المستقبل - ماذا بعد؟

على الجانب الآخر من كل نهاية هناك بداية جديدة. لقد سألنا العلماء ذوي البصيرة في المجلس الاستشاري لمجلة ساينتفك أمريكان عن الاتجاهات الجديدة التي ستشكل العقود القادمة

مجمع

عصر التشابك الرقمي / داني هيليس

في 19 نوفمبر 2009، توقفت لوحة الدائرة الواحدة عن العمل في جهاز توجيه كمبيوتر واحد في سولت ليك سيتي. نما الخطأ على نطاق أوسع وأدى إلى تعطيل الاتصال بين جميع أجهزة الكمبيوتر الخاصة بمراقبة الحركة الجوية في الولايات المتحدة. وتم إلغاء مئات الرحلات الجوية. في السادس من مايو 6، انخفض مؤشر داو جونز الصناعي بشكل غير مفهوم بما يقرب من 2010 نقطة في غضون دقائق، ثم ارتفع بشكل غامض في نهاية اليوم. ولو لم يتم عكس مسار هذا الانهيار المفاجئ، لكان من الممكن أن ينهار الاقتصاد العالمي.

نحن البشر نترك مصيرنا للآلات. التكنولوجيا لدينا معقدة للغاية لدرجة أننا لا نفهمها بشكل كامل ولا نملك السيطرة الكاملة عليها. لقد دخلنا عصر التشابك.
عندما عاش البشر في الغابة كانوا ينسبون الظواهر الطبيعية إلى قوى خفية. في العصور الوسطى، ألقى الناس باللوم على الآلهة في أحداث غير متوقعة قلبت حياة الناس رأسًا على عقب. لكن التنوير جلب المنطق. لقد أدى التحليل العلمي إلى تعميق فهم العالم وتحسينه. بدأنا نشعر بأننا نسيطر على الأمور، ومن خلال قوة الفهم تمكنا من بناء البيئة التكنولوجية المعقدة التي نعيش فيها.

والإنترنت مثال جيد. قد لا يدرك معظم الأشخاص أنهم يعتمدون على الإنترنت عندما يتصلون بشخص ما عبر الهاتف أو عندما يستقلون الطائرة. في عالمنا المعقد، تزداد صعوبة فهم الأنظمة التي بنيناها ومعرفة كيفية توحيدها. وبعد أسابيع من الانهيار الاقتصادي، أضافت الجهات الإشرافية المزيد من الآليات التنظيمية على أمل أن تتمكن من منع انهيار آخر، لكنها لم تكن متأكدة من أنها ستنجح بالفعل.

في القرن العشرين، كان لا يزال بإمكان المبرمجين أن يخبروا الكمبيوتر بما يجب عليه فعله بالضبط. لقد أتقنوا الأنظمة تمامًا وفهموها على Borean. اليوم، يربط المبرمجون وحدات معقدة طورها مبرمجون آخرون دون فهم كامل لكيفية عمل كل جزء. لنأخذ على سبيل المثال برنامجًا مصممًا لإرسال الشاحنات إلى المستودعات لتحديث المخزون. لنفترض أن هذا البرنامج يحتاج إلى تحديد موقع الشاحنات والمستودعات، ويحتوي على خرائط وعناوين ومعرفة حالة المخزون في كل مستودع. لتتبع هذه المعلومات وتحديثها، يتصل البرنامج مع البرامج الأخرى عبر الإنترنت. وقد يدعم أيضًا الأنظمة التي تتعقب الطرود، والأنظمة التي تصدر الدفع للسائقين، والأنظمة التي تشرف على عمليات الصيانة.

دعونا نوسع هذه الصورة ونشمل المصانع ومحطات الطاقة بالإضافة إلى مندوبي المبيعات والمعلنين وشركات التأمين والمفتشين وتجار الأسهم، وهنا لدينا هذا النظام المتشابك الذي يقف وراء العديد من القرارات اليومية.

لقد أنشأنا هذا النظام، لكننا لم نخطط له حقًا. لقد تطورت. نحن نعتمد عليها، لكنها ليست مستقلة تماما عنا. ويعرف كل خبير جزءًا مختلفًا من هذا الارتباط، لكن الصورة الكبيرة أكبر من أن نفهمها بالكامل.

لقد حان الوقت لبدء اتجاه مضاد. ويتعين علينا أن نبدأ في بناء أنظمة نسخ احتياطي بسيطة يستطيع شخص واحد أن يفهمها وجهاً لوجه، وبالتالي الدفاع عنها ضد أعطال النظام الخطيرة. في السنوات الماضية، كان بإمكان هواة الراديو الحفاظ على الاتصالات العالمية في حالة انهيار الاتصالات التجارية. يجب علينا تطوير أنظمة اتصالات بسيطة لا تعتمد على الإنترنت حتى تستمر الحضارة في العمل حتى لو تعطل الفضاء الإلكتروني بسبب هجوم على الإنترنت أو فيروس أو إجراء غير متوقع.

عندما يدرك الناس أننا في الغابة مرة أخرى، وهذه المرة هي غابة رقمية أنشأناها بأنفسنا، سيعود البعض إلى التصوف، وسوف تتقبل الأغلبية ببساطة التعقيد وتتعلم كيفية الانسجام. وسيحاول آخرون العيش "خارج الشبكة"، على الرغم من أن القليل منهم سيكونون على استعداد للتخلي عن الوصول إلى الإنترنت أو الهواتف المحمولة أو الإضاءة الكهربائية أو البنسلين.

سواء أردنا ذلك أم لا، فإن الاعتماد أقوى من أن ننفصل عنه. مصائرنا متشابكة مع بعضها البعض ومع تقنياتنا.

---
وتنبأ هيليس، وهو أحد مؤسسي مؤسسة Long Now، صراحةً بأن "Bug 2000" سوف يمر بلا شيء.

الهندسة البيولوجية

الحياة بالأمر / آرثر كابلان

في مايو 2010، أعلن ج. كريج فينتر أنه وزملاؤه قاموا بإنشاء بكتيريا حية من نوع جديد من الجينوم الذي قاموا بتكسيره، وإعادة إنشائه بشكل مصطنع، وزرعه في البقايا المستنفدة لنوع آخر من البكتيريا. عندما بدأت البكتيريا الهجينة في التكاثر، كانت أول كائن اصطناعي وببساطة بدد الاعتقاد القديم والمستمر بأن الإله فقط أو قوة خارقة هي القادرة على إشعال شرارة الحياة.

لم يتم إثبات قوة البيولوجيا التركيبية بشكل كبير من قبل. وهذا مجال جديد قد يحل العديد من المشاكل الأكثر إلحاحا وخطورة التي تواجهنا. ويريد الباحثون زراعة بكتيريا قادرة على هضم النفط والتلوث الكيميائي بعد التسربات والانسكابات، وبكتيريا تنتج الهيدروجين أو الوقود السائل من ضوء الشمس، وبكتيريا تأكل الكولسترول والمواد الضارة الأخرى التي تتراكم في أجسامنا.

وعلى الرغم من أن هذا المجال لا يزال في بداياته، إلا أنه يجب مراقبة هذه التكنولوجيا بعناية بالفعل. تتآمر البساتين السيئة لإنتاج بكتيريا ضارة، كما أن البساتين الجيدة المهملة يمكن أن تعرض صحتنا وبيئتنا للخطر بشكل كبير. حرص فينتر ومجموعته البحثية على إجراء تغييرات جزيئية صغيرة لتمييز ما قاموا بإنشائه. يجب أن يُطلب من كل عالم وشركة تستخدم تقنيات البيولوجيا التركيبية وضع علامات على الكائنات الحية التي يقومون بإنشائها بهذه الطريقة لتحديد هويتها. إن معالجة المشاكل التي ينطوي عليها هذا المجال سوف تتطلب اتخاذ إجراءات واسعة النطاق على المستوى الوطني وعلى المستوى الدولي.

من الممكن أن يعتقد البعض أن خلق كائنات جديدة ينطوي على تدهور عالم الحيوان. أنا لا أعتقد ذلك. في الأساس، هو تحقيق المعرفة. لا يتم تحديد قيمة الحياة إلا عندما نبذل قصارى جهدنا لفهمها.

-
كابلان هو أستاذ إيمانويل وروبرت هارت للتكنولوجيا الحيوية في جامعة بنسلفانيا.

تكنولوجيا المعلومات

عصر الحجم غير المحدود / إدوارد بيلتن

تخيل أن كل الموسيقى المسجلة في العالم تم تخزينها في جهاز يمكنك وضعه في جيبك. وبحلول نهاية العقد سيكون ذلك ممكنا. إذا أصررت أيضًا على تخزين جميع الأفلام والبرامج التلفزيونية الموجودة فيه منذ الأبد، فسيكون ذلك ممكنًا بعد بضع سنوات. تخيل تسجيلًا صوتيًا لحياتك بأكملها، من يوم ولادتك إلى يوم وفاتك: يمكن القيام بذلك بالفعل. سيكون تسجيل الفيديو ممكنًا في غضون سنوات قليلة. لقد أصبحت أجهزة تخزين البيانات، مثل الأقراص الصلبة وأجهزة الذاكرة المحمولة، كثيفة ورخيصة للغاية لدرجة أنها أصبحت بعيدة عن أن تكون غير محدودة في أي جانب عملي تقريبًا. لقد اقتربنا من عصر الحجم غير المحدود.

اليوم، تنخفض أسعار الذاكرة بشكل حاد، كما أن انتشار الأجهزة المختلفة، مثل الهواتف المحمولة، وتوزيعها، يجعل من السهل جمع البيانات. أضف إلى ذلك برنامج الفهرسة ومحرك البحث الجيد، وهنا لديك مجموعة تحتوي على كل ما رأيته وفعلته في حياتك. أضف أدوات لتحليل البيانات، وإليك طريقة جديدة للنظر إلى حياتك.

إن وصولنا إلى المعلومات يتغير أيضًا. بدلاً من مناقشة ما يجب حفظه وما لا يجب حفظه، يمكنك حفظ كل شيء. بدلاً من اختيار ما تريد تسجيله، يمكنك تسجيل كل شيء.

لن نضطر بعد الآن إلى النضال من أجل تذكر اسم المطعم الذي تناولنا فيه الطعام قبل ثلاث سنوات في كليفلاند. يمكننا الدخول إلى أرشيف الفيديو الخاص بحياتنا ومعرفة اسمها في ثوانٍ. يوجد اليوم بالفعل بعض المهووسين بالتكنولوجيا الذين يسجلون كل تفاصيل حياتهم، مهما كانت عادية، ويحددون الاتجاهات فيها بمساعدة برامج التحليل. وبهذه الطريقة يقومون بتحسين تغذيتهم ومراقبة نشاطهم البدني وتحديد العوامل التي تؤثر على مزاجهم.

التخزين غير المحدود من شأنه أن يقوض تصورنا للخصوصية. سيظهر كل منهما بشكل دائم تقريبًا في تسجيلات الآخر. سيتم تخليد كل خطأ وكل لحظة محرجة، إلا إذا تم محوها عمدا. وستكون هناك حاجة إلى إجماع اجتماعي جديد، وربما أيضاً قواعد جديدة، لتخزين المعلومات واستخدامها. وسوف تنشأ هذه الحاجة قريبا.

-
فلتن هو مدير "مركز سياسة تكنولوجيا المعلومات" بجامعة برينستون.

علم الدماغ

الرد على سؤال التوعية / كريستوف كوخ

لقد طاردت مسألة العقل والجسد المفكرين العظماء منذ أيام أفلاطون وأرسطو. كيف يمكن لكتلة من المادة المدفونة داخل الجمجمة أن تتطور إلى الوعي؟ هل يحتاج الوعي إلى شيء غير مادي، إلى روح غير مادية؟ هل من الممكن إنشاء جوليم وسكب المشاعر فيه؟ لمئات السنين، لم يكن بإمكان العلماء سوى تحويل نقطة دون دليل، ولكن ليس بعد الآن. اليوم، يكتشف العلماء الأسس المادية للوعي. وفي السنوات التالية ستمتلئ الصورة بالتفاصيل، ويفقد التفكير النظري الكثير من صحته.

هناك عدة اتجاهات للبحث تؤدي إلى نتائج مقنعة. يستخدم أطباء الأعصاب التصوير الوظيفي للدماغ وتخطيط الرسم البياني (EAG) لقياس وزن الحياة العقلية والعواطف، إن وجدت، لدى المرضى المصابين بتلف في الدماغ والذين يكونون مستيقظين وغير مستجيبين لما يحيط بهم. قام العلماء بعزل أنماط معينة من إطلاق الإشارات في مجموعات محددة من الخلايا العصبية، والتي تكون وراء كل إدراك واعي للمحفز الحسي، سواء كان ذلك مربعات صفراء صغيرة أو نجم سينمائي معروف. النجاح التكنولوجي الجديد هو علم البصريات الوراثي: حيث يقوم الباحثون بإدخال جينات في دماغ حيوان تشفر إنتاج البروتينات الحساسة للضوء في الخلايا العصبية. وبعد ذلك يمكنهم إيقاف تشغيل الخلايا وتشغيلها باستخدام ومضات قصيرة من الضوء الملون. بهذه الطريقة يمكنك فحص الدماغ أثناء عمله والتأثير عليه. لا يعرف علماء الأعصاب اليوم كيفية مراقبة الدماغ فحسب، بل يعرفون أيضًا كيفية التدخل في أنسجته الدقيقة.

ومن هذه الدراسات، ظهرت بالفعل نظرية جديدة للوعي، تعتمد على نظرية المعلومات والرياضيات، والتي تجعل من الممكن تحديد قائمة من الخصائص الضرورية لبعض الأنظمة الفيزيائية (مثل شبكة من الخلايا العصبية) حتى تتمكن من القيام بذلك. يعتبر واعيا. ومثل هذه النظريات سوف تقدم إجابات كمية على الأسئلة التي تعصف بنا بالفعل: هل يمكن للشخص الذي تعرض لإصابة خطيرة أن يكون واعيا؟ متى يصبح الطفل واعيا؟ هل الجنين لديه وعي؟ هل يدرك الكلب أنه مخلوق مفكر؟ وماذا عن الإنترنت، وعن مليارات أجهزة الكمبيوتر المتصلة ببعضها البعض من خلالها؟ سيكون لدينا إجابات قريبا. وسيكون ذلك نعمة عظيمة.

-
كوخ هو أستاذ علم الأحياء المعرفي والسلوكي في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتيك).

طاقة

الجليد المفقود على النفط / مايكل ويبر ودانيال كامين

ظل النفط الخام هو الأساس الأساسي لوقود وسائل النقل لأكثر من 100 عام. ومن المحتمل أن يسقط قريباً من منصبه بسبب تجمع عدة قوى معًا. تم العثور على رواسب النفط الجديدة في أماكن يصعب الوصول إليها. أصبحت لوائح حماية البيئة أكثر صرامة، ومن المحتمل أن تصبح أسوأ بعد التسرب الكبير لشركة بريتيش بتروليوم في خليج المكسيك. السيارات التي تعمل بالكهرباء أو الغاز تأخذ المسرح. وقد أقر الكونجرس الأمريكي أنه بحلول عام 2022، يجب أن يكون خمس الوقود السائل المستخدم في وسائل النقل من الوقود الحيوي غير النفطي. وتضمن هذه العوامل بشكل شبه مؤكد أن الطلب على البنزين سيصل إلى الذروة (أو وصل بالفعل) وأن انخفاض الطلب على النفط الخام الخفيف ومنخفض الكبريت لن يستغرق وقتا طويلا.
ومن المفترض أنه سيبدأ في التحول إلى أنواع الوقود الأخرى. إن الإجابة على السؤال حول ما إذا كان التحول سيفيد اقتصادنا وبيئتنا يعتمد على القرارات التي نتخذها اليوم. وليس من الضروري أن نستخدم أنواع وقود بديلة أقل تلويثا من البنزين، لأن هناك بدائل رخيصة نسبيا وتلوث كثيرا أيضا. ويمكن للوقود الثقيل والصلب مثل الصخر الزيتي والرمل الزيتي الأسفلتي والسوائل المنتجة من الفحم أن يسد الفجوة وقد يؤدي إلى تفاقم الأضرار التي تلحق بالبيئة. وسيكون الإغراء باستخدام هذا الوقود الصلب قويا، لأن رواسبه ضخمة مقارنة باحتياطيات النفط الخفيف والمنخفض الكبريت، كما أن طرق تحويله إلى سائل أصبحت رخيصة أكثر فأكثر.

والمشكلة بطبيعة الحال هي أن تكرير كل برميل من الوقود السائل المنتج من هذه المصادر سوف يتطلب قدراً من الطاقة أكبر من تكرير برميل من النفط الخفيف المنخفض الكبريت. وبعبارة أخرى، فإن كمية الكربون المنبعثة عن كل وحدة من الطاقة المنتجة سوف تكون أعلى، ما لم نطبق أساليب احتجاز الكربون على نطاق واسع. ونظرًا لأن تقنيات التعدين والمعالجة تختلف تمامًا عن التقنيات المستخدمة للنفط، فقد تتأثر مساحات كبيرة من الأرض والمياه.

ومن الممكن أيضًا وصف سيناريو أكثر استحسانًا، حيث ستؤدي الكهرباء والغاز الطبيعي والوقود الحيوي المتقدم ومصادر الطاقة النظيفة نسبيًا الأخرى إلى تقليل قيمة وفائدة النفط الخفيف ومنخفض الكبريت ببطء، وستساهم زيادة توفير الوقود أيضًا في ذلك. . ولكن لتحقيق هذا السيناريو المفضل، يجب علينا إدارة عملية التحول بشكل صحيح. إن سياسة جديدة وشاملة للطاقة يمكن أن تساعدنا في نهاية المطاف على إنشاء نظام طاقة نظيف وآمن ورخيص وأكثر استدامة.

وإذا نجحنا في تفعيل هذه السياسة وإنفاذها، فإن أحفادنا سوف ينظرون من سياراتهم الهادئة النظيفة التي تعمل بالوقود المحلي ويضحكون على أن الدول تقاتلت بالفعل على هذه المخزونات النفطية عديمة الفائدة.

-
ويبر هو المدير المشارك لمركز الطاقة الدولية والسياسة البيئية بجامعة تكساس في أوستن. كامين هو المدير المؤسس لـ "مختبر الطاقة المتجددة والكافية" بجامعة كاليفورنيا في بيركلي.

مدينة

طاقة غير مضرة بالصحة / جيمس وولسي

ربما يكون عصر النفط في وسائل النقل قد اقترب من نهايته، ولكن وفقا لمعدل الاستهلاك الحالي، فإن نهايته لا تزال بعيدة. وفي غضون ذلك، سيستمر استهلاكنا في تدمير البيئة والتسبب في صعوبات استراتيجية واقتصادية هائلة. يمكن للولايات المتحدة أن تسهل التحول إلى أنواع الوقود الأخرى وتحقيق ذلك إذا قامت بتحسين كفاءة محركات الاحتراق الداخلي، وشجعت استخدام المركبات الكهربائية واستخدام الغاز الطبيعي في أساطيل المركبات وفي النقل بين الولايات، وفتحت سوق الوقود للمنافسة مع الوقود الحيوي الموجود مثل الإيثانول والإيثانول، وتمويل الأبحاث المتعلقة بالوقود البيولوجي الجديد من النفايات والطحالب.

ومثل هذه الخطوات الحاسمة تتطلب إرادة النظام السياسي الأميركي، وهو سلعة نادرة في واشنطن. ولكن ربما تزداد الرغبة إذا أكد القادة في الولايات المتحدة على الفوائد الصحية المترتبة على الحد من استخدام النفط: تقليل السرطان والأمراض والسمنة.

النفط ضار بالصحة العامة بعدة طرق. ونظراً لغياب التطبيق والإشراف وفقاً لـ "قانون الهواء النظيف" الأمريكي، تواصل شركات النفط استخدام المواد المسرطنة المعروفة، مثل المواد العطرية البنزين والتولوين والزيلين، لزيادة رقم الأوكتان في الوقود. هذا ما يدعيه ك. بويدن جراي، المبعوث الخاص السابق للحكومة الأمريكية لشؤون الطاقة في أوروبا وآسيا، وأندرو واركو، المحامي من واشنطن.

وفي الولايات المتحدة تصل التكاليف المرتبطة بالمشاكل الصحية وقصر العمر المتوقع الناتج عن التأثيرات الضارة للنفط إلى أكثر من مائة مليار دولار سنويا.

وسيكون التحول إلى الوقود الحيوي مفيدًا أيضًا لصحتنا. أحد الانتقادات الشائعة هو أن المحاصيل المستخدمة للوقود الحيوي تحل محل المحاصيل الغذائية. لكن 95% من الذرة التي تزرع للأكل تستخدم كعلف وليس لتغذية الإنسان. من المعتاد إضافة المكون النشوي من الذرة إلى علف الأبقار حتى يصبح لحمها أكثر سمنة وبالتالي يبدو ألذ. لكن هذه الدهون ترفع مستوى الكولسترول لدينا بشكل كبير.

كما أن نشا الذرة ليس الغذاء الطبيعي للماشية، فهو صعب الهضم عليها، وقد يسبب المرض ويؤدي إلى كثرة استخدام المضادات الحيوية. وقد يتسبب هذا في بعض الأحيان في تطور بكتيريا مقاومة للأدوية، مما قد يقلل من فعالية الأدوية ضد الأمراض المعدية لدى البشر. ومن الممكن إنتاج الوقود الحيوي من نشا الذرة واستخدام بروتينات الذرة لتغذية الماشية وتجنب الآثار الصحية السلبية.

كما أن إغراق السوق بنشا الذرة (دقيق الذرة) بدلاً من استخدامه كوقود حيوي يقلل أيضاً من سعر الفركتوز وبالتالي يقلل من تكلفة إنتاج الوجبات السريعة، التي تشكل السبب الرئيسي لوباء السمنة، وخاصة بين الأطفال.

لا يسبب الزيت مشاكل استراتيجية وبيئية فحسب، بل يزيد أيضًا من خطر الإصابة بالسرطان ويساعد على الإصابة بانسداد الشرايين والأمراض المعدية ومرض السكري لدى الأطفال. أليس هذا كافيا؟

-
وولسي هو رئيس شركة وولسي بارتنرز والرئيس السابق لوكالة المخابرات المركزية.

تطور

رؤية جديدة لأصل الإنسان / ليزلي آيلو

منذ سنوات، اعتمد الباحثون في تطور النوع البشري على العظام المتحجرة وبقايا الثقافات القديمة، بالإضافة إلى بيولوجيا وسلوك البشر والقردة الذين يعيشون اليوم، في محاولتهم إعادة بناء الماضي. إن تحديد تسلسل الجينوم لأقرب أقربائنا، إنسان النياندرتال، والذي تم الانتهاء منه في مايو 2010، يفتح نافذة جديدة على عصور ما قبل التاريخ لنا جميعا.

والآن بعد أن أصبح لدى العلماء الجينوم البشري وجينوم النياندرتال في أيديهم، يمكنهم ليس فقط دراسة المظاهر الجسدية الخارجية للتغيرات التطورية، والتغيرات التي خلدت في العظام والأحجار، ولكن أيضًا المعلومات الوراثية نفسها، التي تشفر هذه السمات. وبهذه الطريقة سوف نتعلم ما الذي يميزنا بالضبط عن المخلوقات الأخرى من الناحية الجينية وكيف ومتى تطورت هذه الخصائص المميزة. ستؤدي هذه الفهمات إلى وصف تفصيلي لتطور الجنس البشري، أكثر تفصيلاً مما تخيله معظم علماء الحفريات حتى سنوات قليلة مضت، قبل أن يطور علم الوراثة التكنولوجيا التي تجعل من الممكن تجميع جينوم إنسان منقرض منذ زمن طويل. صِنف.

ومن خلال مقارنة تسلسل إنسان النياندرتال بتسلسلات الإنسان المعاصر، اكتشف سفانتي فابو وزملاؤه من معهد ماكس بلانك للأنثروبولوجيا التطورية في لايبزيغ بألمانيا 200 منطقة في الجينوم البشري الحديث خضعت لتطور تكيفي منذ الانقسام بين الأنواع. وفي شرائح الحمض النووي هذه، التي تشمل الجينات المرتبطة بعملية التمثيل الغذائي والتطور المعرفي وتطور الهيكل العظمي، يكمن السر الذي يميز الإنسان عن الأنواع الأخرى. ولا يعرف علماء الوراثة حتى الآن مدى تأثير التغييرات المتأخرة على وظائف تلك المناطق من الجينوم، ولكن عاجلاً أم آجلاً سيتم الكشف عن هذه الارتباطات.

يعد مجال بحثي، وهو التمثيل الغذائي والتنظيم الحراري، أحد المجالات العديدة التي يمكن إثراؤها بمجموعة البيانات الجديدة هذه. عاش إنسان النياندرتال في ظروف باردة في أوروبا خلال العصر الجليدي. لقد تساءل العديد من الباحثين عما إذا كانوا بفضل التكيف الفسيولوجي قادرين على الحفاظ على حرارة أجسامهم دون الحاجة إلى الكثير من الملابس. وبمجرد أن يفهم العلماء علم الوراثة الخاص بالتنظيم الحراري، يمكننا البحث عن أدلة على هذا التكيف. ويتكهن العديد من علماء الأنثروبولوجيا بأن الإنسان الحديث كان قادرًا على التغلب على إنسان النياندرتال في سباق البقاء أيضًا لأن استخدامه للطاقة كان أفضل. ميزة تعطي ميزة عندما تكون الموارد مؤقتة أو نادرة. يقدم جينوم النياندرتال طريقة جديدة لاختبار هذه الفرضية. كما سيساعدنا على فهم سبب امتلاك الإنسان الحديث لهيكل عظمي أخف وجمجمة مختلفة عن إنسان النياندرتال، وما إذا كنا بالفعل أكثر تطورًا من أقاربنا ذوي الأدمغة الكبيرة من الناحية المعرفية، كما يدعي بعض الباحثين.
قد توفر جينومات الأنواع البشرية المنقرضة الأخرى المزيد من الأدلة. يقوم فريق بابو من الباحثين الآن بتحديد تسلسل قاعدة الحمض النووي من عظمة إصبع عمرها 30 إلى 50 ألف عام وجدت في كهف دينيسوفا في جبال ألتاي في سيبيريا. من الممكن أن يكون هذا نوعًا جديدًا على العلم. وقد يشير هذا أيضًا إلى أن هجرة الأنواع البشرية القديمة من إفريقيا إلى أوروبا وآسيا كانت أوسع مما كان يُعتقد سابقًا. وفي الوقت نفسه الذي تنضم فيه مجموعات بحثية جديدة إلى مشروع تحديد تسلسلات الحمض النووي البشري القديم وتحليلها، فإن اكتشافات علم الوراثة القديمة ستشكل بالتأكيد فهمنا لرحلة التطور البشري لعقود قادمة.

-
أييلو هو رئيس "مؤسسة فينر-جرين للأبحاث الأنثروبولوجية" في نيويورك.

علم الجينوم

الطب الشخصي الخاص بي / جورج تشيرش

منذ عام 2003، عندما اكتمل مشروع الجينوم البشري رسميًا بعد استثمار قدره 3 مليارات دولار، انخفضت تكلفة تحديد تسلسل الجينوم البشري مليون مرة. أصبحت تكنولوجيا تنشيط الجينات وإدارتها متاحة للغاية. لذلك، هناك الآن انتشار للنشاط العفوي في عالم الأحياء، على غرار بداية الثمانينيات من القرن العشرين، عندما كان جميع أنواع "المهووسين"، الذين علموا أنفسهم إلى حد كبير، يجلسون في غرفهم ويعملون بجد حتى جلب لنا عصر الكمبيوتر الشخصي.

وأثناء عملية إضفاء الطابع الديمقراطي على التكنولوجيا الحيوية، فإن الطب الأحادي البعد الذي عرفناه على مدى الأعوام المائة الماضية سوف يفسح المجال أمام الطب المصمم خصيصاً لكل فرد وفقاً لحجمه.

سيقوم الأطباء ببناء خطط وقائية شخصية وإجراء تشخيص شامل وفقًا للجينات والبكتيريا والمواد المسببة للحساسية والفطريات والفيروسات والجهاز المناعي لكل مريض. وكما تستفيد القرى النائية اليوم من قوة وتعقيد الإنترنت، فإنها سوف تكون أيضاً قادرة على حل المشاكل الصحية بطريقة تتناسب مع عاداتها وموقعها الجغرافي وتفاصيل المجتمع. إن دراسة مجموعات معينة من العوامل الوراثية والعوامل البيئية يمكن أن تؤدي إلى تغيير في النظام الغذائي والأدوية والسلوك وتساعدنا على العيش لفترة أطول في صحة جيدة.

سيتمكن الأطباء قريبًا من التعامل مع كل فرد كفرد فريد ومميز بفضل النظام البيئي المعقد لخدمات وبرمجيات الرعاية الصحية. سيتم استخدام الخلايا الجذعية لدينا لعلاج المشاكل المختلفة حسب الحاجة. سيتم إجراء تسلسل جينات كل شخص مرة واحدة سنويًا للتأكد من عدم ظهور خلايا سرطانية أو خلايا مناعية ذاتية أو التهابات وما إلى ذلك. سيساعد تحديد التسلسل في العثور على العلاج الأكثر فعالية في حالة ظهور أي مرض. في المستقبل، لن نعرف بيولوجيتنا فحسب، بل سنصممها أيضًا.

-
تشرش هو مدير مركز علم الوراثة الحاسوبية في كلية الطب بجامعة هارفارد.

أنشودة

الثورة الزراعية القادمة / جون راجنولد

وبما أنه من المتوقع أن يصل عدد سكان العالم إلى تسعة مليارات نسمة في منتصف هذا القرن، فإن بعض الخبراء يزعمون أن الزراعة التقليدية وحدها هي القادرة على إنتاج ما يكفي من الغذاء للجميع. ولكن إذا سلكنا هذا الطريق، فإن البيئة سوف تعاني من أضرار لا يمكن إصلاحها. ولحسن الحظ، هناك خيارات أخرى. وإذا تحولنا من الأساليب كثيفة الموارد إلى الأساليب كثيفة المعرفة، فيمكننا القضاء على الزراعة غير المستدامة والتمتع بغذاء صحي للجميع وبيئة صحية.

وتؤدي الزراعة التقليدية إلى تآكل التربة واستنزافها. ويستهلك إنتاج الأسمدة الصناعية المستخدمة فيه الكثير من الطاقة، وغالباً ما ينطوي على تلوث الممرات المائية والبحيرات والبحار، كما أن استخدام المبيدات الحشرية يعرض صحة المزارعين للخطر. يمكن لتقنيات الزراعة العضوية، سواء في المزارع العضوية المعلنة أو بالاشتراك مع الأساليب التقليدية، أن تلغي أو تقلل الحاجة إلى المواد الكيميائية. على سبيل المثال، يمكن أن تساعد زراعة الحبوب والبقوليات بالتناوب على تجديد مخزون النيتروجين في التربة وتقليل الحاجة إلى الأسمدة. ومن الممكن أيضًا إضافة محصول ثالث أو رابع للدورة، لترك المزيد من بقايا النباتات في الحقل بعد الحصاد، وتحويل الأرض إلى أراضي مرعى. ويتعين على الولايات المتحدة أن تغير إعانات الدعم الزراعية الفيدرالية، التي تكافئ في الأساس زراعة الذرة والقطن وفول الصويا والقمح والأرز، وتشجع دورات المحاصيل الأطول.

وأيضًا، للحفاظ على صحة التربة وتقليل الانجراف، يمكن للعديد من المزارعين استخدام طرق عدم الحراثة أو عدم الحراثة. وفوق كل شيء، علينا أن ننقذ. نحن نهدر ما بين 30% إلى 40% من إجمالي المواد الغذائية في البلدان النامية (حيث يتعفن الطعام ويفسد أثناء النقل بسبب الطرق المتهالكة وأنظمة التخزين غير الكافية) وفي البلدان الغنية (حيث نتخلص من الأطعمة التي لا تبدو مثالية وبقايا الطعام والأطعمة التي انتهت صلاحيتها ولكنها لا تزال صالحة للأكل).
وإذا قمنا بهذه التغييرات، فلا يزال بإمكاننا توفير 2,350 سعرة حرارية من الغذاء الصحي للشخص الواحد يوميا، كما أوصت منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة. ولتحقيق النجاح في ذلك يجب علينا تركيز الاهتمام العالمي على قضايا الغذاء والنظم البيئية والإضافة والبحث. وبطبيعة الحال، نحن بحاجة إلى الإرادة السياسية لدفع هذه الثورة الزراعية.
-
ريجانولد هو أستاذ كبير في علوم التربة في جامعة ولاية واشنطن.