات الحمض النووي الخاص بها، لكنها تمكنت من "هضم" العناصر الغذائية التي اخترقت من وسط النمو المحيط بها من خلال بروتينات خاصة في الغشاء. يرى ليبشابر أن هذه الفقاعات عبارة عن مختبرات مغلقة، والتي، بصرف النظر عن استخداماتها العملية المستقبلية في الكيمياء والطب، يمكن أن تساهم أيضًا في فهم كيفية تطور الخلايا الطبيعية الأولى.

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~407085417~~~209&SiteName=hayadan