ساخت دستگاهی جدید با توانایی ساخت شکل‌هایی از حیات به صورت کاملا مصنوعی

پیش‌تر در سال ۲۰۱۶، زیست‌شناسی به نام کریگ ونتر به دستاوردی غیرعادی رسید. او یک گونه‌ی جدید از باکتری را از مراحل اولیه در آزمایشگاه ساخته بود. باکتری‌ها در واقع ساده‌ترین فرم زندگی ژنتیکی شناخته‌شده در دنیای علم هستند و کاملا از طریق سنتز‌های شیمیایی در یک ژنوم سفارشی‌سازی‌ شده ایجاد می‌شوند.

حال این دانشمند موفق به معرفی ماشینی شده است که توانایی پرینت این اشکال سنتزی (فرم‌های ترکیبی و حالت‌هایی که طی مراحل شیمیایی ایجاد می‌شوند) از حیات را دارد. دستگاه فوق می‌تواند از طراحی ژنومی استفاده کند و به مواد مورد استفاده این پرینتر اجازه دهد بلوک‌های سازنده‌ی حیات را شکل دهند. چنین اختراعی می‌تواند ما را در کلونیزه کردن مریخ با حیات سنتزی یاری کند؛ بدون اینکه حتی لازم باشد انسان‌ها روی سیاره‌ی سرخ قدم بگذارند و اکنون به نظر می‌رسد که ایلان ماسک و ونتر دست همکاری با یکدیگر داده‌اند تا چنین ایده‌ای را عملی کنند.

این روش که از آن با تعبیر تله‌پورت زیستی هم یاد می‌شود، می‌تواند این امکان را برای دانشمندان فراهم کند که ژنوم‌های حیاتی را از کره‌ی زمین به مریخ ارسال کنند تا در آنجا، پرینترهای مخصوصی که روی مریخ کار گذاشته شده‌اند، ژنوم‌های مورد نظر را پرینت کنند و از نظر تئوری، امکان کلونیزه شدن سیاره‌ی سرخ را پس از ایجاد اشکال سنتزی حیات، فراهم کنند. ونتر در سال ۲۰۱۵ در گفتگو با زندگی‌نامه نویس خود گفت:

من فکر می‌کنم تله‌پورت زیستی چیزی است که می‌تواند به معنای واقعی کلمه، مسکونی‌سازی یا کلونیزه کردن مریخ را ممکن سازد. ایلان و من در این مورد و میزان نقشی که می‌تواند چنین طرحی ایفا کند، صحبت کرده‌ایم.

 نمونه‌ی اولیه‌ی ساخته‌شده از دستگاه جدید و جالب توجه ونتر در حال حاضر به نام تبدیل‌کننده‌ی دیجیتال به بیولوژیک یا به‌اختصار DBC خوانده می‌شود و به‌عنوان نخستین ماشینی به شمار می‌رود که توانایی دریافت دنباله‌ی ژنتیکی از طریق امواج رادیویی یا اینترنتی را دارد.

اگر بخواهیم اندکی دقیق‌تر شویم باید بگوییم دستگاه جدید توانایی ساخت چهار پایه‌ی اصلی مولکول DNA به نام‌های گوانین، تیامین، سیتوزین و آدنین را دارد. این‌ها همان اجزایی هستند که در زیست‌شناسی با چهار نماد G ،T ،C و A از آن‌ها یاد می‌شود. دستگاه می‌تواند از طریق سیستم‌های کنترل از راه دور این اجزای زیستی را بسازد. گفتنی است که پیش‌تر در مقاله‌ای مفصل به بررسی ساختار مولکول DNA و اجزای اصلی آن و شاکله‌های اصلی حیات پرداخته شده است که از این لینک در دسترس است. ونتر در گفتگو با جوردن پیرسون در پایگاه مادربورد گفت:

 دستگاه ما هم درست همانند یک پرینتر به قالب‌هایی (کاست) نیاز دارد. اما به‌جای اینکه از رنگ‌ها تغذیه کند، قالب آن از مواد شیمیایی استفاده می‌کند.

بسته‌بندی پیچیده‌ی زیستی در این سیستم همان کاری است که هر کدام از سلول‌های کوچک بدنمان انجام می‌دهند و عملکردشان به‌طور چشمگیری خوب است و این کار را در مقیاسی بسیار بسیار کوچک‌تر می‌توانند صورت دهند.

ونتر از سال‌های پیش روی این نمونه‌ی اولیه کار می‌کند؛ اما وی در یک بررسی جدید در این زمینه به تشریح مفصل مراحلی پرداخته است که با سپری کردن آن‌ها در نهایت موفق به تولید مؤلفه‌های زیستی همانند قالب‌های مولکول‌ DNA، مولکول‌های RNA، پروتئین‌ها و ذره‌های ویروسی بدون هیچ‌گونه دخالت انسان در آن مراحل شده است.

این پرینتر اخیرا موفق به ساخت ذره‌های کارکردی ویروس آنفولانزا H1N1 و گروهی از ویروس‌های باکتری‌خوار شده است که توانایی مبارزه با عفونت‌های باکتریایی را دارند.

در آینده ما احتمال شاهد ساخت موفقیت‌آمیز موادی همانند غذا، واکسن‌ها و فرم‌های ساده‌ای از باکتری‌ها باشیم و کسی چه می‌داند، شاید در آینده دورتر هم ساخت اجزای پیچیده‌تری باشیم. ونتر در سال ۲۰۱۳ در گفتگو با گاردین و در زمانی که هنوز در حال توسعه‌ی دستگاه خود بود، گفته بود:

داشتن گونه‌هایی از حیات ناشناخته‌ای که در اینجا وجود دارند و بازسازی آن شاید تخیلی به نظر برسد؛ اما از نظر بالقوه ممکن است.

 حتی اگر رؤیای ونتر در مورد ارسال و جایگذاری گروهی از این ماشین‌ها در سطح مریخ به خاطر مشکلات و محدودیت‌های موجود برای ارسال آن‌ها به ۲۰۶ میلیون کیلومتر دورتر از زمین به این زودی‌ امکان تحقق نیابد، باز هم باید اذعان کنیم که ایده‌ی ایجاد حیات از نوع سنتزی روی زمین می‌تواند از پدیده‌هایی باشد که ما به‌زودی شاهد پیشرفت‌هایی در مورد آن باشیم.

در سال ۲۰۱۶، گروه ونتر موفق به تولید گونه‌ای از باکتری‌ها در محیط آزمایشگاه شدند که تنها دارای ۴۳۷ ژن بودند. این تعداد در واقع مینیمم مقدار کد ژنتیکی است که برای پشتیبانی از حیات به شکلی که ما می‌شناسیم، لازم است.

برای اینکه مقایسه‌ای در مورد تعداد ژن‌ها داشته باشیم، باید یادآوری کنیم که کوتاه‌ترین ژنوم شناخته‌شده‌ای که در یک ارگانیزم با توانایی حفظ ساختار حیاتی خود به‌طور مستقل یافت شده، دارای ۵۲۵ ژن و متعلق به موجودی به نام Mycoplasma genitalium است.

در اوایل سال جاری میلادی هم یک تیم پژوهشی جداگانه از دانشمندان اعلام کردند که موفق به تولید نخستین کد ژنتیکی ۶ حرفی در دنیای زیست‌شناسی شده‌اند و از آن برای ساختن ارگانیزم‌های نیمه‌سنتزی شده‌اند. آن‌ها اظهار کرده بودند:

این ارگانیزم نیمه‌سنتزی متشکل از یک فرم پایدار از حیات نیمه‌سنتزی است و در واقع پایه‌های لازم برای انجام تلاش‌هایی در مورد مشتق ساختن حیات در شکل‌ها و کارکردهای جدید را فراهم می‌کند.

 اشکال جدیدی از حیات در راه‌اند؛ بیایید امیدوار باشیم که زمین و مریخ آمادگی لازم برای روبرو شدن با آن‌ها را داشته باشند.

ساختار و عملکرد ماشین ونتر در ژورنال Nature Biotechnology تشریح شده است.