البروفيسور جان ماري لين، الذي شارك في الحدث الذي أقيم على شرف 60 عامًا من العلوم في إسرائيل والذي أقيم في التخنيون الأسبوع الماضي، يتحدث عن إنشاء مواد يمكنها تنظيم نفسها على مستوى عالٍ. ويشير أيضًا إلى الاتجاه المناهض للعلم السائد في العالم: "لا يمكنك التوقف عن الرغبة في المعرفة" * المقالة الخامسة في السلسلة
"في البداية كان الانفجار الكبير، وبدأ الكون"، هكذا افتتح البروفيسور جان ماري لين محاضرته في الحدث الذي أقيم على شرف ستين عامًا من العلم والذي أقيم في التخنيون هذا الأسبوع. لين هو أحد الفائزين بجائزة نوبل الذين يحاضرون بكل رقي، وقد قاد الجمهور المبهر منذ بداية الكون إلى المستقبل المذهل الذي ينتظرنا.
"إذا نظرنا إلى ما حدث منذ الانفجار الكبير، فيبدو أن الكيمياء لم تكن موجودة من البداية. برد الكون بسرعة كبيرة، وعندما أصبح الجو باردًا بدرجة كافية اتحدت الذرات لتشكل جزيئات وبدأت الكيمياء. بدأت الجزيئات تترابط مع بعضها البعض وتشكلت مجاميع من الجزيئات المذهلة، وأخيراً تشكلت أقسام أدت إلى الخلايا البدائية. وفي عملية لا نفهمها تمامًا، لكنني متأكد من أننا سنفهمها، تم خلق الحياة كما نعرفها اليوم. لكن الحياة لم تنتهي معنا. استمروا."
"ما هو السؤال الأساسي؟ ربما ليس الأهم، بل الأكثر أساسية؟" سأل لين بحماس، وأجاب على الفور: “كيف تصبح المادة معقدة؟ كيف أصبحت المادة معقدة حتى تطور العالم البيولوجي؟ ما هي الأشكال الأعلى من المادة المركبة التي يمكن أن تتشكل أو تتطور؟
للإجابة على هذه الأسئلة، استعرض لين فكرة التنظيم الذاتي. هذه هي الطريقة التي يعمل بها الكون، وكيف خلقت الحياة والفكر أيضًا. الكيمياء هي العلم الذي يحاول فهم بنية المادة والطريقة التي يمكن بها أن تتحول من جزيء إلى آخر. وبالطبع، خذ الجزيئات واصنع منها شيئًا آخر.
وتابع لين بمراجعة العديد من الكيميائيين في التاريخ الذين أظهروا أن العناصر المختلفة تتحد لتشكل جزيئات مختلفة، وأن كل جسم - سواء كان حيًا أو جمادًا - يتكون من هذا الترتيب من الجزيئات. وشدد بشكل خاص على دور فريدريش والر في ثورة الفكر، بعد أن نجح في خلق مادة بيولوجية في المختبر - اليوريا - من مواد معدنية غير حية. كان المعنى الحقيقي للتجربة هو أنه لا يوجد فرق حقيقي بين الحي وغير الحي. ومنذ ذلك الحين قام العلماء بتركيب العديد من الجزيئات العضوية المعقدة.
"ماذا بعد؟" سأل لين بعاطفة: “لا تبدو الخلايا البشرية وكأنها كيمياء في البداية، ولكن يوجد بها الكثير من الكيمياء. تلتصق خلايا الدم البيضاء بالخلية السرطانية وتقتلها، لكن كيف تعرف أنها خلية سرطانية؟ الجواب هو أن العديد من البروتينات ترتبط بالخلايا التي تتعرف على بعضها البعض. لم يعد السؤال ما هي الجزيئات، بل ماذا يحدث عندما تجتمع معًا. وهذا هو بالفعل علم الكيمياء فوق الجزيئية.
يتعامل علم الكيمياء فوق الجزيئية، من بين أمور أخرى، مع فهم كيفية تعرف الجزيئات على بعضها البعض واتصالها ببعضها البعض بطريقة محددة، تشبه القفل والمفتاح. يمكن للكيمياء أن تحاول من خلال معالجة المادة أن تفهم كيف يمكن إنتاج مفتاح لقفل أو قفل لمفتاح.
"بمجرد أن نعرف المزيد عن التعرف على الجزيئات، يمكننا التفكير في استخدام هذا الفهم لإنشاء مادة يمكنها تنظيم نفسها في مادة ذات تعقيد أعلى." قال لين. "المثال البيولوجي البسيط هو الفيروسات، التي يتم تنظيمها من وحدات البناء. يتكون فيروس فسيفساء التبغ من 2130 وحدة فرعية من البروتين. تتفاعل هذه الوحدات الفرعية مع سطح بعضها البعض، ويمكن أن تتكيف مع بعضها البعض وتشكل تدريجيًا بنية حلزونية تشبه البرج، والتي تحيط بجزيء الحمض النووي الريبوزي (RNA) للفيروس. وعندما يتم تطويق الحمض النووي الريبوزي (RNA) بالكامل، يكون تكوين الفيروس قد اكتمل."
ويوضح لين أنه في هذه الحالة، تكون خطة الإنتاج جزيئية وتنبثق من البروتينات التي تتجمع مع بعضها البعض بسبب بنيتها. وينتج عن الارتباط البسيط بينهما - العملية فوق الجزيئية - مادة أكثر تعقيدًا. الخوارزمية هي طريقة الارتباط بين الجزيئات، وإذا قمنا بتغييرها سنحصل على مادة مختلفة.
"كل هذا يوضح أن القدرة على التحكم في التجميع الذاتي ستكون مهمة جدًا في تكنولوجيا النانو. حتى الآن، تم إنشاء جميع أجهزة الكمبيوتر والأشياء التي لدينا عن طريق تغيير الكائنات التي تتكون منها. يمكننا ضغط المزيد والمزيد من الأشياء، لكننا لا نريد الضغط. نريد التعقيد! كلما تقدمنا أكثر، كلما تمكنا من جعل المادة ترتب نفسها." وقال لين وأضاف: "إن الكمبيوتر الأكثر تعقيدا لدينا اليوم هو الذي بين آذاننا. يمكنه حتى أن يفرز نفسه ويفعل ذلك بشكل جيد. وأعتقد أنه يمكننا أن نفعل شيئًا مماثلاً في المستقبل. لا يزال هناك وقت طويل حتى ذلك الحين، ولكن - هناك مساحة أكبر في القمة."
وفقًا للين، فإن التجميع الذاتي يدور حول التخطيط. المهندس يصمم الطوب الخاص به وهم يقومون بالباقي. لكن لين أخذ التجميع الذاتي خطوة أبعد، وتساءل: "هل من الممكن إنشاء مادة مرنة بما فيه الكفاية لتختار من البيئة ما تحتاجه لبناء نفسها؟" هذا التنظيم الذاتي هو أقرب لما يحدث في العمليات البيولوجية... إذا قمت بذلك، يمكنك إنشاء مادة تشفي نفسها... ومن الممكن أيضًا إنشاء مواد بوليمرية يمكنها أن تتحلل وبالتالي العودة إلى الدورة البيئية ".
ولهذا علينا أن نجد الطرق الصحيحة لتصميم الجزيئات التي يمكن أن تتفاعل مع بعضها البعض. كيف يمكن القيام بذلك؟
إذا كنت تعرف كيف يبدو القفل، فيمكنك صنع المفتاح من خلال التخطيط مسبقًا. لكن الأمر يستغرق الكثير من الوقت، لذا هناك طريقة أخرى تتمثل في صنع ملايين الجزيئات واختبار أي منها يعمل. لكنها ليست جميلة فكريا. لذا فإن الطريقة الثالثة هي إنشاء مجموعة متنوعة من المكونات - كتل البناء الأولية - التي ستشكل المفتاح. ستتصل وحدات البناء معًا لإنشاء العديد من المفاتيح، ومن بينها يمكننا اختيار المفتاح المناسب، ومن ثم يمكننا العمل على المفتاح وتحسينه أكثر فأكثر.
واختتم لين قائلاً: "وبهذه الطريقة، من خلال الكيمياء الديناميكية القائمة على اللبنات الأساسية والاختيار، سنصل إلى تطور كيميائي قادر على التطور والتكيف مع نفسه". وحتى، يمكننا أن نقول، الداروينية."
في الدقيقة الأخيرة من محاضرته، اختار لين الإشارة إلى الاتجاه المتنامي المناهض للعلم في الدول الغربية.
"انتصر بروميثيوس على النار. لا يمكننا إعادته. عندما تسمع الناس يقولون دعونا نتوقف عن ذلك، فهذا غير ممكن. لا يمكنك التوقف عن المعرفة أو عدم معرفتها بعد الآن. طريقنا يقودنا من شجرة المعرفة إلى السيطرة على مصيرنا." الكلمات التي ترشد الإنسان هي نفسها الكلمات المنقوشة على شاهد قبر عالم الرياضيات الشهير ديفيد هيلبرت،
يجب أن نعرف،
سوف نعرف.
تعليقات 2
الحواجب:
هنا أيضًا من الصعب أن تفهم ما تحاول قوله ولكن هناك شيء واحد سأشير إليه على أي حال: عندما كتبت "شيرش" ربما كنت تقصد "الشيرش". "شيرش" هو العكس تماما
الاتجاه في التأرجح:
صحيح أن ظاهرة الاتجاه المناهض للعلم التي تدفع حقبة بأكملها لا يمكن إيقافها، ليس لديها سوى مشكلة جوهرية، وهي في عصرنا هذا تتعثر في خصائصها وعلى أساس متطلب، فتصبح في نهاية المطاف منغمسة في ذاتها. ؛ بالمناسبة، في الماضي التاريخي، تحملت البشرية الظاهرة بطريقة مختلفة، عندما أعجب الجهل البشري برسومات إعجاب بطليموس الذي أسس نظرية مركزية الأرض، وأدام الجهل حوالي ألف وستمائة عام، حتى نيكولاي (في الواقع كاهن) وصل، وبمنتهى الحذر، على فراش الموت، تجرأ على نشر كتابه.