قبل از آن که انسان‌ها کتاب بنویسند، ریاضی حل کنند و یا قطعات موسیقی بسازند، چرم می‌ساختند. شواهدی وجود دارد که صد‌ها هزار سال قبل شکارچیان لباس‌هایی می‌پوشیدند که از پوست حیوانات ساخته شده بود.در سال ۲۰۱۰ باستان شناسان طی حفاری در آمریکا قدیمی‌ترین کفش چرمی را که مربوط به ۳۵۰۰ سال قبل از میلاد بود کشف کردند. برای گونه‌ای که متاسفانه خز محافظت‌کننده خود را از دست داده است استفاده از پوست گاو، گوسفند و یا خوک دباغی شده پیشرفت نجاتدهنده ای بوده است، دقیقا مانند دیگر کشف‌های مهم انسانِ نخستین در طول تاریخ از جمله کشف غلات مانند گندم، اهلی کردن حیواناتی مانند جوجه‌ها و حتی تخمیر خوراکی‌ها. در هر مورد انسان مورد خامی را از طبیعت اطراف گرفته (یک گیاه، حیوان یا میکروب) و بوسیله نبوغ خود که به انسان‌ها کمک کرده است در این سیاره حکم فرما شوند، آن را تبدیل به محصول کرده است.
اگر چه طبیعت اطراف نیز محدودیت‌های خود را دارد. پوست حیوانات می‌تواند به عنوان چکمه، ژاکت و یا کیف مد روز باشد (صنعتی که سالانه ۲۰۰ بیلیون دلار ارزش دارد) اما همچنان پوست یک حیوان است: این یک مشکل غیرقابل تحمل برای شما خواهد بود اگر شما یکی از میلیون ها گیاهخوار و یا حتی صرفا کسی باشید که نسبت به پرورش بیلیون‌ها حیوان به عنوان خوراکی و لباس نگران هستید. اما این پوست حیوانات نیست که چرم را چرم می‌سازد بلکه کلاژن است! یک پروتئین سخت و فیبروزی که بیشترین ترکیب بیولوژیکی در بافت همبند حیوانات مانند پوست است. اگر راهی برای تولید کلاژن به تنهایی باشد می‌توانیم بدون آسیب به حقوق حیوانات چرم تولید کنیم.
طبقه‌بندی کلاژنها برای آنالیز کلاژن مناسب برای تولید چرم
و این دقیقا اتفاقی است که در «بروکلین آرمی ترمینال»۱ در نیویرک درحال رخ دادن است. در آنجا DNA (کد ژنتیکی که رفتار موجودات را برنامه‌ریزی می‌کند.) میکروب‌های کوچک تغییر داده می‌شود تا کلاژن را به عنوان محصول متابولیکی تولید کنند، دقیقا مانند مخمرهایی که با تولید الکل از قند جو، آبجو تولید می‌کنند. نتیجه یک کارخانه بیولوژیکی است که در آن سلول‌های اصلاح شده تکثیر می‌شوند و کلاژن فرآوری شده برداشت می‌شود. پس از مرحله‌ی دباغی چرم (از آن جایی که هیچگونه چربی یا مو حیوانی برای زدودن از کلاژن‌های تولید شده توسط میکروب وجود ندارد، نسبت به دباغی معمولِ پیشین پایدارتر است.) جنسی به دست می‌آید که از لحاظ بیولوژیکی و شیمیایی مشابه چرم سنتی است با این تفاوت که هیچ حیوانی در تولید آن آسیب ندیده است. درحقیقت این چرمِ زیست‌گیاهی حتی بهتر از چرم حیوانی است. میکروب‌ها می‌توانند سریع‌تر از زمانی که برای پرورش گاو یا گوسفند از زمان تولد لازم است کلاژن تولید کنند و کارخانه می‌تواند با همکاری شرکت‌های مد نوع جدیدی از ماده را با تغییر سلول‌ها طراحی کند.آندراس فورگاس۲ یکی از موسسین شرکت گفت:
این یک همکاری بین زیست‌شناسی و مهندسی است.ما از اعمال طبیعت الگو می‌گیریم و آن را به صورت دلخواه خود طراحی و مهندسی می‌کنیم.
آزمایش قدرت کششی نمونه چرم ساخته شده از کلاژن
این یک نوید از مهندسی زیستی است، تکنولوژی که آماده تغییر طریقه غذا خوردن، لباس پوشیدن و سوخت مورد نیاز و حتی تغییر خودمان است. دانشمندان طی دهه‌ها اساس مهندسی ژنتیک را تمرین کرده‌اند (حذف یک ژن یا جایجایی آن بین گونه‌ها ) و حتی اخیرا توانسته‌اند ژن‌ها را خوانده و ترتیب بندی کنند. اکنون محققین می‌توانند ژنوم را تغییر داده و حتی کل DNA اصلی را رونویسی کنند. این یک تسلط باور نکردنی بر کدهایی که کل زندگی روی زمین را کنترل می‌کنند (از باکتریهای ساده گرفته تا انسان‌ها) به دانشمندان می‌دهد. طبق گفته جیمز کولینز۳، مهندس زیستی، مهندسی ژنتیک مانند چراغ سبزی بود که جایگزین چراغ قرمز شد و مهندسی زیستی مدار جدیدی است که خاموش و روشن کردن این چراغ را کنترل می‌کند.
مقاله مرتبط: مهندسی ژنتیک چیست؟
از این تسلط می‌توانیم برای کنترل طبیعت به نفع خودمان استفاده کنیم و بسیاری از چالش‌های خود را حل کنیم. سلول‌ها می‌توانند برای ساخت گوشت در آزمایشگاه مهندسی شوند و نیاز به کارخانه‌های مخرب محیط‌زیست را از بین برند. باکتری‌ها می‌توانند برای تولید نفت دستکاری شوند و یک منبع تجدیدپذیر از سوخت مایع را تولید کنند. مخمرها می‌توانند برای تولید آرتی‌میزین۴ طراحی شوند، ماده ضد مالاریا که در طبیعت از منابع محدود گونه‌ای از گیاهان۵ که در حال حاضر در حال اتمام است، بدست می‌آید. دکتر درو اندی۶، بیولوژیست دانشگاه استانفورد، می‌گوید:
شرط اساسی این است که راهی برای تولید نیاز‌های انسان بدون آلوده کردن محیط اطرافش بیابیم، ما باید از مرحله زندگی روی زمین به مرحله زندگی با زمین تغییر پیدا کنیم.
اصلاح نژاد در تجارت
رشد مهندسی زیستی فقط مختص دانشمندان بلند پرواز و شرکت بروکلین نیست. در سال ۲۰۰۶ گزارش Transparency Market Research پیش بینی کرد که تجارت مهندسی زیستی از ۱.۸ بیلیون دلار در سال ۲۰۱۲ به ۱۳.۴ بیلیون دلار در سال ۲۰۱۹ رشد خواهد کرد. درسال گذشته شرکت‌های مهندسی زیستی یک بیلیون دلار سرمایه از غول های تکنولوژی شامل اریک اسمیت۷، پیتر تیِیل۸ و مارک آندرسون۹ دریافت کردند که این مقدار دو برابر سال ۲۰۱۴ بود. حتی غول‌های سوخت فسیلی جهان نیز وارد این تجارت شدند. زمان یکه شرکت «سینتتیک ژنومیکز» ۱۰ اعلام کرد پیشرفت بزرگی در مهندسی نژادهای جلبک برای تولید سوخت از طریق سوخت‌های زیستی داشته است، شرکت «اگزون موبیل» ۱۱ قراردادی به ارزش ۶۰۰ بیلیون دلار با این شرکت بست.
مزایا و نتایج واقعی مهندسی زیستی زمانی آشکار خواهد شد که دانشمندان از مرحله تقلید از طبیعت در آزمایشگاه‌ها به مرحله طراحی دوباره آن برسند. گیاهانی را تصور کنید که در حضور بمب تغییر رنگ می‌دهند یا میکروب‌هایی که رایحه گلی را منقرض شده ترشح می‌کنند. ردیفی از سلول‌ها را تصور کنید که نسبت به همه باکتری‌ها و ویروس‌ها ایمن هستند یا حتی ۳ بیلیون جفت باز DNA انسان که به طور کامل دز آزمایشگاه سنتز شده است. تمام این پروژه‌ها درحال ترقی در مراحل مختلف هستند و هدف نهایی (نوشتن کل ژنوم انسان) یک دست‌آورد مهم در علم خواهد بود و راهی برای مهندسی بدن انسان خواهد ساخت که طی آن انسان‌ها باهوشتر، سالم‌تر و قوی‌تر خواهند شد. این یکی از اهداف «GP-write»، یک پروژه بین‌المللی است که در سال ۲۰۱۶ توسط گروهی از مهندسان زیستی با هدف پیشرفت تکنولوژی برای سنتز ژنوم ارگانیسم‌های بزرگ مانند انسان، شروع به کار کرده است. اندرو هِسِل۱۲ یکی از پایه‌گذاران GP-write می‌گوید:
توانایی رونویسی ژنوم‌های بزرگ به معنی پیشرفت از انتخاب طبیعی و مصنوعی (پرورش سنتی گیاهان و حیوانات) به سمت طراحی خودخواسته است.
اگر ایده سنتز کل ژنوم انسان شما را نگران می‌کند شما تنها نیستید! حتی برخی از مهندسان ترکیبی مانند دروو اِندی۱۳ نیز از این حرکت نگران هستند. محققین GP-write شفاف سازی کرده‌اند که هیچگونه تمایلی به ساخت انسان‌های مصنوعی توسط DNA سنتز شده ندارند، بلکه کار آن‌ها محدود به سنتز سلول‌های انسانی است تا بفهمند چگونه ژنوم انسان کار می‌کند و البته اینکه چگونه عملکرد ان را بهتر کنند. اما هرگونه تلاش برای مهندسی کدهای ژنتیکی موجودات زنده، چه از لحاظ امنیت و چه پس از موفقیت، نگرانی‌های اخلاقی را در پی دارد.چه اتفاقی رخ می‌دهد اگر یک گیاه یا حیوان مهندسی شده به طبیعت فرار کند، جایی که تاثیر آن بر محیط غیرقابل پیش‌بینی خواهد بود. مهندسی سلول‌های انسانی برای از بین بردن اختلالات ژنتیکی مرگ‌بار پیشرفت مهمی محسوب می‌شود اما خط قرمز بین درمان و افزایش قدرت چگونه خواهد بود؟ جیم توماس۱۴ یکی از محققین ناظر گروه ECT می‌گوید:
ما درحال ساخت سلاح‌های قدرتمندی هستیم که معنای انسان را تغییر می‌دهند. نگرانی این است که خود شما ممکن است دچار اصلاح نژاد تجاری شوید!
البته در مشکلات اخلاقی فرض بر این است که مهندسی زیستی قادر خواهد بود ژنوم انسان را عیناً بازسازی کند که این مطلب دور از انتظار است. دانشمندان همچنان راه زیادی برای سنتز ژنوم ارگانیسم‌های ساده تک سلولی دارند بنابرین دهه‌ها طول خواهد کشید تا بتوانند بیش از ۲۰۰۰۰ ژن در ژنوم انسان را سنتز کنند و همانند تمام تکنولوژی‌هایی که از مرحله آزمایشگاهی وارد دنیای واقعی می‌شوند، مهندسی زیستی باید با محصولات سنتی معیار و موجود در بازار وارد رقابت شود. در دهه‌های گذشته راه انداز‌هایی که از ابزار‌های مختلفی برای تولید سوخت زیستی پیشرفته استفاده می‌کردند هزینه‌های گزافی را بیهوده برای شکست دادن بنزین ارزان قیمت هدر دادند. اما این اتفاق چه در آینده نزدیک رخ دهد و چه در آینده دور، علم مهندسی زیستی (توانایی خواندن و رونویسی کدهای ژنتیکی) همواره همراه با ماست و هدف آن دوباره مهندسی کردن جهان به همان شکل سابق است.
مهندسی زیستی
هر موجود زنده‌ای که در اطزاف خود میبینید، از درختی که به سمت خورشید خم شده، گنجشکی که درحال پرواز است تا انسانی که درگذر است، همه بر اساس کدهای ژنتیکی مشابهی عمل می‌کنند: بازهای نوکلئوتیدی DNA، سیتوزین(C)، گوانین(G)، آدنین(A) و تیمین(T). این زبان برنامه‌نویسی زندگی است و پایه‌های آن از زمان آغاز زندگی در بستر دریاها تغییر نیافته است. همانطور که الفبای زبان برای نوشتن جمله‌های مختلف استفاده می‌شود، DNA نیز می‌تواند ترکیب‌های متفاوتی بسازد، از ژنوم ۳میلی متری باکتری E.Coli گرفته تا ژنوم ۳۰ متری وال آبی.طبق گفته جیسون کِلیx، مهندس زیستی بوستون، DNA انسان مشابه DNA مابقی ارگانیسم‌ها در کره زمین است و این پایه و اساس مهندسی زیستی است.
زبان DNA بیلیون‌ها سال قبل نوشته شده است اما ما تنها در سال‌های اخیر قادر به خواندن آن شده‌ایم. توالی DNA (تشخیص ترتیب دقیق A،C،Tو G) ابتدا در سال ۱۹۷۰ کشف شده بود و برای سال‌ها پرزحمت و گران بود. بیش از ۱۰ سال، با هزینه تقریبا ۲.۷ بیلیون دلار، طول کشید تا دانشمندانِ پروژه ژنوم انسان، ماموریت خود را انجام دهند: اولین طرح توالی کامل ژنوم انسان.
اما با تشکر از تلاش‌های دولتی و خصوصی در پیشرفت تکنولوژی هزینه توالی یابی DNA کاهش یافته است. اکنون حدود ۱۰۰ دلار و کمی بیش از یک روز برای توالی یابی کامل ژنوم یک شخص نیاز است.
نمایش دیجیتالی از ژنوم انسان در موزه تاریخ طبیعی آمریکا در نیویورک.۱۵ آگوست۲۰۰۱
احتمالا این اتفاق برای شما آشنا باشد زیرا در طول دهه‌های گذشته اتفاق مشابهی برای قیمت و سرعت میکروچیپ‌ها رخ داده است، دقیقا همانطور که یکی از پایه‌گذاران شرکت «Intel»، گوردون مور۱۵، در قانونی که به نام اوست پیش‌بینی کرده بود. همانطور که میکروچیپ‌ها سریع‌تر و ارزان‌تر می‌شدند انقلاب کامپیوترها از پردازنده مرکزی به اندازه اتاق تا ظهور تلفن همراه رخ داد.به همیم ترتیب ارزان شدن توالی یابی DNA و افزایش امکان سنتز آن انقلابی در مهندسی زیستی را امکان پذیر می‌کند.راب کارلسون۱۶، مدیر متصدی شرکت بیو‌اکونومی کپیتال می‌گوید:
این صرفا به معنی افزایش توانایی ما در توالی یابی DNA نیست بلکه هزینه‌ها نیز نسبت به ۱۵ تا ۲۰ سال گذشته بسیار کاهش یافته است.پیشرفت‌ها حتی سریع‌تر از قانون «مور» بودند.
طبق گفته‌ی دروو اندی، یکی از افرادی که بیش از یک دهه پیش به شروع این حرکت کمک کرده است، مهندسی زیستی به معنای درک فرآیند آشفته زندگی در مرحله سلولی و فراتر از آن پروسه مهندسی این فرآیند است. اندی می‌گوید ما نمی‌دانیم طریقه عملکرد چیست اما انسان با تجربه کردن یاد می‌گیرد.
میان مهندسان زیستی شعاری از فیزیکدان بزرگ ریچارد فِیمن۱۷ وجود دارد: «تا زمانیکه چیزی را نسازی به درستی آن را درک نمی‌کنی».۱۸برای مهندسان زیستی این عبارت به این معناست که فرآیند ویرایش و نوشتن DNA (مهندسی زیستی) برای درک طریقه عملکرد DNA ضروری است. براین اساس در تلاش برای درک معنای واقعی کلمات در ژنتیک زندگی، دانشمندان به جای رونوشت از DNAهای موجود (اتفاقی که در همانندسازی رخ می‌دهد) سعی کرده‌اند با شروع از ساده‌ترین ارگانیسم‌ها کل ژن را به صورت مصنوعی نوشته و پرینت کنند (سنتز ژنوم). اولین موفقیت در سال ۲۰۱۰ حاصل شد، زمانی که ژنتیک‌دان کریک وِنترX (که به پروژه ژنوم انسان کمک کرده است) و همکاران او از طریق نوشتن کل ژنوم باکتری کوچکی به نام «Mycoplasma mycoides» و تزریق آن به سلول خالی باکتری دیگر، اولین سلول سنتز شده را ساختند. آن‌ها سلول را «Synthia» نامگذاری کردند.
این پیشرفت قابل توجهی بود اما ونتر و تیم او در سال ۲۰۱۶ با شکستن دقیق ژنوم Synthia تا جایی که به حداقل مقدار ژنوم لازم برای زنده ماندن برسند، موفقیت دیگری را بدست آوردند. با محدود کردن زندگی به پایه‌های اولیه آن دانشمندان توانستند عملکرد هر ژن را کشف کنند. سوفیا روست ۱۹، تاریخ‌شناس علم در دانشگاه هاروارد و نویسنده کتاب «زندگی چگونه ساخته شده است»۲۰ ، می‌گوید:
هدف این است که با ساده سازی و ازبین بردن پیچیدگی مطلب بتوانیم شروع به مهندسی ژن کنیم.
آن چنان که مشخص شده حتی ژنوم ساده‌ترین باکتری پیچیده‌تر از آن است که دانشمندان انتظار داشتند. از ۴۷۳ ژن موجود در سلول سنتز شده ونتر عملکرد ۱۴۹ ژن کاملا نامعلوم است.
این سومین مطلب است که بر راه طولانی دانشمندان قبل از اینکه بتوانند ادعا کنند که کدهای ژنتیکی را که اکنون می‌توانیم به سادگی توالی‌یابی کنیم درک کرده‌اند، تاکید دارد چه برسد به آنکه بتوانیم ژنوم ارگانیسم بزرگتر و پیچیده‌تر را سنتز کنیم. این مطلب سخن دیگری از فیمن را یادآور می‌شود: «تفاوت بین دانستن نام یک چیز و شناختن آن بسیار است».
ویرایش کتاب زندگی
برای شناخت واقعی دانشمندان باید مقدار عظیمی از اطلاعات ژنتیکی را توالی یابی، سنتز و برنامه‌ریزی کنند.با طراحی یک ارگانیسم و ساخت آن (از طریق سنتز DNA یا از طریق ابزار تغییر ژن مانند CRISPR) و آزمایش آن در آزمایشگاه می‌توانیم امیدوار به یادگیری از این تجربه باشیم.و سپس باید این عمل را طی چرخه ای به نام «طراحی- ساخت – آزمایش- یادگیری» بارها تکرار کنیم.برای مثال در سنتز سلول ونتر، دانشمندان هربار ژنی را کاهش یا افزایش می‌دادند تا عملکرد ارگانیسم را پس از این تغییر مشاهده کنند.اگر باکتری سنتز شده می‌مرد این نشانه خوبی بود که ژن موردنظر مهم است.نانسی کِلی۲۱، یکی از موسسین GP-write این فرآیند را قلب مهندسی زیستی عنوان می‌کند.
تنها راه یادگیری انجام هرچه سریع‌تر طراحی، ساخت و آزمایش است. برنامه‌نویسی کامپیوتر را تصور کنید که در آن چرخه مشابه‌ای درحال پیشرفت است. زمانی که تام نایت۲۲، یکی از موسسین شرکت «گینکو بیوورکز»۲۳ در حال کمک به ساخت اینترنت در MIT در سال‌های ۱۹۶۰ بود، روی کامپیوترهایی به اندازه یخچال برنامه‌نویسی می‌کرد که دسته‌های آن باید روی کارتهای فشرده شده به صورت دستی وارد سیستم می‌شدند. این عمل دقیقاً مانند برنامه‌نویسی زیستی تا قبل از سال‌های اخیر، آهسته و پرزحمت بود. کِلی می‌گوید:
ما کل بعد از ظهر را برای جهش‌زایی از طریق کنترل دستیِ تبدیل A به T در ژنوم باکتری صرف می‌کردیم. مانند این که بخواهیم در کامپیوتر کل بعد از ظهر را صرف تغییر یک بیت از صفر به یک کنیم.
طبق گفته کِلی امروز کامپیوترها به اندازه‌ای پرسرعت شده‌اند که شخص می‌تواند در یک بعد از ظهر محصول جدیدی را در فیسبوک تولید کند.ما هرگز در زیست‌شناسی قادر نخواهیم بود به سرعت کامپیوتر برنامه‌نویسی کنیم (زیرا کامپیوتر تنها از کدها ساخته شده درحالی که زیست‌شناسی پیچیده‌تر است) اما سرعت خود را افزایش خواهیم داد. اِندی می‌گوید در سال ۲۰۰۲ و ۲۰۰۳ هزینه فشار دادن یک دکمه برای سنتز یک حرف از DNA چهار دلار بود. اما اکنون طبق گفته امیلی لپروست۲۴ شرکت او یک جفت باز DNA را که برای ساخت مارپیچ DNA لازم است به قیمت ۴ سنت سنتز می‌کند.
در چرخه طراحی- ساخت – آزمایش- یادگیری مهندسی زیستی، شرکت «تویست»۲۵ منابع لازم برای چرخه را فراهم می‌کند. آزمایشگاه‌ها و شرکت‌ها دستورهای لازم را از طریق ژن‌های مشخص به شرکت تویست می‌فرستند و شرکت مرحله سنتز و پرینت ملکولهای کوچک DNA را روی سیلیکون انجام می‌دهد. زمان چرخه هفته‌ها طول می‌کشد، هرچقدر شرکت‌های سنتز DNA پیشرفت کنند این زمان کوتاه‌تر خواهد شد. زمانی که محدودیت‌های هزینه و زمان از بین بروند تنها مسئله مهم ابتکار دانشمندان است زیرا قادر خواهند بود ایده‌های خود را به راحتی و سریعا آزمایش کنند. دقیقا همانطور که ظهور اینترنت در سال ۱۹۹۰ موجب پیشرفت‌های بسیاری شد (پیشرفت‌هایی مانند گوگل و آمازون که اکنون پایه‌های اقتصاد جهانی هستند)، تجاری سازی تکنولوژی سنتز DNA موجب تولید یک صنعت جدید خواهد بود. استیو جابز، بنیان گذار شرکت اپل، اندکی پیش از مرگش در اثر سرطان گفت:
به نظر من بزرگترین نوآوری قرن ۲۱ تقاطع تکنولوژی و زیست‌شناسی خواهد بود.عصر جدیدی در حال ظهور است.
بسیاری از سرمایه گذاران و شرکت‌ها متقاعد شده‌اند که مهندسی زیستی انقلابی در پایه و اساس روش زندگی و تجارت ما خواهد بود. تکنولوژیست‌های شرکت‌هایی مانند مایکروسافت معتقدند DNA می‌تواند جایگزین سیلیکون در هارد دیسک برای ذخیره اطلاعات شود. زیرا که کد ژنتیکی برای ذخیره و انتقال اطلاعات است (اطلاعات روش زندگی یک موجود زنده). DNA واسطه‌ی بسیار متراکمی برای ذخیره اطلاعات است و برخلاف واسطه‌های موجود خطر منسوخ شدن آن وجود ندارد؛ زیرا که میلیون‌ها سال است که DNA پایدار باقی مانده است. محققین امسال به صورت تئوری روشی را ابداع کردند که طی آن کل اطلاعات موجود جهان را می‌توان در حجم یک DNA ذخیره کرد.
شرکت تویست برای ارتقا پروسه DNA همکاری خود را با مایکروسافت آغاز کرده است و در ماه آپریل مایکروسافت ۱۰ میلیون رشته DNA را از شرکت تویست به عنوان قرارداد خریداری کرده است.لِپروست می‌گوید:
به همان اندازه که قرن پیش به دنبال پیشرفت از طریق ساخت پلاستیک بود، این قرن به دنبال زیست‌شناسی خواهد بود.
در شرکت گینکو آینده را استشمام می‌کنند!
این شرکت بیشترین مصرف کننده DNA سنتزی بوده و در سال ۲۰۰۸ توسط کِلی و ۴ نفر از همکاران او از MIT که پیشگام برنامه‌نویسی مهندسی زیستی بودند، تاسیس شده است. شرکت گینکو ارگانیسم‌هایی را طراحی می‌کند که می‌توانند عطرها و طمع‌هایی را تولید کنند که به طور معمول از گیاهان بدست می‌آید. گینکو با شرکت عطرسازی فرانسوی به نام «روبرتت»۲۶ وارد همکاری شده است تا رایحه گل رز را با خارج کردن ژن از گل رز و تزریق آن به مخمرها و سپس مهندسی مسیر بیوسنتزی میکروب‌ها آن‌ها را وادار به تولید رایحه گل رز کنند. این رایحه منتشر شده از مخمرها دقیقا به اندازه رایحه خود گل رز مطبوع است.ممکن است برای برخی مصرف‌کننده‌ها عجیب باشد که عناصر موجود در عطر آن‌ها از میکروب‌های مهندسی شده تولید می‌شود، اما باید توجه داشت که خود مخمر به هیچ وجه بخشی از عطر نیست و عصاره تولید شده به مراتب بسیار طبیعیتر از هرگونه ماده شیمیایی است.کِلی می‌گوید:
ما فکر کردیم چطور است به جای بدست آوردن گل رز از مزارع، یک کارخانه آبجو سازی راه بیندازیم و به جای تولید آبجو عصاره گل رز را تولید کنیم! ما این مخمرهای مهندسی شده را بر اساس برنامه‌های خود توسعه داده و آن را به مشتری‌ها ارائه می‌دهیم.
نمونه عطرهای تولید شده در شرکت گینکو
مهندسان زیستی تنها با کپی کردن شکل‌های زندگی موجود راضی نخواهند شد، آن‌ها می‌خواهند فرم‌های جدیدی را مهندسی کنند و حتی ارگانیسم‌هایی را که سال‌هاست از بین رفته اند به زندگی برگردانند. شرکت گینکو در تلاش است تا مولکول DNA را از نمونه‌های مختلف حفظ شده گیاهان به شکل خشک شده استخراج کنند تا رایحه گل‌هایی را که منقرض شده‌اند سنتز کنند (مانند بوته زیتون از یکی از جزایر اقیانوس اطلس به نام «St. Helena» که در سال ۱۹۹۴ به طور کامل ناپدید شده است).
ساخت لباسهای ضد گلوله و پانسمان زخمها بوسیله تار عنکبوت
شرکت بولت تریدز۲۷ مخمرهایی را مهندسی کرده است که می‌توانند تار عنکبوت ترشح کنند، ماده ای که سخت‌تر از فولاد بوده ولی با این وجود سبک‌تر است. درحال حاضر شرکت بولت درحال تولید کراوات از تار عنکبوت می‌باشد اما این ماده قدرتمند در محصولات دارویی و ارتش آینده خوبی خواهد داشت. این شرکت همچنین مثال خوبی برای مهم بودن کاهش قیمت سنتز DNA است زیرا حدود ۴۰۰۰ فرمول امتحان شده است تا مخمر مناسب برای تولید تار عنکبوت مهندسی شود.
تار عنکبوت در مقیاس‌های بزرگ در شرکت بولت تریدز ساخته می‌شود.
پارچه ساخته شده از تار عنکبوت تولید شده توسط مخمرهای مهندسی شده
در آزمایشگاه دانشگاه ایالت کلورادو، زیست‌شناس جون مدفورد۲۸ در حال کار با بخش پدافند است (با امتیاز ۷.۹ میلیون دلار) تا گیاهانی را مهندسی کند که در حضور بمب به رنگ سفید تغییر رنگ می‌دهند. مدفورد معتقد است گیاهان مهندسی شده می‌توانند در بخش امنیت فرودگاه‌ها به جای امواج اسکنر گران قیمت استفاده شوند. او می‌گوید:
گیاهان بیش از ۴ بیلیون سال برای درک و پاسخ به محیط اطرافشان تکامل یافته‌اند. ما جزء زیست مهندسی شده‌ای را تعیین هویت می‌کنیم و آن را با شالوده طبیعی اش مرتبط می‌کنیم.
زیست‌شناسی برخلاف ذغال، بنزین یا آهن تجدیدپذیر است. همچنین زیست‌شناسی در کار خود کاملا خبره است! تمام گیاهان روی زمین ۹۰ ترا وات انرژی خورشید را تحت سلطه در می‌آورند که این انرژی ۴.۵ برابر مقدار انرژی است که هم اکنون توسط انسان استفاده می‌شود. یک سلول بیولوژیکی می‌تواند اعمال پیچده ای را انجام دهد که فراتر از هوشمندترین مصنوعات بشر است. کِلی می‌گوید:
زیست‌شناسی در ساختن اجزا کوچک و دقیق با مهارت‌تر از شرکت اینتل است و اشیا فیزیکی بزرگ بیشتری را از کارخانه ماشین‌سازی می‌سازد. برای مثال یک درخت کاج کاملا پیچیده‌تر از یک ماشین لکسوس بوده و بیشتر از آن عمر می‌کند.
در نگاهی به آینده، مهندسی زیستی قادر خواهد بود سلول‌ها را برای تبدیل به هرچیزی برنامه‌ریزی کند. جان کامبرز، نویسنده کتاب «استراتژی زیستی شما چیست؟»۲۹، می‌گوید:
تصور کنید تلفن همراه شما از یک طرح مهندسی شده بروید با قابی ساخته شده از چرم سنتز شده و صفحه‌ای که نور خودش را تولید می‌کند.
مدت زمان زیادی طول خواهد کشید تا بتوانیم تلفن همراه خود را از مزارع کشت برداشت کنیم. با وجود اینکه DNA ارزان‌تر و سنتز آن سریع‌تر شده است اما همچنان باید ارزان‌تر و سریع‌تر از قبل شود. طبق گفته کِلی هزینه سنتز یک جفت DNA کمتر از ده سِنت است اما فرض کنید اگر شرکت‌های تکنولوژی مانند فیسبوک هر بار برای تغییر یک بیت از برنامه نرم‌افزارش حتی کمتر از یک پِنی۳۰ بپردازد، هیچ پولی باقی نمی‌ماند!
او می‌گوید مانند این است که همچنان در عصر IBM تکنولوژی (نخستین رایانه شخصی ساخته شده) باشیم. کارخانه‌های سنتز DNA دارای محدودیت در ساخت زنجیره‌های DNA هستند، برای مثال شرکت تویست هربار فقط قادر به ساخت طولی حدود ۳۲۰۰ جفت باز است (کل ژنوم انسان تقریبا ۳ بیلیون جفت باز دارد). این بدان معنی است که محققین باید این زنجیره‌های کوتاه را به هم وصل کنند که اگرچه غیرممکن نیست اما کاملا یکپارچه نخواهد بود. کولینز می‌گوید:
این یک بی نظمی در زیست‌شناسی است و مهندسی آن سخت خواهد بود. این فرآیند از آنچه فکر می‌کردیم سخت‌تر است.
سربازانی که نیاز به غذا خوردن ندارند!
در ماه می سال ۲۰۱۶، تقریبا ۱۵۰ متخصص مهندسی زیستی در نشست محرمانه‌ای در دانشگاه هاروارد در مورد جاه‌طلبانه‌ترین دست‌آورد انسان در طول تاریخ علم بحث کردند. HGP-Write (نام اولیه پروژه)، طرح نهایی این دست‌آورد را اعلام کرد؛ سنتز موفقیت آمیز کل ژنوم انسان تا قبل از ۱۰ سال آینده. این هدف اولیه HGP-Write مورد انتقاد قرار گرفت، اگرچه موسسین ادعا کردند که محرمانه بودن جلسه به دلیل بررسی مقاله‌ای بود که هنوز منتشر نشده بود. کلمه‌ی H بعدها حذف شد تا تاکید بر ژنوم انسان از بین برود و تمرکز روی سرعت بخشیدن سنتز DNA باشد، دقیقا همانطور که پروژه ژنوم انسان سرعت توالی یابی DNA را به شدت افزایش داد. اما شکی نیست که بسیاری از موسسین امید دارند که سنتز DNA یه اندازه خواندن آن شوکه کننده خواهد بود. طبق گفته آن‌ها ما انسان هستیم و با لنز انسانیت به مسائل نگاه می‌کنیم و این بزرگترین چالش بعدی مهندسی زیستی خواهد بود.
اگرچه در نشست عمومی اخیر که در نیویورک برگزار شد تعداد زیادی سرمایه‌گذاری واقعی تحقق نیافت اما GP-Write امیدوار است ۱۰۰ میلیون دلار برای اجرا این پروژه به دست آورد. تنها استثنا هریس ونگ۳۱ از دانشگاه کلمبیا و جف بوِک۳۲ از دانشگاه نیویورک بودند که ۵۰۰ هزار دلار در اختیار بخش پدافند قرار دادند تا سلول‌های انسانی مهندسی کنند که می‌توانند منابع غذایی مورد نیاز خود را تامین کنند. در طی تکامل سلول‌های حیوانات توانایی خود را برای ساخت برخی ویتامین‌ها و آمینو‌اسید‌های ضروری از دست دادند که هم اکنون آن‌ها را از رژيم غذایی خود دریافت می‌کنیم. اما گیاهان، قارچ‌ها و باکتری‌ها همچنان قادرند این مواد را از طریق فتوسنتز تولید کنند. با اقتباس از این مسیرهای ژنی ممکن است بتوانیم سلول‌های انسانی را مهندسی کنیم که کار مشابه‌ای را انجام دهند. با توجه به این که نیازی به تامین مواد غذایی این سلول‌ها نیست هزینه پرورش آن‌ها در تحقیقات آزمایشگاهی کاهش خواهد یافت. اما برای یک تئوریست توطئه‌چین یا یک نویسنده داستانهای علمی تخیلی تصور استفاده از سربازانی که در جنگ نیاز به غذا خوردن ندارند راحت است. اما ونگ سلول‌های فتوتراپی را تصور می‌کند که به انسان کمک می‌کنند سختیهای سفر طولانی به فضا را تحمل کند. اگرچه او توضیح می‌دهد که هدف آن‌ها صرفا مهندسی یک فضانورد عالی نیست. او می‌گوید:
ما جهش‌های کوانتومی را ایجاد می‌کنیم که زمان زیادی برای رخ دادن آن‌ها در طی تکامل نیاز است و یا حتی ممکن است اصلا رخ ندهد.
حساسیت‌های شدید نسبت به GP-Write یادآور می‌شود که هرچه مهندسی زیستی از سمت باکتری به قلمرو انسان نزدیک می‌شود، نگرانی درمورد مشکلات اخلاقی نیز افزایش خواهد یافت. اگر ما بتوانیم ژنوم را سنتز کنیم چقدر طول خواهد کشید تا بتوانیم خود یا فرزندانمان را مهندسی کنیم؟ گروهی از محققین چینی در سال ۲۰۱۵ با استفاده از مهندسی زیستیِ CRISPR برای اصلاح ژنوم جنین انسان، جهان علم را شوکه کردند. امسال هیئت فدرال ارشد قانون‌گذاری کردند که تحقیقات مشابه به دلایل قانع کنندهای از نظر اخلاقی قابل انجام هستند.اما این دلایل چه هستند؟ برخی افراد ممکن است مخالف استفاده از تکنیکهای مهندسی زیستی برای از بین بردن اختلالات ژنتیکی باشند، مرز بین درمان و افزایش قدرت کجاست؟ این احتمال وجود دارد که ابتدا افراد ثروتمند به این تکنولوژی دسترسی داشته باشند و از آن برای بهتر ساختن خود و فرزندانشان استفاده کنند و نابرابری‌های سیاسی و اقتصادی را تبدیل به واقعیت بیولوژیکی ذاتی کنند. علاوه بر بلایی که ممکن است به سر خود بیاوریم، اگر محصولاتی را که سابقاً از طبیعت بدست می‌آوردیم یا در مزارع کشت می‌کردیم اکنون به صورت مهندسی شده از کارخانه‌های زیستی تولید کنیم، جهان چگونه تغییر خواهد کرد؟ هنک گریلی۳۳ بیوتکنولوژيست می‌گوید:
بهترین زمان برای چنین بحث‌هایی درباره یک تکنولوژی جدید دقیقا قبل از آن است که این تکنولوژی محتمل شود.اکنون زمان تصمیم‌گیری درمورد آن است.
بنابراین در این حین که محصولات مهندسی زیستی از مرحله آزمایشگاهی به جهان واقعی وارد می‌شوند، ما در این باره تصمیم خواهیم گرفت. با توجه به درسی که در غذاهای اصلاح شده ژنتیکی (GM) گرفتیم این تغییر بدون جدال نخواهد بود. با توجه به آمار سال ۳۴۲۰۱۵ در مقایسه با ۸۸درصد دانشمندان که به امنیت غذاهای اصلاح شده ژنتیکی باور داشتند، تنها ۳۷ درصد از عموم مردم به این غذاهای اعتماد داشتند. حال آن که دلایل و شواهد به نفع مهندسی زیستی است، به این نکته نیز باید توجه داشت که با وجود بحث‌برانگیز بودن نتایج مهندسی زیستی وجود چالش‌های محیط زیست درمورد تولید غذا، سوخت و آب‌و‌هوا مسلم هستند. هم اکنون ۴۰ درصد از زمینهای جهان برای تولید غذا مصرف شده اند که فضا را برای سایر گونه‌ها بسیار کم می‌کند و با وجود این همچنان یک نفر از بین ۹ نفر غذای کافی برای خوردن ندارد. با رسیدن به اواسط قرن، غذای ۲ بیلیون جمعیت افزایش یافته انسان نیز باید تامین شود. برای جلوگیری از تغییرات خطرناک آبوهوایی باید تا سال ۲۰۵۰ انتشار کربن را به صفر برسانیم درحالی که همچنان از افزایش انتشار جهانی جلوگیری نکردیم چه برسد به آن که انتشار را به کلی متوقف کنیم.با وجود تجدیدناپذیر بودن الکتریسیته همچنان ۱.۲ بیلیون نفر به الکتریسیته دسترسی ندارند. وضعیت موجود به هیچ‌وجه ما را به پیشرفت‌هایی که به دنبالشان هستیم نخواهد رساند.
جورج چارچ۳۵ در هاروارد یکی از متخصصین مهندسی زیستی است و دانشمند مطرحی در پروژه GP-Write می‌باشد. او همچنین در ایجاد نگرانی‌های بیوتکنولوژیست‌ها و طرفداران محیط زیست عامل مهمی است. او با برنامه‌ریزی برای احیا ماموتهای منقرض‌شده از طریق اصلاح ژن به صورت واضح علاقه‌مند به ارتقا انسان‌ها با آسیب ناپذیر کردنشان در مقابل بیماری‌هاست. در یک برنامه تلوزیونی در سال ۲۰۱۲ مجری برنامه به شوخی از چارچ پرسید:«به نظر خودتان کارهای شما نهایتا چگونه گونه انسان را نابود خواهد کرد؟!» تغییرات رادیکالی تجسمات دانشمندانی مانند چارچ رخ دهد یا نه این سخن او که خطرات زیادی پیش روی ماست قابل تامل است. او می‌گوید:
من قوانین پیشگیرانه غیرانتقادی را نکوهش می‌کنم. این که کاری انجام ندهیم یا آهسته جلو برویم ریسک است. یک عصر رادیکالی راهحلهای رادیکالی می‌طلبد.
- Brooklyn Army Terminal
- Andras Forgacs
- James Collins
- Artemisinin
- sweet wormwood
- Drew Endy
- Eric Schmidt
- Peter Thiel
- Marc Andreessen
- Synthetic Genomics
- Exxon Mobil
- Andrew Hesse
- Drew Endy
- Jim Thomas
- Gordon Moore
- Rob Carlson
- Richard Feynman
- فِیمن دقیقا این کلمات را نگفته است، این عبارت به هنگام مرگ او روی تخته‌سیاهش در CalTeck یافته شده است.
- Sophia Roosth
- «How Life Got Made»
- Nancy Kelley
- Tom Knight
- Ginkgo Bioworks
- Emily Leproust
- Twist
- Robertet
- Bolt Threads
- June Medford
- «What’s Your Bio Strategy»
- معادل یک سنت
- Harris Wang
- Jef Boeke
- Hank Greely
- که توسط Pew Research Center انجام گرفت.
- George Church
سلام
من به کتاب مهندسی زیست ۱ و ۲ نیاز دارم هرجا میزنم میگه لینکش حذف شده شما دارید؟ متشکرم