البيولوجيا التخليقية.. هل يستطيع الإنسان صناعة مخلوقات حيّة قريبًا؟!

البيولوجيا التخليقية.. هل يستطيع الإنسان صناعة مخلوقات حيّة قريبًا؟!

استطاع العلماء إنشاء أول نسخة صناعية بشكل كامل من إحدى أنواع البكتيريا (pixabay)

لطالما راود العلماء حلم خلق حياة مصطنعة، فقد كتب أرسطو في القرن الرابع قبل الميلاد في كتابه "عن جيل الحيوانات"، عن جيل جديد يُبعث من الأجساد المتحللة. وظلت هذه الفكرة محصورة في كتب الخيال العلمي حتى عقدين مضيا، فبفضل جهود علماء البيولوجيا التخليقية -مجال يهدف لهندسة الكائنات الحية بطريقة عقلانية باستخدام مناهج الهندسة الوراثية- قد نتمكن من إضافة أشكال جديدة من الحياة للموجودة بالفعل.

استطاع علماء من جامعة كامبريدج إنشاء نسخة من إحدى أنواع البكتيريا، مصنعة بالكامل من حمض نووي صناعي

بكتيريا مصنعة بالكامل

استطاع مؤخرًا علماء من جامعة كامبردج بالمملكة المتحدة، إنشاء نسخة اصطناعية من بكتيريا الإي كولاي، أسماها العلماء Syn61، مصنوعة بالكامل من حمض نووي صناعي أكبر أربع مرات، وأكثر تعقيدًا من أي حمض نووي مُصنع سابقًا.

اقرأ/ي أيضًا: ماذا تعرف عن بزنس اختبارات الحمض النووي وانتهاكاته الممكنة؟

ويأمل العلماء، باستخدام هذه التقنية، أن يصمموا بكتيريا يمكنها إنتاج مواد حفازة وأدوية وبروتينات ومواد أخرى جديدة. ويُعد الحمض النووي الجديد أكبر حمض نووي مصنع من الصفر، إذ يتكون من أربعة ملايين قاعدة نووية، صنعت في شكل تسلسلات قصيرة، ثم جرى تجميعها، واستبدل الحمض النووي للبكتيريا قطعة بقطعة، نظرًا لكبر حجم الكروموسومات البكتيرية.

وجد العلماء أن البكتيريا الجديدة تنمو بمعدل أبطأ بنحو 60%، إلى جانب شكلها غير الطبيعي، لكنها في المقابل تمتاز عن بكتيريا الإي كولاي الطبيعية بمناعتها ضد الفيروسات، حيث تفتقر إلى الأدوات اللازمة لترجمة الحمض النووي الفيروسي.

لذا تشجع هذه التقنية بقية العلماء للعمل على جعل عديد الكائنات، مثل الميكروبات المستخدمة في الصناعة والنباتات والحيوانات والخلايا البشرية؛ مقاومة لجميع الفيروسات، كما يمكن أن تمنحنا دليلًا حول كيفية ظهور الشفرة الوراثية في وقت مبكر من الحياة على الأرض.

سلسلة من الخطوات الناجحة

في عام 2000، استطاع العلماء تصميم دوائر وراثية غير الطبيعية، وزرعها في الكائنات الحية الدقيقة. ونجحت هذه الدوائر بالفعل في تنفيذ وظيفتها المحددة.

وفي عام 2005، استطاع العلماء استبدال 11,515 زوجًا من قواعد الحمض النووي لفيروس الفاج، وتمكن الفيروس من القيام بوظائفه بشكل طبيعي.

بعد ذلك بعامين، نجح كريغ فينتر ومجموعته، في نقل الكروموسوم بين الكائنات الدقيقة. ثم في عام 2010، استطاع خلق جينوم اصطناعي مصنع من مليون قاعدة نووية لبكتيريا "Mycoplasma mycoides" بنجاح، من خلال سجل بالحاسب الآلي، وزرع الجينوم الناتج في بكتيريا "Mycoplasma capricolum" التي أزيل الحمض النووي الخاص بها. 

وبالفعل استطاعت البكتريا المصنعة التكاثر لمليارات المرات، حتى وصفها فينتر بأنها البكتيريا الأولى يكون والداها الحاسب الآلي! وأطلق على البكتيريا المحوّلة اسم "Synthia". وقد تطلب الأمر 20 عالمًا على مدار 10 سنوات وبتكلفة تقدر بـ40 مليون دولار.

وفي طفرة هي الأولى من نوعها، تمكن فلويد رومسبيرج، في عام 2014، من إنشاء حمض نووي اصطناعي، يحتوي على أحماض أمينية غير النيوكليوتيدات الأربعة التي تُكوّن حمضنا النووي، وهي: الأدينين والسيتوزين والجوانين والثايمين وتمثلها أحرف A C G T على الترتيب. 

وعليه استطاع توسيع الأبجدية الوراثية الطبيعية للحمض النووي، بإنشاء سلالة جديدة من بكتيريا الإشريكية القولونية، تحتوي على اثنين من النيوكليوتيدات الإضافية وهما X Y، وزيادة عدد الأحماض الأمينية المعروفة من 20 إلى 172. ويمكن أن تحمل هذه الأشكال الجديدة من الحياة سمات غير الطبيعية وغير موجودة في أي مكان آخر في الطبيعة

وكان هدف روميسبيرغ من خلق هذه الأبجدية الموسعة، هو استخدامها في إنشاء أنواع جديدة من البروتينات، التي يمكن أن تساعدنا في إيجاد طرق أكثر فاعلية لمكافحة الأمراض، فالبروتينات التي تستخدم في صناعة الأدوية يتم التخلص منها في الكلى بسرعة شديدة، ولإبقاء هذه البروتينات داخل الجسم يجب أن ترتبط بدهون واقية.

وشهد عام 2016، إنجازًا مهمًا في تطور الحياة الاصطناعية، فقد تمكن كريغ فينتر وفريقه من ابتكار شكل حيوي أسموه "JCVI-syn3.0" يتكون محتواه الجيني من 473 جينًا فحسب، استطاع العلماء من خلاله دراسة عمل الجينات الفردية، لكن ظل نحو الثلث لغزًا عجز العلماء عن معرفة وظائفه.

كما شهدنا تطورات في تقنية كريسبر، وهي أداة لتحرير الجينات، تسمح باستبدال أو إضافة تسلسل معين من الحمض النووي في مواقع مختارة من الجينوم.

أشكال جديدة من الحياة.. هل تطال البشر؟

تشير هذه الاكتشافات وغيرها، إلى أن إنشاء عدد كبير من أشكال الحياة وحيدة الخلية، هو أمر محتمل في المستقبل القريب، وذلك باستخدام جينات معدلة صناعيًا، من أجل تصحيح العيوب الوراثية أو لإضافة ميزات جديدة، فقد صار ممكنًا على سبيل المثال تصميم أشكال بكتيرية يمكنها استقلاب الملوثات أو إنتاج مواد معينة.

الهندسة الوراثية

كما يمكن أن يتم إنشاء أشكال حياة جديدة لم تكن موجودة أبدًا في الطبيعية، وقد يصل الأمر إلى تطوير أشكال الحياة الأرضية، بما فيها الإنسان، بحيث يصبح قادرًا مثلًا على الحياة في الفضاء، أو ربما أبعد من ذلك! الأمر الذي قد يثير في مجمله قضايا شائكة حول كيفية رؤيتنا لأنفسنا.

فمن جانب سنحتاج لبدء نقاش جدي حول ما إذا كان البشر المتطورون اصطناعيًا هم مستقبلنا، وما إذا كان يجب علينا وضع حد لهذه التجارب قبل أن يفوت الأوان.

لكن على الجانب الآخر، ما زال على العلم أن يقطع أشواطًا كبيرة قبل أن يستطيع إنشاء كائنات متعددة الخلايا قادرة على التكاثر الجنسي. كما سيستغرق الأمر عقودًا قبل أن تساعدنا مثل هذه الأبحاث في ابتكار أنواع جديدة من المواد البيولوجية، وإيجاد طرق أكثر فاعلية لعلاج الأمراض المختلفة.

هل يلعب العلماء دور الإله؟!

يرى كثيرون أن هذه الإنجازات تعد علامات علمية فارقة، بينما يعترض آخرون، بما في ذلك بعض الجماعات الدينية، على إجراء مثل هذه التجارب، ويرون أن هؤلاء العلماء يلعبون دور الإله، كما يرون أن الفوائد المتوقعة من هذه التقنية مبالغ فيها، على حد قولهم.

كما يخاف هؤلاء من احتمالية انتشار أشكال الحياة المصطنعة خارج المختبر، ما قد يسبب فوضى قد تتجاوز البيئة إلى كافة مناحي الحياة، أو ربما تتحول إلى أسلحة بيولوجية. لذا فهم يرون أن ضررها أكبر من نفعها.

لكن روميسبيرغ يعتقد أن هذه المخاوف لا أساس لها من الصحة، وسيناريو فيلم جوراسيك بارك لا يمكن أن يتكرر، ولا يمكن لهذه البكتيريا الهروب، ففي الحمض النووي الطبيعي تنجذب أزواج النيوكليوتيدات مع بعضها البعض من خلال ترابط ذرات الهيدروجين، في حين تستخدم القواعد الجديدة روابط مختلفة، ما يعني أن أزواج القواعد الجديدة X Y لا يمكنها أن تكون روابط مع القواعد الطبيعية عن طريق الصدفة، كما أن الخلايا لا تمتلك القدرة على تصنيع قواعد X Y  بمفردها، ما يعني أنها لن تكون قادرة على النجاة خارج أسوار المختبر.

هل تغزو الميكروبات المصنعة العالم؟

يرى بعض العلماء أن الفوائد المحتملة لهذه الأبحاث تبرر مزيدًا من التقدم واتخاذ خطوات أكبر فيها. وإن كان هناك احتمالية حدوث ضرر، فهناك منفعة هائلة ستعود على المجتمع. ويأملون في النهاية تصميم خلايا بكتيرية تنتج الأدوية والوقود وتمتص غازات الدفيئة، وعكس بعض الأضرار التي لحقت بالبيئة، مثل التخلص من آثار النفط.

الهندسة الوراثية

ويتعاون فنتر وزملاؤه مع شركات الأدوية والطاقة من أجل تصميم وتطوير كروموسومات للبكتيريا، تنتج أنواع مفيدة من الوقود ولقاحات جديدة، وهو الأمر الذي قوبل بالنقد، واتهم البعض فنتر بأنه يحاول استثمار الأموال في تقنيته، والالتفاف حول اللوائح التي من شأنها تقييد استخدامها، وأن هناك بالفعل كثير من التقنيات البسيطة والرخيصة والقوية للهندسة الوراثية، التي يمكن استخدامها للتخلص من التلوث أو إنتاج العقاقير، ودعوا لضرورة وضع معايير جديدة لتقييم السلامة لهذا النوع من الأبحاث، والحماية الجذرية، ومن سوء الاستخدام سواء عسكريًا أو إرهابيًا؛ فمن الممكن استخدام هذه الكائنات في المستقبل لخلق أقوى أسلحة بيولوجية يمكن تخيلها.

إلا أن فنتر يؤكد أنه في حالة هروب البكتيريا، فيمكن تتبعها عن طريق علامات مائية مكتوبة في الحمض النووي الخاص بها، لتعريفها على أنها كائن اصطناعي، والمساعدة على تتبع نسلها مرة أخرى إلى منشئها.

علاوة على ذلك، تستخدم كثير من الشركات، الميكروبات المُهندسة وراثيًا لصنع أدوية، مثل الإنسولين، أو المواد الكيميائية المفيدة، مثل إنزيمات المنظفات، فإذا أصاب تفشي فيروسي صهاريج التخمير، قد تكون النتائج كارثية، إلا أن الميكروبات المصنعة من حمض نووي مخلق، قد تكون منيعة ضد هذه الهجمات. كما يمكن برمجة الخلايا المعاد هندستها حتى لا تعمل جيناتها إذا هربت إلى بيئات أخرى، أي بإيجاد شيء أشبه بجدار ناري وراثي.

من الممكن قريبًا إنشاء أشكال جديدة من الحياة لم تكن موجودة من قبل، أو تطوير أشكال حالية بما فيها الإنسان نفسه!

فهل يحين الوقت الذي يستطيع فيه العلماء تطوير حياة اصطناعية متعددة الخلايا؟ ربما، لكن المؤكد أننا بحاجة لمناقشة التحديات الأخلاقية والفلسفية التي تطرحها هذه الإمكانية.

 

اقرأ/ي أيضًا:

هندسة الطبيعة البشرية.. تاريخ وتلاعب

هل يمكن للبشر أن يعيشوا للأبد؟