نُشرت بالأمس أخبار في جميع وسائل الإعلام: نجح العلماء في إنشاء بكتيريا صناعية! ولكن ماذا فعلوا حقا هناك؟ وكيف؟ و لماذا؟ وبالطبع - من سيجلب المال؟
لنبدأ بالسؤال الأخير. رجل الأعمال الذي يقود مشروع البكتيريا الاصطناعية هو الدكتور كريج فينتر، عالم الأحياء من خلال التدريب وأحد الأشخاص الذين يحب الجميع كرههم - لكنه يوافق على أنه بدونهم لن يتحرك شيء. إنه رجل أعمال لا يرحم، وقد أثبت أن لديه خبرة جيدة في العمل عندما بدأ مشروعًا منافسًا لـ "مشروع الجينوم البشري". فقد تمكنت الشركة التي أسسها، سيليرا جينوميكس، من تحديد تسلسل الجينوم البشري بالكامل لخمسة أشخاص في غضون عامين ــ وهو إنجاز ضخم مقارنة بالمختبرات العامة التي أكملت العمل في عشر سنوات. باختصار، يعرف كيف يحرك الأشياء. بالمناسبة، أحد هؤلاء الأشخاص الخمسة الذين تم فك شيفرتهم الجينية بالكامل هو فينتر نفسه. ومن هذا نعرف اليوم أنه معرض لخطر متزايد للسلوك المعادي للمجتمع ومرض الزهايمر وشمع الأذن الرطب. هكذا هو الأمر، لا يوجد إنسان كامل.
بعد أن انتهى من تسلسل الشفرة الوراثية البشرية، بدأ فنتر مشروعًا جديدًا: إنشاء بكتيريا صناعية. ماذا يعني ذلك في الواقع؟ وعلى عكس ما يعتقده العديد من الناس، فإن معنى كلمة "اصطناعي" لا يعني أخذ جزيء تلو الآخر وجمعها معًا بالطريقة الصحيحة حتى تحصل على بكتيريا جديدة. ولا تزال التكنولوجيا التي لدينا بعيدة عن تحقيق مثل هذا الإنجاز بسنوات ضوئية. لقد فعل فينتر شيئًا مختلفًا تمامًا، ولكنه فعال جدًا: فقد استخدم جسم بكتيريا من نوع واحد، وحقن الحمض النووي الاصطناعي فيه، وبالتالي نفخ فيه حياة جديدة.
يبدو معقدا؟ حسنًا، لنبدأ من البداية.
ولكل بكتيريا شفرتها الجينية الخاصة، والتي تحتوي على تعليمات التشغيل الخاصة بتلك البكتيريا. يختلف الرمز الجيني من بكتيريا إلى أخرى، وهذا أيضًا هو السبب وراء اختلاف البكتيريا عن بعضها البعض - عدوانية أو غير ضارة، مقاومة للمضادات الحيوية أو ميتة في هواء الغرفة، أو تحلل الزيت أو تحلل الأنسجة البشرية. يكمن الاختلاف بشكل رئيسي في الجينات الموجودة في الشفرة الوراثية. يحتوي كل جين على تعليمات لخاصية مختلفة للبكتيريا.
منذ السبعينيات، انخرط العلماء في الهندسة الوراثية للبكتيريا بشكل محدود للغاية. وكجزء من هذه الهندسة الوراثية، فإنهم عادة ما يكونون قادرين على تغيير جين واحد أو اثنين أو ثلاثة جينات في البكتيريا، وبالتالي منحها خصائص جديدة - أو إزالة الخصائص الموجودة. وبهذه الطريقة، على سبيل المثال، يتم إنشاء البكتيريا التي تفرز الأنسولين البشري. أما اليوم، فتتم زراعة هذه البكتيريا في خزانات، وينتج منها الأنسولين الذي يحقنه مرضى السكري بأنفسهم للبقاء على قيد الحياة.
حتى الآن كل شيء على ما يرام، لكننا مازلنا غير قادرين على الاستفادة حتى من جزء صغير من قدرة البكتيريا. هناك بكتيريا يمكنها تفكيك النفط، على سبيل المثال، ويمكننا استخدامها للتخلص من الانسكابات النفطية في البحر وعلى الأرض. يمكن للبكتيريا الأخرى إنتاج الوقود الحيوي. البكتيريا التي تحمل الأوامر الصحيحة سوف تكون قادرة يومًا ما على العيش داخل أمعائنا، وإنتاج مضادات حيوية محددة بمجرد شعورها بغزو الجهاز الهضمي. مستقبل واعد، أليس كذلك؟ حسنًا، نعم، ولكن فقط إذا افترضت أن هذه البكتيريا لا يمكنها فعل أي شيء غير متوقع. إنها ليست فكرة ذكية إدخال البكتيريا إلى الأمعاء عندما تحتوي على عدة مئات من الجينات الأخرى التي لا نعرف عنها شيئًا ونصف، وقد تسمح تلك الجينات للبكتيريا بالتكاثر بشكل لا يمكن السيطرة عليه وإغراق الجسم... أو إزالة كل الزيت في العالم... أو إنتاج الوقود الحيوي أيضًا من نباتات مخصصة لإطعام العالم الثالث باختصار، الطريقة الوحيدة التي يمكننا من خلالها التأكد من وجود هذه البكتيريا هي أن نعرف بالضبط الجينات التي تحتوي عليها. ومن الناحية المثالية، فإنها ستحتوي فقط على الجينات الأساسية التي تحتاجها للبقاء على قيد الحياة وأداء وظيفتها. وربما تتكاثر أيضًا قليلاً، ولكن تحت السيطرة فقط. ولكن من أجل إنتاج مثل هذه البكتيريا، علينا عمليا هندسة شفرتها الوراثية بالكامل من البداية إلى النهاية.
وهنا يأتي دور كريج فينتر في الصورة. قام فنتر بمسح كامل الشفرة الوراثية لبكتيريا تُسمى Mycoplasma mycoides، وأعاد تكوينها صناعيًا. وهذه ليست مهمة بسيطة على الإطلاق، لأن طول الشفرة الوراثية لتلك البكتيريا يبلغ مليون قاعدة: مليون "حرف" يشكل تسلسل الشفرة. قام فينتر بتجميع كل المليون قاعدة بالترتيب الصحيح، ثم أدخل التسلسل بأكمله كما هو في جسم بكتيريا من نوع آخر، Mycoplasma capricoloum، والتي تم استخراج الشفرة الوراثية الأصلية منها. النتيجة: جسم بكتيريا من النوع أ، يحتوي على تعليمات التشغيل الخاصة ببكتيريا من النوع ب. والآن حدثت القيامة الحقيقية. دخلت الشفرة الوراثية حيز التنفيذ، وتمت ترجمة الجينات الموجودة فيها إلى بروتينات وعادت البكتيريا إلى الحياة، وهبت جميع علامات البكتيريا B - وهذا هو أن سونتر أنشأ الكود الوراثي الخاص به بشكل مصطنع.
هل يمكن تعريف هذا البحث بأنه خلق الحياة الاصطناعية؟ لست متأكد. ومن ناحية أخرى، فإن الاختراق الحالي أقرب بكثير إلى تعريف الحياة الاصطناعية من أي نجاح آخر حتى الآن. ولكن بعيدًا عن الشعرية والعاطفة البروميثية ("وكنت مثل الله")، فإن نجاح البحث يوفر تلميحات جميلة حول مستقبل البحث والتطوير في مجال التكنولوجيا الحيوية. يستطيع فنتر بالفعل إنتاج بكتيريا ذات شفرة وراثية كاملة من اختياره. فهو سيختار الجينات التي سيضعها في البكتيريا، وأي الجينات سيتركها. وهذه القدرة، التي لا تزال في بداياتها حاليًا، ستؤدي في المستقبل إلى تخليق بكتيريا ستكون قادرة على معالجة تلوث الهواء وتحويله إلى أكسجين وماء وثاني أكسيد الكربون. يمكن أن تعمل بكتيريا فنتر كغواصات صغيرة جدًا تبحر عبر مجرى الدم وتراقب حالة الجسم. وسوف تحتوي على ذكريات في شفرتها الجينية، وستكون بمثابة أجهزة كمبيوتر صغيرة وتولد الطاقة والكهرباء. ونعم، سيتم استخدامها أيضًا باعتبارها أكثر أسلحة الحرب رعبًا التي سنتعرض لها على الإطلاق: أسلحة يمكن أن تمحو كل أشكال الحياة على الأرض، إذا لم يتم تصميمها بشكل صحيح.
هذا هو مستقبل كريج فينتر. هذا هو مستقبلنا.
تعليقات 24
مجد لك على الشرح الواضح حتى للناس العاديين! 🙂 بعد نجاح التخنيون، أنظر إلى ما حدث وهو واضح جدًا هنا.
غطرسة العلماء.. كارثة.
لا أفهم العلم:
هناك أناس لا يفهمون العلم ببساطة، وهناك من لا يفهمونه لأنهم لا يريدون أن يفهموا.
وأعتقد أنك من بين هؤلاء.
أقترح على هؤلاء أن يتخلوا ببساطة عن كل إنجازات العلم ويعودوا للعيش في الغابة.
ليس لدي أي فكرة عن العلم ولكننا رأينا بالفعل إلى أين قادت الاختراعات المتطورة مرات عديدة. هل يعتقد أحد حقًا أنهم لن يستخدموها لإنتاج بكتيريا مرعبة لسلاح بيولوجي متقدم؟
لذا مما أفهمه هو أن نبدأ بالجينوم الكامل لبكتيريا واحدة ثم نفهم ببطء أي جين أو تسلسل يفعل ما فيه للوصول إلى التسلسل الأساسي الذي لا يزال يعمل. ثم لدينا خيار إضافة أو إزالة الجينات التي ستجعلها تفعل أي شيء نريده بالفعل، وبعد أن نجحنا في فعل ذلك على الجرثومة، الذي يمنعنا من إجراء تبادل على جميع الخلايا في الإنسان بمساعدة الجراثيم .
مستقبلية بعض الشيء أليس كذلك؟
اللعب بالله هو عبارة مبتذلة خطيرة لا معنى لها
بالضبط ما فكرت به عندما قرأت الفقرة الأخيرة (مع التركيز على ما لا معنى له).
اتضح أنني لست الوحيد:
http://www.prospectmagazine.co.uk/2010/05/playing-god-is-a-meaningless-dangerous-cliche/
روي، أنت أحد الأصول. لا تتوقف عن الكتابة!
تخيل،
إذا وصلنا في النهاية إلى وضع يكون فيه البشر قادرين على التحكم بنسبة 100% في خصائص البكتيريا،
يمكننا هندسة بكتيريا، والتي يمكن أن تتكيف مع الحياة على كوكب آخر (المريخ على سبيل المثال)، ومن المواد الموجودة هناك، خلق بيئة تسمح بالحياة لمخلوقات أخرى أكبر. (تغيير تركيبة الغازات في الغلاف الجوي، الخ.)
إذا تم إرجاع نفس الحمض النووي إلى البكتيريا، فإنها ستعود إلى الحياة وتعمل بنفس البكتيريا التي كانت عليها من قبل.
ولأنه حصل على حمض نووي مختلف، فقد أصبح بكتيريا مختلفة.
لم افهم،
إذا أخذوا الحمض النووي وأعادوا نفس الحمض النووي مرة أخرى، فهل سيتم إحياء البكتيريا أيضًا؟ أو فقط لأنه حمض نووي مختلف. ما الذي يسبب إحياء البكتيريا؟
مارك، أنت على حق في أن الأمر مشابه تمامًا لما فعلوه مع النعجة دوللي حيث أخرجوا النواة ووضعوا نواة خلية أخرى. وهنا أيضًا، أخذوا خلية وأدخلوا فيها جينومًا جديدًا تمامًا. الإضافة هنا هي أن الجينوم الجديد تم تصنيعه صناعيا بواسطة جهاز ولم يتم أخذه من خلية موجودة. وما تم أخذه هو معلومات وليس ماديا. ولا يزال هذا يمثل تقدماً، على الأقل على المستوى الفلسفي، مما يدل على أنه من الناحية النظرية يمكننا اليوم تصنيع خلية بأكملها لأنه لا يوجد مكون واحد في الخلية لم يتم تصنيعه صناعيا. والخطوة التالية ستكون تركيب الاختلافات في الخلية. الجينوم وبعد ذلك سيكون جديدًا حقًا.
اعتقدت أن الأمر يتعلق ببناء شفرة وراثية صناعية من الصفر، وما فعله شونتر كان استنساخًا بسيطًا على نطاق أوسع بكثير مما كنا نعرفه حتى الآن
سيكون من الممكن هندسة البكتيريا أيضًا لعملية "تأريض" المريخ وربما حتى كوكب الزهرة
وبما أن المشكلة قد أثيرت بالفعل على الموقع، أحيلك إلى الرد لقد كتبت في أحد عروضه في الماضي
أوري:
مستحيل؟!
كيف أتيت إلى هذا الاستنتاج؟
بادئ ذي بدء، من المستحيل تمامًا استبدال الحمض النووي للشخص (أ) بالحمض النووي للشخص (ب).
ومن أجل القيام بذلك، عليك إزالة الحمض النووي من كل واحدة من تريليونات الخلايا واستبدالها - دون تدميرها.
وهذا في حد ذاته مستحيل.
من الممكن استبدال الحمض النووي لخلية واحدة وهذا هو الأساس العلمي لما فعلوه هنا وأيضا لفكرة الاستنساخ (حيث يتم إدخال الحمض النووي المطلوب في الخلية الواحدة التي سيتطور منها الشخص ومنها والذي سيتم نسخ الحمض النووي إلى جميع خلاياه).
ولكن حتى لو أمكن استبدال كل الحمض النووي، فإن الشخص "أ" لن يصبح الشخص "ب".
ويمكن رؤية هذا بعدة طرق.
الطريقة التجريبية الوحيدة هي النظر إلى التوائم المتطابقة ورؤية أنه على الرغم من أن لديهم نفس الحمض النووي تمامًا، إلا أنهم ليسوا نفس الشخص.
الطريقة المبنية على الاستدلال المنطقي هي أن نتذكر أن الإنسان أكثر من حمضه النووي - فهو يشمل أيضًا بنية جسمه بشكل عام - وعلى وجه الخصوص الذاكرة التي تكونت نتيجة تجاربه السابقة (على وجه الخصوص - لأن الذاكرة أيضًا محفورة في بنية الجسم وخاصة في بنية الدماغ).
إن استبدال الحمض النووي لن يحل محل بنية الجسم، وعلى وجه الخصوص، لن يحل محل الذكريات والمعرفة والمهارات.
لا يمكننا أن نعرف ما إذا كانت ستحل محل الطريقة التي نختبر بها الواقع (بما في ذلك الطريقة التي نختبر بها الذاكرة)، لكنها بالتأكيد لا تستطيع أن تنقل إلى الشخص (أ) ما تعلمه الشخص (ب) واختبره.
حسنًا، تكنولوجيا النانو مختلفة في أهدافها وحجم عملها...ولكن عندما يتعلق الأمر بسلسلة الحمض النووي...نعم يكفي 🙂
مقالة ممتازة! شكرا.
جيل دوتان:
تبدأ باختبار البرمجة أولاً، للتأكد من أن ما تنوي القيام به ممكن على الإطلاق. أنت تنوي بناء جينوم لبكتيريا، لذا من الواضح أنك ستبدأ بشيء تعرف أنه فعال (بكتيريا من الطبيعة)، للتأكد من عمليتك. والآن بعد أن أثبتت العملية فعاليتها، أصبح بإمكانه بناء الجينوم حسب الرغبة، وعندما لم ينجح ذلك، عرف أنه صمم شيئًا لا يمكن أن يعيش. لكن من الناحية النظرية لا يوجد الآن أي عائق أمام أخذ جينوم بكتيريا تحلل الزيت مثلا الموجود بالفعل، وإزالة من الجينوم كل ما يبدو غير ذي صلة، وإذا كانت الافتراضات صحيحة، فسيتم الحصول على بكتيريا ذلك كل ما يعرف كيف يفعله هو فقط تحطيم النفط. وهناك في الأعلى المسافة ليست كبيرة حقًا.
لقد قاموا للتو بنسخ ولصق (لا يعني ذلك أنني أقلل من احترامي لا سمح الله) لكنهم لم يغيروا الكود ولم يخترعوا أجزاء من الكود.
من هنا إلى ما كتبوه عن هذه البكتيريا وغيرها ذات الوظائف المختلفة والمختلفة، فإن المسافة كبيرة جدًا.
يبدو الأمر جيدًا، فقط وتيرة البناء لا تزال بطيئة جدًا... أعتقد وآمل أن تزداد الوتيرة في المستقبل وتصبح أسرع من جيل إلى جيل كما هو الحال في أجهزة الكمبيوتر وسيكون من الممكن "إنتاج" قطع غيار لـ الجسم في غضون ساعات قليلة جاهز للزرع!
إذا فهمت بشكل صحيح، يمكن للبكتيريا المهندسة، على سبيل المثال، تنظيف الأوردة المسدودة من الدهون التي تراكمت فيها على مر السنين، ولكن الأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو البكتيريا الكالفينية... التي تفعل كل شيء وفقًا للمتطلبات المحلية في الجسم بجهاز إرسال صغير ينقل إلى الكمبيوتر نوع النشاط الذي تم إجراؤه، وهو ما يسمى "تم"!
إنه لأمر مدهش كيف في الواقع السياسي والاقتصادي العالمي أن الوضع على حافة الهاوية وهم لا يعرفون ما يحدث ويتوقعون أيامًا صعبة في جميع المجالات ... ووسط كل هذه الفوضى يشرق له ضوء صغير يبشر عالم جديد في بعض المؤتمرات الصحفية... والسؤال هو ما إذا كانت هذه هي موسيقى الأيام الأخيرة من بومبي قبل أن نسمع الرعد، فالقنبلة الذرية لها الكلمة الأخيرة أم أن البشرية ستنجو بل وتتحسن!
شكرًا روي، من المثير للاهتمام بشكل خاص أن نفهم أنه لا يوجد في الواقع فرق بين تكنولوجيا النانو والهندسة الوراثية من النوع المعني
فهل من الممكن نظريا أخذ الحمض النووي من شخص وزرعه في شخص آخر؟ وفعلاً ماذا... استبدال الشخص بشخص آخر؟
مقالك المهم.
مقالة ممتازة، وأخيرا فهمت ما هو كل هذا.
مقالة عظيمة، شكرا على التوضيحات العظيمة.