يخطط:
- مقدمة
- 1 الأبحاث والعلماء
- 2 القضايا الأخلاقية
- 3 المصادر والملاحظات
مقدمة
البيولوجيا الاصطناعية البيولوجيا التركيبية هو مصطلح يستخدم منذ فترة طويلة لوصف المناهج في علم الأحياء التي تسعى إلى دمج مجالات الدراسة المختلفة من أجل خلق نهج أكثر شمولية لفهم مفهوم الحياة.
في الآونة الأخيرة، تم استخدام المصطلح بمعنى مختلف، مما يشير إلى مجال جديد للدراسة يجمع بين العلوم والهندسة لتصميم وبناء وظائف وأنظمة بيولوجية جديدة (غير طبيعية).
البيولوجيا التركيبية هي اتجاه جديد للهندسة الوراثية. تم تطويره بواسطة مجموعة صغيرة من العلماء. الأهداف الرئيسية هي:
- تعلم المزيد عن الحياة من خلال بنائها من الذرات والجزيئات، وليس تفكيكها، كما حدث من قبل.
- إن جعل الهندسة الوراثية تستحق اسمها يعني تحويلها من فن إلى نظام صارم يتطور باستمرار، ويوحد الإبداعات الاصطناعية السابقة ويعيد تجميعها لتكوين أنظمة حية جديدة أكثر تعقيدًا لم تكن موجودة من قبل في الطبيعة.
- قم بمسح الحدود بين الكائنات الحية والآلات من أجل الوصول إلى كائنات حية قابلة للبرمجة حقًا.
يعمل أكثر من 100 مختبر حول العالم في مجال البيولوجيا التركيبية. العمل في هذا المجال مجزأ؛ ويعمل عالم الأحياء درو آندي من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على تنظيمها. سيسمح هذا بتصميم أنظمة حية تتصرف بطرق يمكن التنبؤ بها (واختيارية) وتستخدم أجزاء قابلة للتبديل من مجموعة قياسيةالجينات. يسعى العلماء جاهدين لإنشاء بنك وراثي واسع النطاق يسمح لهم بإنشاء أي كائن حي مرغوب فيه (عن طريق القياس مع إنشاء دائرة إلكترونية من الترانزستورات الصناعية والثنائيات). يتكون البنك من الطوب الحيوي (BioBrick) - أجزاء الحمض النووي التي يتم تحديد وظيفتها بدقة والتي يمكن إدخالها في جينوم الخلية لتخليق بروتين معروف مسبقًا. تم تصميم جميع الطوب الحيوي المحدد للتفاعل بشكل جيد مع جميع الطوب الحيوي الآخر على مستويين:
- ميكانيكية - بحيث يمكن تصنيعها وتخزينها وإدراجها في السلسلة الوراثية بسهولة؛
- البرمجيات - بحيث يرسل كل لبنة معينة الإشارات الكيميائيةوتفاعلت مع أجزاء أخرى من التعليمات البرمجية.
الآن قام معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بإنشاء وتنظيم أكثر من 140 قالبًا حيويًا. وتكمن الصعوبة في حقيقة أن العديد من أجزاء الحمض النووي المهندسة، عند إدخالها في الشفرة الوراثية للخلية المتلقية، تؤدي إلى تدميرها.
إن البيولوجيا التخليقية قادرة على إنتاج بكتيريا معدلة وراثيا قادرة على إنتاج أدوية معقدة ونادرة بتكلفة زهيدة وبكميات صناعية. الجينومات المهندسة يمكن أن تؤدي إلى مصادر بديلةالطاقة (تخليق الوقود الحيوي) أو البكتيريا التي تساعد على إزالة الفائض ثاني أكسيد الكربونمن الجو.
1. الأبحاث والعلماء
تعود جذور البيولوجيا التركيبية إلى عام 1989، عندما قام فريق من علماء الأحياء من زيورخ، بقيادة ستيفن بينر، بتصنيع الحمض النووي الذي يحتوي على حرفين وراثيين اصطناعيين بالإضافة إلى الحروف الأربعة المعروفة (الأدينين والسيتوزين والجوانين والثايمين) التي تستخدمها جميع الكائنات الحية. الكائنات الحية على الأرض.
يلتزم معظم العلماء بالنماذج الطبيعية؛ إنهم يحاولون إنشاء خلايا محاطة بأغشية مزدوجة الطبقة ومملوءة بمادة وراثية على شكل DNA أو RNA.
- يعمل عالم الأحياء درو إندي (MIT) على إنشاء كاشف حيوي للألغام المخفية: يتم إدخال الشفرة الجينية المطلوبة في البكتيريا، ثم يتم رش البكتيريا على المنطقة. عندما يكون هناك مادة تي إن تي في التربة (وهذا يتسرب حتماً إلى خارج المنجم)، تقوم البكتيريا بتصنيع بروتين الفلورسنت، وبعد ذلك يمكن اكتشاف الألغام ليلاً.
- قام مجموعة من العلماء من جامعة برينستون بتكوين بكتيريا مضيئة القولونية.
- لقد منح علماء الأحياء من جامعة بوسطن بكتيريا الإشريكية القولونية ذاكرة ثنائية رقمية أولية (قاموا بربط جينين جديدين في البكتيريا يتم تنشيطهما في الطور المضاد - اعتمادًا على المكونات الكيميائيةعند المدخل، "تتنقل" هذه البكتيريا بين اثنين الدول المستقرة، مثل الزناد على الترانزستورات).
- في خريف عام 2003، قامت مجموعة من العلماء من المعهد الأمريكي لبدائل الطاقة البيولوجية بجمع فيروس البكتيريا الحية phiX174 في أسبوعين فقط، وتوليف الحمض النووي الخاص به - 5 آلاف 386 زوجًا من النوكليوتيدات. يتصرف الفيروس المركب بشكل مشابه للفيروسات الطبيعية.
- يعد كريج فينتر، رئيس معهد ج. كريج فينتر (JCVI)، أحد أبرز مؤيدي البيولوجيا التركيبية. وهو ينوي الحصول على كائن أساسي بسيط يمكن من خلاله اختبار عمل مجموعة واسعة من الجينات الاصطناعية أو المستعارة في المستقبل. وفي هذا رمز عالميهناك قطع من كائنات حية مختلفة، تم اختيارها بطريقة توفر الوظائف الأساسية للخلية، بما في ذلك النمو والتكاثر. مثل هذا الكائن "الحد الأدنى" من شأنه أن يوفر الظروف المثالية للتجارب مع الجينات، لأنه لن يحتوي على أي شيء غير ضروري. قدم مجموعة من العلماء من JCVI براءة اختراع أمريكية لـ "الحد الأدنى من الجينوم البكتيري" الذي يكفي لدعم الحياة كائن وحيد الخليةوتقدمت بطلب للحصول على براءة اختراع دولية مماثلة، والتي تضم أكثر من 100 دولة يجب أن تحمي فيها حقوق المعهد في هذا القانون.
- يعتزم ستين راسموسن، مع زملائه من مختبر لوس ألاموس الوطني الأمريكي، إنشاء شكل جديد تمامًا من أشكال الحياة. يعتزم الكيميائيون والفيزيائيون إنشاء خلية أولية، والتي، على الرغم من أنها أكثر بدائية من البكتيريا، يجب أن تمتلك السمات الرئيسية للحياة: إنتاج طاقتها الخاصة، وتلد ذرية، وحتى تتطور. قد تجيب عمليات البحث هذه على سؤال ما إذا كان ظهور الحياة حادثًا أم حتمية. يجب أن تكون الخلية الأولية، وفقًا لفكرة المؤلف، أبسط نظام حي: الأحماض الدهنية، وبعض المواد الخافضة للتوتر السطحي والحمض النووي الاصطناعي PNA (حمض الببتيد النووي).
- يعد ستيفن أ. بينر من المؤسسة الأمريكية للتطور الجزيئي التطبيقي (FfAME) أحد رواد البيولوجيا التركيبية. في أوائل عام 2009، نشر كتاب الحياة والكون والكون الطريقة العلمية"(الحياة والكون والمنهج العلمي)، والذي عبر فيه عن وجهة نظره حول كيفية محاولة العلماء المعاصرين فهم أصل الحياة وبالتالي تخيل كيف يمكن أن تكون الحياة في العوالم الأخرى.
2. القضايا الأخلاقية
يعتقد بعض مؤيدي البيولوجيا التركيبية أن جميع الجينومات الجديدة التي أنشأها العلماء يجب أن تصبح ملكًا للبشرية جمعاء وأن يتم استخدامها بحرية تامة، دون أي حقوق. مجموعة منفصلةإلى رموز الحياة هذه.
بات موني، مدير منظمة ETC Group الكندية، التي تعنى بقضايا أخلاقيات علم الأحياء ومخاطر معينة الإنجازات العلميةبالنسبة للطبيعة والمجتمع، يعتقد أن مثل هذا البحث خطير، ويجب إلغاء براءة اختراع JCVI، ويجب إغلاق جميع البيانات المتعلقة بهذا الجينوم.
3. المصادر والملاحظات
- البيولوجيا الاصطناعية
- إن جينوم أنبوب الاختبار يَعِد العالم بالنعم والكوارث
- يولد شكل جديد من الحياة في مهد القنبلة الذرية
- تشير الحياة غير المسبوقة في قارورة إلى كائنات فضائية
- بعد النفط: الوقود الحيوي
ويستند هذا الملخص
ظهرت البكتيريا المؤشرة، التي يتغير لونها في وجود مواد معينة، في عام 2010. في البداية، تم استخدام "أجهزة الاستشعار الحية" للكشف عن التلوث بالزئبق في الماء، ولكن سرعان ما بدأ استخدامها في كل مكان. منذ عام 2015، أصبحت مهنة صياد الأصباغ مطلوبة، حيث وجدت الدهانات النادرة وجيناتها في النباتات والحيوانات الغريبة. في حوالي عام 2040، ظهر الزبادي الذي يحتوي على بكتيريا حمض اللاكتيك المعدلة وراثيًا E. chromi، والذي يساعد في تشخيص الأمراض المعوية من خلال لون الإفرازات. وبعد مرور عشر سنوات، ظهرت على الساحة السياسية جبهة التحرير البرتقالية، وهي منظمة إرهابية تدعو إلى الحفاظ على الموارد الطبيعية. اللون البرتقاليالفاكهة. في مطلع سبعينيات القرن الحادي والعشرين، ملأ قسم المناخ في جوجل الغلاف الجوي بالميكروبات التي تلون الهواء عندما تصل مستويات ثاني أكسيد الكربون إلى مستويات خطيرة. "إذا تحول الصباح إلى اللون الأحمر، يقول جوجل: "خطر!"، يشرح المشهور قافية الحضانة. وعلى الرغم من أن التنبؤات الأولى لديزي جينسبيرج لم تتحقق، إلا أن هذا هو بالضبط المستقبل الذي تعده لنا البيولوجيا التركيبية والقدرة على خلق أشكال جديدة من الحياة.
الكائنات الاصطناعية لاستعادة توازن النظم البيئية الطبيعية في العصر الانقراض الجماعي. يُظهر الرسم التوضيحي غشاءًا حيويًا ذاتي التكاثر يزيل ملوثات الهواء.
لا يبدو أن علم الأحياء الحديث، وخاصة في مجال معقد مثل البيولوجيا التركيبية، هواية مناسبة للمصمم والمهندس المعماري. ولكن وراء ذلك هناك مفهوم واضح: وفقًا لديزي جينسبيرج، فإن المبدأ الأساسي للتصميم هو تغيير البيئة الطبيعية من أجل الناس ومن أجلهم. لذلك، على الأقل البدء من الصناعية الثورة الثامنة عشرةفي القرن العشرين، كان التصميم مشغولاً "بترجمة" الحلول التكنولوجية الجديدة من اللغة واللغة المفاهيم العلميةفي لغة الأشياء، المنتجات ذات الإنتاج الضخم التي تحيط بنا في كل مكان. محرك الاحتراق الداخلي- هذه هندسة، السيارة هي بالفعل تصميم؛ عنصر كهرضغطية - فيزياء، أخف - تصميم.
بالنسبة لجينسبيرج، التصميم هو ما يميز الأشياء الطبيعية عن الأشياء الثقافية، والأشياء الطبيعية عن تلك التي صنعها الإنسان؛ ما نتحكم فيه مما لا يمكن السيطرة عليه. وبهذا المعنى، فإن البعوض المعدل وراثيًا الذي طورته شركة Oxitec البريطانية هو أيضًا منتج مصمم. على الرغم من أنها لا تنتج ذرية قابلة للحياة، إلا أنها في الطبيعة تتنافس بنجاح على التزاوج مع نظيراتها البرية وتقليل عدد حاملي الملاريا وغيرها من الأمراض الخطيرة. يجب أيضًا تسمية "الأرز الذهبي" بمنتج مصمم يحتوي على كمية كبيرة من البيتا كاروتين وقادر على حل مشكلة نقص فيتامين أ في بعض دول العالم الثالث. ومن المؤكد أن نتيجة التصميم هي سلالة اصطناعية من مختبر الميكوبلازما مع جينوم تم الحصول عليه صناعيا. الكائنات الحية الجديدة ذات الوظائف الجديدة هي نتيجة لتطبيق التفكير التصميمي، فقط في مجال البيولوجيا التركيبية.
الأمراض الاصطناعية (2009-2010) خيار مثير للقلق: تنتهي الجينات الاصطناعية في الميكروبات العادية وتؤدي إلى ظهور أمراض غريبة جديدة. ديزي جينسبيرج: "هذا النوع الجديد عبارة عن مزيج من البكتيريا المنتجة للألياف الزجاجية والبكتيريا التي تستجيب لتلوث الهواء."
التقدم مقابل التطور
إذا كان التصميم هو الحد الفاصل بين الطبيعي والثقافي، فلا ينبغي لنا أن نفترض أن المناطق على كلا الجانبين في صراع. إن الثقافة تنمو خارج الطبيعة وتحسنها - على الأقل من وجهة نظر إنسانية. إن الطبيعة هي نتاج التطور الذي يستجيب دائمًا للتحديات اللحظة الحاليةوغير قادر على التخطيط أو التصميم الذكي. التطور ليس على دراية بمفهوم "الأفضل"؛ فالدببة الحديثة ليست أفضل من الديناصورات، فهي ببساطة أكثر تكيفًا مع ظروف اليوم. يتطور العالم الثقافي ويخضع للقوانين التقدم البشري: المصباح المتوهج أفضل من الشموع والمشاعل، وLED أفضل من خيوط التنغستن.
حاوية لنمو الكائنات الاصطناعية الكهربائية: خلايا اصطناعية في مراحل مختلفة من النمو.
ومع ذلك، في مجال تصميم الكائنات الحية، حتى وقت قريب، كان بإمكان الشخص فقط المشاركة في التطور، وتوجيه عمل الانتقاء الاصطناعي، حتى ظهرت وسائل التلاعب بالجينوم في أيدينا، أدوات قويةالتقدم الذي يمكن مقارنته بظهور إنتاج الآلات الدقيقة. اليوم، هذه التقنيات جاهزة لتغيير "طبيعة الطبيعة"، لتحويل العالم مرة أخرى - وفي الوقت نفسه تحاول ديزي جينسبيرج فهم كيف سيبدو.
مثل العديد من علماء الأحياء، يعتقد الفنان أن ما يحدث في هذا المجال ثورة جديدة: "إن تكلفة تسلسل الحمض النووي وتخليقه تنخفض بسرعة. وقد وسعت تقنيات التعديل الوراثي كريسبر النطاق الفرص المتاحة. وقالت ديزي، وهي تلقي محاضرة في منتدى PopTech: "في كل عام يتغير شيء ما". - من المؤكد أن الميكروبات المعدلة وراثيا ستظهر وكأنها تنظف التلوث النفطي أو تعيد حموضة التربة إلى طبيعتها. إن استخدام البعوض المعدل أصبح حقيقة واقعة بالفعل.
ألكسندرا ديزي جينسبيرج، ساشا بوهفليب، أندرو ستيليتانو
كائنات معدلة وراثيا تم إنشاؤها لمهمات فضائية طويلة المدى وقادرة على تزويد رواد الفضاء بالأطعمة الشهية. ديزي جينسبيرج: "يتم إنتاج طبقة تلو الأخرى من الفاكهة الاصطناعية بواسطة البكتيريا التي يمكنها تسخير طاقة الكهرباء بدلاً من ضوء الشمس."
المملكة الاصطناعية
إن الكائنات الاصطناعية بالكامل هي نتاج التقدم التكنولوجي، وليست التطور البيولوجي، وليست مجبرة على الإطلاق على تقليد الكائنات الطبيعية. نظرًا لوجود أساس كيميائي حيوي مشترك معهم، فهم جاهزون قريبًا للانفصال إلى فرع خاص بهم على شجرة الحياة. المملكة الفائقة على قدم المساواة مع البكتيريا والعتائق وحقيقيات النوى، وتتطور وفقًا لقوانينها الخاصة، والتي تحددها الطبيعة والناس. إن تفعيل هذه القوانين هو الموضوع الرئيسي الذي يهم ديزي جينسبيرج. كيف سيبدو النبات عندما يتحول إلى مصنع حي؟ سوف يجيب التصميم المعقول على هذا: مثل ورشة عمل متخصصة تنتج جزءًا من البوليمر الحيوي. عندما تنضج، تسقط من الثمرة المفتوحة وتكون جاهزة لتجميعها مع ثمار أخرى من النباتات الاصطناعية لإنتاج جهاز مفيد كامل.
من المهم أنه في سلسلة من الرسومات التي أعدتها شركة Growth Assembly، والتي تم إنشاؤها في عام 2009، تبين أن مثل هذا الجهاز عبارة عن بخاخ مبيدات الأعشاب - وهي أداة حيوية لشخص يعيش في العالم الحرية الكاملةالتكنولوجيا الحيوية. الفنانة لا تغض الطرف عن المخاطر المحتملة لمثل هذا المستقبل، وفي مشروع المملكة الاصطناعية قدمت عددا من العواقب المخيفة إلى حد ما، والتي ينبغي الاهتمام بالوقاية منها مقدما. من وجهة نظر جينسبيرج، فإن نقل الجينات الأفقي بين الجينات الاصطناعية والجينات الكائنات الطبيعيةيمكن أن يتسبب في إنتاج الميكروبات الموجودة على الأسنان، على سبيل المثال، الأصباغ وتلوينها الألوان الزاهية، ويؤدي "التسرب الجيني" من مصنع للإلكترونيات الحيوية إلى انتشار وباء حصوات الكلى الفسفورية.
الجهاز، وهو عبارة عن بخاخ مبيدات الأعشاب، يتم زراعته في النباتات المعدلة وراثيا على شكل أجزاء فردية. ديزي جينسبيرج: "لم تعد هناك حاجة لشحن المنتجات حول العالم، بل يجب فقط تسليم البذور."
ومع ذلك، فحتى هذا لا يجعل التكنولوجيات الحيوية تبرز كثيرًا بين الإنجازات البشرية: فلا تخلو أي من التقنيات السابقة أو الحالية من السلبيات. تأثيرات جانبية. لقد أدى نمو الحضارة الحديثة بالفعل إلى هذا التدهور السريع في التنوع البيولوجي الذي يسميه العلماء بثقة الانقراض العالمي السادس في تاريخ الحياة على الأرض. ولكن كما أتاحت الخطوات السابقة في التطوير حل العديد من المشاكل الناتجة عن التقنيات السابقة، فإن البيولوجيا التركيبية جاهزة "لعلاج" المحيط الحيوي لكوكب الأرض. الرخويات الاصطناعية لاستعادة التوازن الحمضي القاعدي للتربة، القنافذ الاصطناعيةلنثر البذور، وحتى الكائنات الحية الشفافة الغريبة التي تصيب النباتات وتصفي عصارتها لإزالة مسببات الأمراض - وهو مشروع آخر لديزي جينسبيرج ولمسة أخرى لمستقبل التكنولوجيا الحيوية. إذا كنا نعتقد أن التقدم يؤدي حقًا من الأفضل إلى الأفضل، فيمكننا أن نتفق على أن هذا هو بالضبط ما سيكون عليه الحال.
ألكسندرا ديزي جينسبيرج، لندن
التعليم: جامعة كامبريدج (الهندسة المعمارية)، جامعة ستانفورد (التصميم)، الكلية الملكية للفنون (التصميم التفاعلي)
منذ عشرة آلاف سنة، كان الناس يزرعون النباتات ويتلاعبون بها للحصول على الغذاء. بدأ كل شيء بشيء بسيط - حفظ واختيار البذور الأسرع نموًا وعالية الإنتاجية والتي تحتوي على أكبر قدر من العناصر الغذائية، وما إلى ذلك. أدى هذا الشكل من التربية التقليدية في نهاية المطاف إلى تطوير المحاصيل الهجينة، والتي تم إنشاؤها عن طريق تهجين خطين مختلفين وراثيا من نفس الجنس وعادة من نفس النوع. وكانت هذه التغييرات في النباتات محدودة بالجيناتموجودة بالفعل في النباتات.
لقد تغير كل هذا بشكل كبير مع ظهور الهندسة الوراثية في السبعينيات والثمانينيات. جعلت من الممكن نقل الجينات بين الأنواع، حتى بين أنواع الممالك المختلفة، وعندما تم إدخال الجينات الفردية في النباتات بمساعدة البكتيريا، ظهرت براءات الاختراع للحياة لأول مرة. ومنذ ذلك الحين، ظهرت الكائنات المعدلة وراثيًا، والتي تسمى غالبًا بالكائنات المعدلة وراثيًا (), لقد أصبحت سمة من سمات الصناعة في كل مكان زراعةفي الولايات المتحدة وتمثل حوالي 88% من الذرة، و94% من فول الصويا، و90% من الكانولا، و90% من القطن، و95% من بنجر السكر المزروع في البلاد. وقد تم تطوير هذه المحاصيل وبراءة اختراع من قبل الشركات الكيميائية بما في ذلك مونسانتوو بايرفمحاصيلهم قادرة على تحمل جرعات عالية من مبيدات الأعشاب أو صنع مبيدات حشرية خاصة بهم.
البيولوجيا التركيبية - الهندسة الوراثية المتطرفة
وفي العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين، من المرجح أن نشهد تغييرات أكثر جذرية، وهذه المرة بفضل المجال سريع النمو المعروف باسم البيولوجيا التركيبية. البيولوجيا الاصطناعيةهو مصطلح واسع يستخدم لوصف التعايش بين التكنولوجيات الحيوية الجديدة التي تتجاوز حدود ما يمكن تحقيقه من خلال الهندسة الوراثية "التقليدية". بدلاً من نقل جين واحد أو اثنين بين الكائنات الحية المختلفة، تتيح لك البيولوجيا التركيبية إعادة كتابة الشفرة الوراثية على جهاز كمبيوتر، والعمل مع مئات أو آلاف تسلسلات الحمض النووي في وقت واحد، وحتى محاولة إعادة ترتيب كل شيء. النظم البيولوجية. طرق البيولوجيا التركيبية ونطاق واستخدام التسلسلات الجينية الجديدة والتركيبية مما يجعلها شكلاً متطرفًا جدًا من أشكال الهندسة الوراثية.
تعد البيولوجيا الاصطناعية مجالًا ناشئًا ولكنه سريع النمو حيث تبلغ مبيعاتها السنوية أكثر من 1.6 مليار دولار اليوم ومن المتوقع أن تنمو إلى 10.8 مليار دولار بحلول عام 2016. وتستثمر العديد من أكبر شركات الطاقة والكيماويات والغابات والأدوية والأغذية والصناعات الزراعية في الصناعات الاصطناعية. البيولوجيا، وإنشاء مشاريع مشتركة، وقد وصلت بعض هذه المنتجات بالفعل إلى الصناعات التجميلية والغذائية والطبية، والبعض الآخر في خط الإنتاج. إنهم يركزون معظم اهتمامهم على الزراعة لإنشاء الموجة التالية من الكائنات المعدلة وراثيًا، دعنا نسميها الكائنات المعدلة صناعيا (SMO).
الكائنات المعدلة صناعيا
أعلنت شركة مونسانتو العملاقة للتكنولوجيا الحيوية والكيميائية مؤخرًا عن مشروع مشترك مع الشركة طاقة الياقوت، شركة الطحالب البيولوجية الاصطناعية. تهتم شركة مونسانتو بالطحالب لأنه يمكن الحصول على معظم أنواع الطحالب يوميًا، مقارنة ب الثقافات التقليديةالزراعة التي تنمو مرة أو مرتين فقط في السنة. وتأمل شركة مونسانتو في عزل خصائص الطحالب، ولكن بوتيرة أسرع بكثير مما يمكن القيام به مع النباتات، ومن ثم دمجها في المحاصيل. وسوف تسمح مثل هذه التكنولوجيات بزيادة العدد المحتمل (والأكثر تطرفاً) للمحاصيل المعدلة وراثياً في حقولنا.
كريج فينتر، أحد علماء الأحياء الاصطناعية الرائدين الذين ابتكروا أول مادة اصطناعية (في عام 2010) من جينوم مسببات أمراض الماعز البسيطة إلى حد ما، أنشأوا شركة جديدة أغراديسللتركيز على تطبيق البيولوجيا التركيبية في الزراعة. تهدف أنشطة أجراديس إلى إنتاج محاصيل "أعلى" وتحسين أساليب نمو المحاصيل وحماية النباتات. تخطط الشركة لإنشاء حبوب الخروع عالية الإنتاجية والذرة الرفيعة الحلوةلإنتاج الوقود الحيوي من خلال "التقنيات الجينومية" غير المكشوف عنها.
بل إن هناك خططًا "لتحسين" عملية التمثيل الضوئي في النباتات باستخدام البيولوجيا التركيبية. باحثون من المختبر الوطني للطاقة المتجددة ( إنجليزي المختبر الوطني للطاقة المتجددة) في كولورادو أنه يمكن تحسين كفاءة عملية التمثيل الضوئي من خلال إعادة ترتيب بنية النباتات باستخدام البيولوجيا التركيبية الحديثة والتلاعب الجيني. باستخدام البيولوجيا التركيبية، يأمل هؤلاء المهندسون في بناء نباتات من الصفر، بدءاً بسلسلة من الأحماض الأمينية، وتوسيع قدرات النبات، مما يعني أن النباتات ستكون قادرة على تحويل نطاق أوسع من الضوء إلى طاقة مقارنة بعملية التمثيل الضوئي الحالية.
تشمل التطبيقات الأخرى للبيولوجيا التركيبية في الزراعة المنكهات الغذائية، والتوابل، وزيت جوز الهند، والمواد المضافة للأعلاف، وحتى الحيوانات المعدلة وراثيًا ذات الجينات الاصطناعية. قد تبدو النكهات الغذائية آمنة، لكنها في الواقع تشكل مجموعة جديدة من المخاطر - المخاطر الاقتصادية للمزارعين. وتقدر قيمة هذه السوق الطبيعية بـ 65 مليار دولار سنويا، وهي تغذي حاليا صغار المزارعين، خاصة في البلدان نصف الكرة الجنوبي. إن استبدال الإنتاج الطبيعي لهذه المنتجات بالبيولوجيا الاصطناعية في التكنولوجيا الحيوية في الولايات المتحدة وأوروبا سيؤدي إلى عواقب اجتماعية واقتصادية خطيرة وحتى الفقر بين صغار المزارعين.
مخاطر البيولوجيا التركيبية
في حين أن بعض هذه التطورات تبدو واعدة، فإن البيولوجيا التخليقية تبدو واعدة أيضًا الجانب المظلم. إذا تم إطلاق كائنات الكائنات الحية الجماعية في البيئة، إما عن قصد (مثل المحاصيل) أو عن غير قصد (من المختبر)، فإنها يمكن أن تسبب تأثيرات شديدة وغير قابلة للإصلاح على النظم البيئية. اكتشف أن الكائنات الاصطناعية يمكن أن تكون الكائنات الغازية القادمة لدينا المتخصصة البيئيةوتشريد المجموعات البرية وتعطيل النظم البيئية بأكملها. سوف تؤدي الكائنات المعدلة وراثيًا إلى التلوث الجيني، كما يحدث عادةً مع الكائنات المعدلة وراثيًا، وسوف تنشأ التلوث الوراثي الاصطناعيوالتي لا يمكن تنظيفها أو تدميرها. إن استخدام الجينات التي تم تصنيعها على جهاز كمبيوتر بدلاً من تلك الموجودة أصلاً في الطبيعة سوف يثير أيضًا مسألة سلامة الإنسان واحتمال أن تصبح الكائنات الحية المعدلة وراثيًا مصدرًا جديدًا للمواد المسببة للحساسية الغذائية والسموم.
سوف تخلق البيولوجيا الاصطناعية تسلسلات أكثر خطورة للحمض النووي والجينات التي لم يتم العثور عليها من قبل في الطبيعة. إن قدرتنا على تخليق جينات جديدة تتفوق بكثير على فهمنا لكيفية عمل هذه الجينات والأنظمة البيولوجية التي تم تضمينها فيها بشكل صحيح وعدم الإخلال بالتوازن الحالي في الطبيعة. لقد أصبح من الصعب بالفعل تقييم مدى سلامة أي كائن حي معدل وراثياً، وسوف تأخذ البيولوجيا التركيبية هذا الأمر إلى مستوى بالغ الخطورة. اعتبارا من اليوم، لا يوجد ليست محاولة علمية واحدةمن خلال التقييم الدقيق للمخاطر التي يشكلها أي كائن اصطناعي على البيئة وصحة الإنسان، والذي قد يحتوي على عشرات أو مئات من التسلسلات الجينية الجديدة تمامًا.
إن التكنولوجيا الحيوية هي بالفعل خارجة عن نطاق السيطرة عمليًا في الولايات المتحدة وعدد من البلدان حول العالم، والتي تعد المنتجين الرئيسيين للكائنات المعدلة وراثيًا، ولن تؤدي الكائنات المعدلة وراثيًا إلا إلى توسيع حدود هذا النظام الذي عفا عليه الزمن التنظيم الحكومي. على سبيل المثال، تتحكم وزارة الزراعة الأمريكية في الكائنات المعدلة وراثيًا من خلال قوانين الآفات النباتية لأن معظمها يتم إنتاجه بواسطة فيروسات نباتية. تفتح البيولوجيا التركيبية إمكانية الحصول على الكائنات الحية المعدلة وراثيا التي سيتم الحصول عليها بدون فيروسات نباتية، أي أن هذه المحاصيل ستصبح لا يمكن السيطرة عليها تماماوزارة الزراعة الأمريكية أو الإدارات الأخرى.
وسرعان ما ستصبح نماذجنا لتقييم مخاطر التكنولوجيا الحيوية قديمة الطراز. عادة ما يتم تحديد سلامة الكائنات المعدلة وراثيا على أساس مبدأ "التكافؤ الكبير" مع نظيرتها الطبيعية. وسرعان ما ستنهار فكرة "التكافؤ الأساسي" هذه مع ظهور كائنات الإدارة الجماعية في البيئة التي ستحتوي على جينات لم تكن موجودة في الطبيعة من قبل، ووالدها هو الكمبيوتر.
نهاية الزراعة الصناعية
قد تقدم لنا البيولوجيا التخليقية بعض الأمل، لكنه طريق خطير يجب أن نتبعه إذا كنا لا نعرف إلى أين يقودنا. على مدى العقود القليلة الماضية، خلقت التكنولوجيا الحيوية الزراعية العديد من المشاكل، والتي سوف تتفاقم الكثير منها بسبب البيولوجيا الاصطناعية، بما في ذلك: التلوث الوراثي، والأعشاب الضارة الفائقة، وزيادة الاعتماد على المواد الكيميائية الصناعية السامة بشكل متزايد، مناطق ضخمةالزراعات الأحادية غير المستدامة، النضال من أجلها الملكية الفكريةومحاكمات المزارعين، وزيادة تركيز سيطرة الشركات على الغذاء.
ليس عليك أن تذهب بعيدًا، لأنه "الزراعة كما نعرفها سوف تختفي"يقول كريج فنتر عن آفاق البيولوجيا التركيبية في الزراعة. يجب علينا إنشاء زراعة صناعية خالية من المواد السامة المواد الكيميائية، إعادة تركيز طاقتنا على الأنظمة الزراعية مثل علم البيئة الزراعيةو الزراعة العضوية. على سبيل المثال، وجدت دراسة حديثة أجرتها وزارة الزراعة الأمريكية أن التغييرات الزراعية البسيطة والمستدامة، مثل تناوب المحاصيل، تنتج غلات عالية، وتقلل بشكل كبير من الحاجة إلى الأسمدة النيتروجينية ومبيدات الأعشاب، وتقلل من كمية السموم في المياه الجوفية، دون أن يكون لها أي تأثير ضار على المزارعين. الأرباح. وقد أثبتت هذه الأنظمة أنها متساوية، إن لم تكن أكثر إنتاجية، من أنظمة الزراعة الصناعية، ولكنها مفيدة بشكل واضح لكوكبنا ومناخنا وتزودنا بغذاء أكثر صحة وتغذية ولا يعتمد على تقنيات خطيرة ومكلفة وغير مختبرة.
حظر إطلاقها في البيئة والاستخدام التجاري للبيولوجيا التركيبية ضروريللتأكد من القدرة على تقييم مخاطرها والقدرة على السيطرة عليها بما يحمي صحة الإنسان والبيئة.
3. القضايا الأخلاقية
البيولوجيا التركيبية هو مصطلح يستخدم منذ فترة طويلة لوصف المناهج في علم الأحياء التي تسعى إلى دمج مجالات الدراسة المختلفة من أجل خلق نهج أكثر شمولية لفهم مفهوم الحياة.
في الآونة الأخيرة، تم استخدام المصطلح بمعنى مختلف، مما يشير إلى مجال جديد للدراسة يجمع بين العلوم والهندسة لتصميم وبناء وظائف وأنظمة بيولوجية جديدة.
البيولوجيا التركيبية هي اتجاه جديد للهندسة الوراثية. تم تطويره بواسطة مجموعة صغيرة من العلماء. الأهداف الرئيسية هي:
- تعلم المزيد عن الحياة من خلال بنائها من الذرات والجزيئات، وليس تفكيكها، كما حدث من قبل.
- جعل الهندسة الوراثية جديرة باسمها - تحويلها من فن إلى نظام صارم يتطور باستمرار، ويوحد الإبداعات الاصطناعية السابقة ويعيد تجميعها لتكوين أنظمة حية جديدة أكثر تعقيدًا لم تكن موجودة من قبل في الطبيعة.
- قم بمسح الحدود بين الكائنات الحية والآلات من أجل الوصول إلى كائنات حية قابلة للبرمجة حقًا.
يعمل أكثر من 100 مختبر حول العالم في مجال البيولوجيا التركيبية. العمل في هذا المجال مجزأ؛ ويعمل عالم الأحياء درو آندي من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على تنظيمها. وهذا سيجعل من الممكن تصميم أنظمة حية تتصرف بطرق يمكن التنبؤ بها وتستخدم أجزاء قابلة للتبديل من مجموعة قياسية من الجينات. يسعى العلماء جاهدين لإنشاء بنك وراثي واسع النطاق يسمح لهم بتكوين أي كائن حي مرغوب فيه. يتكون البنك من الطوب الحيوي - أجزاء الحمض النووي التي يتم تحديد وظيفتها بدقة والتي يمكن إدخالها في جينوم الخلية لتصنيع بروتين معروف مسبقًا. تم تصميم جميع الطوب الحيوي المحدد للتفاعل بشكل جيد مع جميع الطوب الحيوي الآخر على مستويين:
- ميكانيكية بحيث يمكن إنتاجها وتخزينها وإدراجها في السلسلة الوراثية بسهولة؛
- برنامج بحيث يرسل كل لبنة إشارات كيميائية معينة ويتفاعل مع أجزاء أخرى من التعليمات البرمجية.
الآن قام معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بإنشاء وتنظيم أكثر من 140 قالبًا حيويًا. وتكمن الصعوبة في حقيقة أن العديد من أجزاء الحمض النووي المهندسة، عند إدخالها في الشفرة الوراثية للخلية المتلقية، تؤدي إلى تدميرها.
إن البيولوجيا التخليقية قادرة على إنتاج بكتيريا معدلة وراثيا قادرة على إنتاج أدوية معقدة ونادرة بتكلفة زهيدة وبكميات صناعية. يمكن أن تؤدي الجينومات المهندسة إلى مصادر طاقة بديلة أو بكتيريا تساعد على إزالة ثاني أكسيد الكربون الزائد من الغلاف الجوي.
تم إعداد المادة من قبل محرري InoSMI خصيصًا لقسم العلوم في RIA >>
لوري جاريت هي زميلة بارزة في برنامج الصحة العالمية في مجلس العلاقات الخارجية (CFR).
في مايو 2010، كشف أغنى وأقوى رجل في عالم التكنولوجيا الحيوية عن ابتكار جديد آخر للعالم. بدأ جون كريج فنتر، مع متخصصين من شركته، بالحمض النووي وقاموا ببناء تسلسل جيني للنيوكليوتيدات، والذي يحتوي على أكثر من مليون بت من المعلومات. قبل سبع سنوات، أصبح فنتر أول عالم في العالم يبتكر كائن بيولوجياستنادا إلى المعلومات الجينية المتاحة. في أحد الأيام، بينما كان فنتر يبحث في سلسلة طويلة من الحروف التي تمثل تسلسل الحمض النووي لفيروس البكتيريا phi-X174، فكر فنتر فجأة: "لكنني أستطيع جمع الحمض النووي الحقيقي بناءً على معلومات الكمبيوتر هذه". لقد فعل ذلك بالضبط، حيث أنشأ فيروسًا يعتمد على جينوم phi-X174. استخدم العالم لاحقًا نفس الطريقة لتجميع الحمض النووي لجسم أكبر وأكثر تعقيدًا. قام فريق فينتر بإنشاء خلية بكتيرية اصطناعية عن طريق إدخال الحمض النووي المركب صناعيًا فيها، وبعد ذلك بدأ العلماء بملاحظة كيفية تحرك الخلايا البكتيرية وتغذيتها وتكاثرها.
عالم: المضادات الحيوية المستقبلية ستكون قادرة على "إيقاف" الجينات في الميكروباتوفقا لسيدني ألتمان الحائز على جائزة نوبل، تم عزل جزيئات المضادات الحيوية البسيطة نسبيا من المصادر الطبيعيةستأتي مركبات مُصنّعة "تهدف" إلى "إيقاف" عمل الجينات في الميكروبات.من خلال تجاربه، حاول فنتر تحذير البشرية من النسيان الشديد وأظهر ما ينتظرنا جميعًا. على سبيل المثال، في عام 2009، حذر في إحدى المقابلات التي أجراها: "نحن نعتقد أنه بما أننا قمنا بتنشيط الجينوم، فمن المحتمل أن تجبر هذه الحقيقة الناس على تغيير أفكارهم حول العالم الحي". أطلق فينتر على تقنيته الجديدة اسم "علم الجينوم الاصطناعي"، والتي "سوف تظهر لأول مرة في عالم الكمبيوتر الرقمي على أساس البيولوجيا الرقمية، ثم تتعلم كيفية إنشاء تعديلات جديدة على الحمض النووي لأغراض محددة للغاية. ... قد يعني هذا أننا عندما نتعلم قوانين الوجود أشكال مختلفةالحياة، سيكون الشخص قادرًا على إنشاء روبوتات للتعلم الذاتي و أنظمة الحوسبة. ... ما سبق يعني قدوم عصر جديد جداً التعلم السريعوتابع فينتر. "وهذا ليس الجانب الوحيد من حياة الإنسان الذي قد يتغير بالكامل بفضل التقنيات الجديدة."
واليوم، يطلق البعض بالفعل على عمل فنتر في إنشاء بكتيريا صناعية جديدة اسم "الطباعة رباعية الأبعاد". اسمحوا لي أن أذكركم أن الطباعة ثنائية الأبعاد هي الأكثر عملية عاديةالطباعة، والتي تبدأ بعد الضغط على مفتاح "الطباعة" على لوحة المفاتيح، ونتيجة لذلك تمنحك الطابعة الأكثر شيوعًا مقالًا مطبوعًا، وما إلى ذلك. ومع ذلك، فإن الشركات الصناعية وشركات التصميم والمستهلكين الآخرين يتحولون بالفعل إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد - في هذه الحالة، يتم إرسال إشارة إلى الأجهزة التي تحتوي على جميع أنواع المواد مثل البلاستيك والجرافيت وحتى المواد الغذائية، وعند الإخراج نحصل على ثلاثة - منتجات الأبعاد. وفي حالة الطباعة رباعية الأبعاد، تتم إضافة عمليتين مهمتين: التجميع الذاتي وإعادة الإنتاج الذاتي. أولاً، يتم إضفاء الطابع الرسمي على الفكرة وإدخالها إلى الكمبيوتر، ثم يتم إرسالها إلى طابعة ثلاثية الأبعاد، وعند الإخراج نحصل على منتج نهائي يمكنه نسخ وتحويل نفسه. يستخدم سكايلر تيبيتس من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا المواد الصلبة لإنشاء مواد فيزيائية معقدة يطلق عليها "المواد القابلة للبرمجة التي تبني نفسها". يرى فينتر وعدة مئات من علماء الأحياء الاصطناعية الآخرين أن الطباعة رباعية الأبعاد مناسبة بشكل خاص لبناء الكائنات الحية باستخدام وحدات البناء التي تشكل الكائنات الحية نفسها، أي الحمض النووي.
العلماء يستخدمون الجينات الاصطناعية لإنشاء "خميرة فرانكشتاين"أنشأ علماء الأحياء الأمريكيون ثقافة خميرة، تحتوي خلاياها على كروموسومات عادية وصناعية - تحتوي "خميرة فرانكشتاين" على "مفتاح" تطور SCRaMbLE، والذي يسمح لك بحذف أو نقل الجينات الفردية داخل هذه الكروموسومات و"بناء" خلايا متحولة. .بعد أن أنشأ فريقه لأول مرة جينوم فيروس phi-X174، قرر فينتر إلقاء نظرة فاحصة على السؤال التالي: كيف سيؤثر علم الجينوم الاصطناعي على الأمن القوميالبلاد وسيؤثر على صحة المواطنين. وكما يحذر التقرير، فإن تنظيم هذا المجال الجديد من العلوم يعوقه مشكلتان. الأول هو أن تكلفة العمل في مجال البيولوجيا التركيبية (أو "synbio") قد انخفضت كثيرًا، كما تم تبسيط المنهجية، بحيث يمكن الآن تنفيذها حتى الناس العاديينالذين لم يتلقوا أي تعليم بيولوجي أساسي. ولهذا السبب المبادئ أخلاقيات المهنة، سوف تتآكل المعايير المهنية والسلامة في هذا المجال الجديد من النشاط. والمشكلة الثانية هي أن المعايير القائمة، والتي تخضع للتنظيم في بعض الحالات في الولايات المتحدة وغيرها من البلدان المتقدمة الوكالات الحكومية، وراء الزمن، وبالتالي عفا عليها الزمن؛ بالإضافة إلى ذلك، فإن العديد من المتخصصين الشباب عادة لا يكونون على دراية بهذه المعايير.
وخلص فريق فنتر إلى أنه مع انخفاض تكاليف البيولوجيا التركيبية، سيزداد الاهتمام بهذا المجال، مع ظهور القضايا الأخلاقية والعملية في المقدمة. وهنا تبين أن توقعات العلماء أصبحت أكثر دقة من أي وقت مضى. الجينوم الاصطناعيبالاشتراك مع اتجاه اختراق آخر في علم الأحياء - ما يسمى بدراسات الطفرات الشكلية الجديدة (أو كما يطلق عليها أيضًا طفرات اكتساب الوظيفة أو دراسات GOF) - لا تفتح عددًا كبيرًا من الآفاق الجديدة فحسب، بل في نفس الوقت الوقت يحدد الكثير أسئلة صعبةويشكل تهديدا للأمن القومي. ونتيجة لذلك، بدأ المجتمع العلمي بالفعل في مناقشة بكل قوته المشاكل المرتبطة بـ "التطور الاصطناعي" الذي يوجهه الإنسان، ودراسة جميع أنواع التجارب بدقة، ونتيجة لذلك يمنح الإنسان بكتيريا غير ضارة نسبيًا بخصائص معدية. . وفي الوقت نفسه، فإن تلك المنظمات التي من المفترض أن تشارك في منع الإرهاب البيولوجي العالمي وضمان الأمن البيولوجي متخلفة إلى حد ما؛ فهي لم تتعلم بعد كيفية تصنيف التهديدات بشكل صحيح ومكافحتها بشكل فعال.
طور علماء الأحياء "محررًا وراثيًا" للخلايا الحيةطور علماء الأحياء "محررًا جينيًا" يسمح بقص أجزاء كبيرة وصغيرة من الحمض النووي ونسخها ولصقها مباشرة في الخلية الحية، وفقًا لدراسة نشرت في مجلة Science.في الولايات المتحدة، الكونغرس و السلطة التنفيذيةويحاولون أيضًا إنشاء قوائم بمسببات الأمراض والسموم المعروفة، بالإضافة إلى تطوير تدابير المراقبة والسيطرة عليها. حكومات الدول الأخرى والمؤسسات الدولية مثل الأمم المتحدة واتفاقية حقوق الإنسان الأسلحة البيولوجية. وباختصار، تهدف التدابير التنظيمية إلى العالم البيولوجيالماضي - وهناك العلماء، كما في الأيام الخوالي، يواصلون مراقبة الحياة من الخارج، ويصفون عناصرها وعملياتها؛ في التجارب يغيرون الظروف الخارجية ثم يرون ما يحدث. لكن في علم الأحياء الجديد، أصبح لدى العلماء أنفسهم الفرصة لبناء الحياة ودراستها من الداخل. وإليك ما قاله فينتر عن هذا الأمر في عام 2009: "سوف يُذهلك ما حققناه حتى الآن".
برمجة الحياة
بعد فترة وجيزة من نشر تجربة فينتر الفريدة، قام معهد الطب التابع للأكاديمية الوطنية للعلوم بتجميع مجموعة من الخبراء لمعرفة كيف سيؤثر العالم البيولوجي الجديد على القضايا الأخلاقية والعلمية وقضايا الأمن القومي. يجادل أندرو إلينجتون وجاريد إليفسون من جامعة تكساس في أوستن بأن جيلًا جديدًا من علماء الأحياء يأخذ بالفعل حدودًا علمية جديدة ويبدأ في النظر إلى الكائنات الحية والحمض النووي بنفس الطريقة التي نظر بها خبراء التكنولوجيا الفائقة الذين أنشأوا آي بي إم وسيسكو و نظرت شركة Apple إلى وقتها على الدوائر الدقيقة والترانزستورات. يتمتع كل من هذين المجالين بقطاع خاص وإمكانات علمية كبيرة، ويتفاعل كلا المجالين مع بعضهما البعض ويندمجان ويتحولان. والآن بدأ علماء الكمبيوتر يتحدثون عن "الحوسبة القائمة على الحمض النووي"، ويتحدث الخبراء في مجال البيولوجيا التركيبية بالفعل عن "لوحات الدوائر الحية". والآن أصبح عالم الأحياء مهندسًا يبرمج أشكالًا جديدة من الحياة كما يشاء.
جيرالد جويس من معهد البحوثيشعر سكريبس في لا جولا بولاية كاليفورنيا بالقلق من أنه مع تلاشي الحدود بين هذه المجالات، أصبح علماء الأحياء الآن قادرين بشكل متزايد على التحكم في التطور، أي التطور. نحن نشهد "نهاية الداروينية". وكما أشار جويس، "لقد أظهرت الحياة على الأرض مرونة وبراعة غير عادية، والقدرة على التكيف مع مجموعة واسعة من البيئات. ولكن ربما يكون الاختراع الأكثر أهمية الذي توصلت إليه الحياة هو النظام الوراثي - فهذا هو المكان الذي لا توجد فيه حدود للإبداع! وفي المستقبل القريب، ربما لن تتمكن النظم الحيوية الاصطناعية من تحقيق مثل هذه النتيجة. ومع ذلك، بمجرد أن تصبح جزيئات المعلومات قادرة على وراثة طفرات مفيدة من خلال التطور الدارويني المستدام ذاتيًا، يمكنها أن تبدأ في ظهور أشكال جديدة من الحياة.
نحن لا نبالغ. لقد تم التغلب على جميع العوائق الرئيسية أمام التوليف الاصطناعي للفيروسات والبكتيريا، على الأقل في التجارب. في عام 2002، أنشأ العلماء في جامعة ولاية نيويورك في ستوني بروك فيروسًا حيًا لشلل الأطفال استنادًا إلى شفرته الجينية. وبعد ثلاث سنوات فقط، قرر العلماء، الذين كانوا يشعرون بالقلق إزاء وباء الأنفلونزا، لأغراض بحثية إعادة إنشاء فيروس الأنفلونزا الإسبانية القاتل (“الأنفلونزا الإسبانية” سيئة السمعة التي اندلعت في عام 1918)، وتحديد العناصر الرئيسية للجينات الفيروسية التي صنعت هذا الفيروس. وفي أقل من عامين قتل حوالي 50 مليون شخص. كل هذا أدى إلى حقيقة أن مشكلة التقنيات ذات الاستخدام المزدوج، التي نشأت لأول مرة في الكيمياء منذ قرن مضى، وبعد مرور بعض الوقت أثرت على الفيزياء، تواجه الآن علم الأحياء.
في وقت ما، بين عامي 1894 و1911، اقترح الكيميائي الألماني فريتز هابر طريقة لإنتاج الأمونيا بكميات كبيرة. أحدث هذا العمل ثورة في الزراعة، مما أدى إلى ظهور صناعة الأسمدة الحديثة. لكن نفس عمل هابر ساعد في إنشاء الأسلحة الكيميائية التي استخدمها الجيش الألماني خلال الحرب العالمية الأولى - وتبين أن عمل هابر أدى إلى عواقب إيجابية وغير مواتية. وبعد ثلاث سنوات من حصول هابر على جائزة نوبل في الكيمياء، مُنح مواطنه ألبرت أينشتاين جائزة نوبل لمساهماته في الفيزياء. إن نظرية النسبية والجاذبية لأينشتاين، من خلال ربطها بين الكتلة والطاقة، لم تساعد فقط في كشف أسرار الكون ومهدت الطريق لاستخدام الطاقة النووية، ولكنها أدت أيضًا إلى إنشاء القنبلة الذرية.
باختصار، فإن مشكلة ما يسمى بالبحوث ذات الاستخدام المزدوج المثيرة للقلق (DURC) - وهي نفس الأنشطة البحثية التي يمكن أن تؤدي إلى عواقب مفيدة وخطيرة ولا يمكن التنبؤ بها - تجلت منذ فترة طويلة في الكيمياء والفيزياء. ونتيجة لذلك، ظهرت معاهدات دولية للحد من تلك البحوث الفيزيائية والكيميائية التي من المحتمل أن تؤدي إلى آثار ضارة. لكن العلوم البيولوجية كانت متأخرة جدًا هنا، وذلك على الرغم من حقيقة أن الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي والعديد من الدول الأخرى واصلت تطوير مثل هذه الأسلحة، ولكن كان هناك عدد قليل نسبيًا من القيود القانونية الدولية في هذا المجال. حتى الآن، لم يؤد كل هذا إلى عواقب عسكرية كبيرة، لأن أولئك الذين يسعون إلى استخدام الأسلحة البيولوجية لم يتعلموا بعد كيفية نشر الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض بسرعة أو كيفية استخدامها على وجه التحديد ضد أهداف محددة. لكن الوضع قد يتغير قريبا.
أصبحت المخاوف بشأن التكنولوجيات ذات الاستخدام المزدوج في علم الأحياء منتشرة على نطاق واسع خلال العامين الماضيين، حيث بدأ إجراء أبحاث GOF لمكافحة مسببات الأمراض المحتملة التي تم إنشاؤها بشكل مصطنع لأول مرة في علم الأحياء. ظروف المختبر. في 12 سبتمبر 2011 في مالطا، رون فوشييه من مركز طبيسميت باسم إيراسموس تحدث في مؤتمر عقد في إطار المؤتمر العلمي الأوروبي مجموعة العملللأنفلونزا. وأعلن أنه وجد طريقة لتحويل فيروس H5N1، الذي يصيب الطيور بشكل شبه حصري، إلى متغير يمكن أن يصيب البشر. وكما هو معروف، وبحسب الإحصائيات، فقد أصيب في ذلك الوقت 565 شخصًا فقط بفيروس H5N1، على الأرجح نتيجة الاتصال بالطيور؛ ومن إجمالي عدد المصابين، توفي 331 شخصًا (59٪). والآن دعونا نضع الأمر في نصابه الصحيح: خلال جائحة الأنفلونزا عام 1918، كان معدل الوفيات 2.5% فقط، مما أدى إلى وفاة أكثر من 50 مليون شخص. ومن ثم، يبدو أن فيروس H5N1 لديه القدرة على أن يؤدي إلى عواقب كارثية. ومن الجيد أن الطفرة لم تسفر عن نوع مختلف من الفيروس يمكن أن يصيب البشر بسهولة. خلال مؤتمر في مالطا، قال فوشييه إن فريقه الذي تموله المعاهد الوطنية للصحة نجح في "إنشاء نسخة معدلة من سلالة H5N1"، أي فيروس H5N1. للحصول على متغير من أنفلونزا الطيور يمكن أن يصيب القوارض (نسخ مخبرية مكررة من البشر). وأضاف فوشييه أنه بعد ذلك، فعل «شيئًا غبيًا جدًا جدًا»، أي أنه باستخدام قطعة قطن، لمس العالم أنوف قوارض مصابة واستخدم سلالات الفيروس المجمعة لإصابة مجموعة أخرى من الحيوانات؛ وكرر هذه العملية حتى نجح في الحصول على نسخة معدلة من فيروس H5N1 قادرة على إصابة الثدييات من خلال انتقاله عبر الهواء.
وقال فوشييه في مقابلة مع مجلة ساينتفيك أمريكان، بعد ذلك تساءل: "هذا الفيروس خطير للغاية". سؤال بلاغي: "هل من الضروري إجراء هذه التجارب أصلاً؟" - وأجاب هو نفسه بالإيجاب. ويرى أن مثل هذه التجارب يمكن أن تساعد في التعرف على أخطر سلالات الأنفلونزا الموجودة في الطبيعة، ومن ثم تطوير لقاح بالخصائص الضرورية وتحذير العالم من أن فيروس H5N1 قادر على الأرجح على الانتقال عبر الهواء. بعد وقت قصير من تصريح فوشييه المثير، أعلن عالم الفيروسات بجامعة ويسكونسن يوشيهيرو كاواوكا، والذي تلقى أيضًا تمويلًا من المعاهد الوطنية للصحة بالولايات المتحدة، أنه أجرى أيضًا تجارب مماثلة وحصل أيضًا على سلالة من أنفلونزا الطيور H5N1، القادرة على إصابة القوارض عن طريق العدوى. قطرات محمولة جوا. قامت كاواوكا بتعديل النموذج الأولي لسلالة H5N1 بعناية شديدة لجعلها أقل خطورة على البشر. أجرى كلا الباحثين تجاربهما في ظل معايير السلامة المتزايدة وفقًا لمتطلبات مستوى السلامة الحيوية 3 (BSL-3). دعونا نذكرك أن هناك أربعة مستويات للسلامة البيولوجية في المجمل، أدنىها هو BSL-1، وأعلىها هو BSL-4.
ابتكر علماء الأحياء فيروسًا اصطناعيًا يمنع الخلايا السرطانيةغالبية أمراض السرطانترتبط باضطرابات وراثية في الخلايا تعمل على "إيقاف" آليات "موت" الخلية، ونتيجة لذلك تبدأ الخلايا في التكاثر بشكل لا يمكن السيطرة عليه.وعلى الرغم من الاحتياطات، أثار فوشييه وكاواوكا حفيظة العديد من خبراء الأمن القومي والصحة العامة الذين طالبوا بإجابات على سؤال حول ما الذي يبرر الإنشاء المتعمد لسلالات قادرة على التسبب في جائحة الأنفلونزا. كما انضمت لجنة استشارية غير معروفة في المعاهد الوطنية للصحة في الولايات المتحدة إلى جوقة الأصوات الساخطة، وعلى وجه التحديد المجلس الاستشاري العلمي الوطني للأمن البيولوجي في الولايات المتحدة، والذي عقد عدة اجتماعات ساخنة في الفترة 2011-2012 وكانت هذه اللجنة الاستشارية أول من حاول التخفيف عواقب سلبيةتجارب على سلالات H5N1 ولهذا السبب، حظرت بالفعل في ديسمبر 2011 نشر طرق لإنشاء تعديلات جديدة على فيروس H5N1 قادرة على إصابة الثدييات. اضطرت مجلتي Science وNature إلى إزالة الأقسام العملية من أبحاث فوشييه وكاواوكا لأن بعض أعضاء اللجنة الاستشارية كانوا قلقين من ذلك. هذه المعلوماتيمكن أن تكون بمثابة دليل مرجعي للإرهابيين.
وأعرب عضو اللجنة الاستشارية وخبير الصحة مايكل أوسترهولم من جامعة مينيسوتا عن قلقه بشكل خاص. وحذر من أنه تم الوصول إلى نقطة تحول وأن العلماء بحاجة إلى التوقف وتطوير استراتيجيات لضمان أن مثل هذا العمل المستقبلي سيتم بشكل آمن ولصالح المجتمع. "هذه القضية تحتاج حقًا إلى معالجة من قبل العديد من الأطراف المستوى الدوليوقال أوسترهولم للصحفيين. - الأنفلونزا في الواقع أمر منفصل موضوع كبير. على عكس الأنفلونزا، فإن العديد من مسببات الأمراض الأخرى التي تم تجربتها تحت مستوى السلامة الحيوية 4 (BSL-4) لم تنتج سلالات معدية. لكنني لا أتذكر أي عامل ممرض يمكن أن ينتشر في جميع أنحاء العالم بسرعة الأنفلونزا.
وكان عالم الأحياء الدقيقة بول كيم من جامعة شمال أريزونا، والذي ترأس اللجنة الاستشارية العلمية الوطنية الأمريكية المعنية بالأمن البيولوجي، فعالاً في مساعدة مكتب التحقيقات الفيدرالي في التعرف على مرتكب رسائل البريد الإلكتروني المليئة بالجمرة الخبيثة في عام 2001. لتحديد مصدر جراثيم القرحة الموضوعة في مظاريف ملوثة وإرسالها إلى العديد من المكاتب الإعلامية و القادة السياسيينطور كيم طرقًا جديدة لبصمات الجينات. اتفق كيم مع أوسترهولم في العديد من القضايا السلامة العامة. والآن، بعد حادثة المظاريف الملوثة بالجمرة الخبيثة، أصبح الإرهاب البيولوجي هو مصدر قلق كيم الأكبر. "لا يمكننا حتى الآن أن نقول على وجه اليقين أنه خلال هذه [التجارب] تم إنشاء وسيلة يمكن أن تدمر العالم. وقال كيم للصحفيين: أو ربما سيتم إنشاؤه خلال سلسلة لاحقة من التجارب، والتي سيأتي منها التهديد. "هذا هو بالضبط ما يجب أن تركز عليه المناقشة العالمية."
وبالتالي، فإن قرار حظر نشر طرق إنشاء تعديلات جديدة على فيروس H5N1، الذي تم اتخاذه في ديسمبر 2011، لم يحل أي شيء، وبالتالي بعد أربعة أشهر أبطلته اللجنة الاستشارية. وفي عام 2012، تمكن فوشييه وكاواوكا من نشر ورقتيهما البحثيتين بدون تقطيع في مجلتي العلوم والطبيعة، وفي نهاية المطاف تم رفع الوقف المؤقت للتجارب على فيروس الأنفلونزا كجزء من البحوث ذات الاستخدام المزدوج. في أوائل عام 2013، أصدرت المعاهد الوطنية للصحة سلسلة من إرشادات السلامة الحيوية التي تسمح بالبحث في الطفرات الشكلية الجديدة لفيروسات orthomyxoviruses، لكن القيود تنطبق فقط على فيروس الأنفلونزا. تراجع أوسترهولم وكيم ومعظم المعارضين المتحمسين لمثل هذه التجارب، مما سمح للجنة الاستشارية بالعودة إلى الظلام.
علاج عالمي؟
وفي العامين الماضيين، عقدت منظمة الصحة العالمية قمتين على أمل التوصل إلى نتائج الحل العالمي السؤال التالي: كيف يتم التعامل مع صندوق باندورا المفتوح الناتج عن تجارب سلالات H5N1؟ وكان التحدي الأكبر من وجهة نظر منظمة الصحة العالمية يتلخص في ضمان عدم انتهاك العلماء الذين يدرسون سلالات الأنفلونزا الاتفاقيات الدولية الهشة بشأن مراقبة الأوبئة وتبادل المعلومات حول تفشي الأوبئة ــ وهي مشكلة حقيقية للغاية، نظراً لتوقيع معاهدة عام 2005 بشأن اللوائح الصحية الدولية ( تمنح هذه المعاهدة منظمة الصحة العالمية سلطة في حالة حدوث وباء وتلزم جميع الدول بمراقبة الأمراض المعدية والإبلاغ عن أي تفشي للأوبئة) استغرق أربعة عشر عامًا. بالإضافة إلى ذلك، بعد التصديق عليها، واجهت هذه المعاهدة تحديًا من قبل بعض الدول النامية، مثل إندونيسيا.
وقد قاومت جاكرتا تبادل عينات الفيروس على أساس أنها تعتقد أن شركات الأدوية الغربية ستسعى إلى الحصول على براءات اختراع للمنتجات المصنوعة من السلالات المتبرع بها وتحقيق أرباح أكبر في نهاية المطاف من خلال بيع اللقاحات والأدوية إلى البلدان المتخلفة بأسعار متضخمة. على سبيل المثال، رفضت إندونيسيا تبادل عينات من فيروس الأنفلونزا H5N1 المكتشف في ذلك البلد. ووجهت اتهامات جامحة للمجتمع الطبي العالمي بشكل عام والولايات المتحدة بشكل خاص. حتى أن إندونيسيا طردت المفاوض الأمريكي الذي كان يتعامل مع هذا الموضوع. وفي النهاية تم التوصل إلى اتفاق خاص التدابير الوقائيةبشأن الوقاية من الأوبئة؛ تمت الموافقة على هذه الاتفاقية من قبل جمعية الصحة العالمية (هيئة صنع القرار في منظمة الصحة العالمية) في عام 2011 وهي قيد التنفيذ حاليًا. العنصر التأسيسياللوائح الصحية الدولية (IHR). ولكن بحلول عام 2012، لم يتجاوز عدد الدول التي تمكنت من الامتثال لقواعد السلامة والرصد والبحث 35 دولة. ولم تحصل المنظمات العالمية بعد على العديد من عينات فيروس H5N1 وغيره من مسببات الأمراض الخطيرة وإدراجها في قواعد البيانات. ويخشى خبراء الصحة أن يبدأ الوباء قبل وقت طويل من معرفة السلطات نوع الفيروس الذي يتعين عليها مكافحته.
العلماء يرفعون الوقف الطوعي لأبحاث أنفلونزا الطيوروكما تشير الرسالة، تم تقديم الوقف الأصلي لمدة 60 يومًا لإطلاع الجمهور على فوائد مثل هذه الأبحاث، ووضع تدابير لتقليل المخاطر و"تمكين المنظمات والحكومات في جميع أنحاء العالم من مراجعة سياسات السلامة الحيوية الخاصة بها لمثل هذه التجارب".وأُبلغت منظمة الصحة العالمية أنه في وقت الإطاحة بنظام مبارك في أوائل عام 2011، تم إفراغ المختبرات الرئيسية لوزارة الصحة المصرية، الموجودة في القاهرة، فجأة أثناء الاضطرابات. ونتيجة لذلك، اختفت أمبولات تحتوي على سلالات من الكائنات الحية الدقيقة المختلفة، بما في ذلك عينات من فيروس H5N1. وهنا تواجه مصر مشاكل كبيرة: فهي تحتل المركز الثاني (بعد إندونيسيا) من حيث الإصابة بهذا النوع من الأنفلونزا. في البداية كان من المفترض أن المتمردين ليس لديهم أي فكرة عن محتويات القوارير المسروقة، لأنهم يحتاجون فقط إلى الإلكترونيات المخبرية ومعدات التبريد. ومع ذلك، لا يمكن لأحد أن يقول على وجه اليقين المزيد من مصير الأمبولات مع سلالة الأنفلونزا - لا أحد يعرف ما إذا كان قد تم تدميرها أم لا.
من وجهة نظر منظمة الصحة العالمية، أظهرت الأحداث في مصر أن المختبرات البيولوجية في العديد من دول العالم لن تتخذ على الإطلاق الإجراءات الأمنية المعززة التي اعتمدها الهولنديون بالفعل لضمان سلامة أعمال فوشييه البحثية والأمريكيين في بالنسبه لكاواوكا واستذكرت المديرة العامة لمنظمة الصحة العالمية مارغريت تشان ومساعد المدير العام كيجي فوكودا وباء السارس عام 2003، الذي أخفت خلاله القيادة الصينية الحقائق ولم تتخذ أي إجراء لعدة أشهر، وبعد ذلك انتشر المرض إلى 29 دولة. لقد أدركت السلطات الصينية أنه حتى في تلك البلدان التي استوفت جميع متطلبات اللوائح الصحية الدولية، لم يتم الالتزام بأي من لوائح السلامة التي تنص عليها اللوائح الصحية الدولية للعمل مع التقنيات ذات الاستخدام المزدوج على الإطلاق. وفي معظم البلدان الآسيوية، كان مفهوم الأمن البيولوجي في حد ذاته جديدًا وأدى إلى حدوث ارتباك. وحتى في أوروبا لم تكن هناك مبادئ توجيهية واضحة بشأن البحوث ذات الاستخدام المزدوج، أو السلامة البيولوجية، أو الأمن البيولوجي. الدول الأوروبيةأكثر قلقا بشأن علم الوراثة المنتجات المعدلةمن مسببات الأمراض والكائنات الحية الدقيقة. وكان الأوروبيون معنيين بالامتثال لبروتوكول قرطاجنة للسلامة البيولوجية (2000)، والذي، على الرغم من اسمه، لا يتناول قضايا الإرهاب أو الأمن القومي أو بعض المواضيع التي أثيرت أثناء النقاش حول البحوث ذات الاستخدام المزدوج. وبدلا من ذلك، ركز بروتوكول قرطاجنة فقط على الكائنات المعدلة وراثيا.
طور العلماء طريقة مدتها خمس دقائق لتشخيص أنواع جديدة من الأنفلونزاويأمل العلماء في إمكانية استخدام التقنية التي ابتكروها للتعرف على فيروسات الأنفلونزا في المطارات الدولية ومراكز النقل الأخرى في حالة انتشار الوباء.وقد دفعت القمة الأولى لمنظمة الصحة العالمية بشأن البحوث ذات الاستخدام المزدوج، والتي عقدت في فبراير/شباط 2012، فوشييه وكاواوكا إلى تزويد زملائهما بمعلومات مفصلة حول تقنياتهم ونتائجهم التجريبية. ويبدو أن تقرير فوشييه عن تجارب الطفرة طمأن الكثيرين، إذ اعترف العالم بأنه لم يستخدم تقنيات البيولوجيا التركيبية؛ نعم، لقد ابتكر فيروسًا أصاب قوارض المختبر، لكن لم يمت أي منهم. ونتيجة للمشاورات بشأن فيروس H5N1، والتي هيمن عليها علماء الفيروسات المختصون بدراسة الأنفلونزا، خلص العلماء إلى أن الأبحاث في هذا المجال ليست خطيرة كما كان يعتقد سابقا، وبالتالي قد يتم رفع الوقف الاختياري عليها قريبا.
قال أوسترهولم الغاضب لأكاديمية نيويورك للعلوم إن الولايات المتحدة ومنظمة الصحة العالمية لم تضعا بعد مبادئ توجيهية واضحة لأبحاث DURC، ولم تضعا بعد معايير السلامة وليس لديهما برنامج لتدابير الحماية المنسقة عالميًا. وعلى النقيض من أوسترهولم، لم يكن العديد من أعضاء اللجنة الآخرين قلقين؛ وبدلاً من ذلك، اقترحوا أن الخوف المفرط من المخاطر المرتبطة بأبحاث GOF يمكن أن يعوض الفوائد الصحية العامة المحتملة التي قد تنجم عن البحث نفسه. بعد وقت قصير من الاجتماع، ذكروا أنه عند الحاجة، لا يمكن لمكتب التحقيقات الفيدرالي ولا وكالة المخابرات المركزية ولا وكالات الاستخبارات الأخرى تحديد أو تقييم خطر الإرهاب المرتبط باستخدام الأسلحة البيولوجية، وأبحاث GOF والعمل في مجال البيولوجيا التركيبية. .
أعتقد أن الأطفال هم مستقبلنا
أولئك الذين يدافعون عن عدم إعاقة الأبحاث سريعة التطور في البيولوجيا التركيبية، مثل تجارب درو آندي من جامعة ستانفورد وتود كويكن من مركز وودرو ويلسون الدولي للعلماء (الأخير هو أحد قادة الحركة الدولية المستقلة المتنامية في علم الأحياء) يصرون على ضرورة الاهتمام ليس فقط بالتهديدات التي تفرضها البيولوجيا التخليقية، بل أيضًا بالفرص التي توفرها. ووفقا لآندي، فإن حصة الهندسة الوراثية والبيولوجيا التركيبية في الاقتصاد الأمريكي تبلغ بالفعل 2%، وينمو هذا القطاع بنسبة 12% سنويا. ويتلقى قسم الهندسة الحيوية في جامعة ستانفورد، الذي يرأسه، نصف مليار دولار من التمويل الحكومي سنويًا. ويتوقع آندي أن تؤدي البيولوجيا التركيبية في المستقبل القريب إلى حدوث طفرة اقتصادية وتكنولوجية، تمامًا كما حدث في البداية هذا القرنلقد فعلت تقنيات الإنترنت ووسائل التواصل الاجتماعي ذلك.
يعتقد العديد من طلاب علم الأحياء اليوم أن الهندسة الوراثية لأشكال الحياة الموجودة في الطبيعة وإنشاء أشكال جديدة هي أحدث ما توصل إليه علم الأحياء. في المعارض المشاريع العلميةوأثناء إجراء التجارب، ليس لدى الطلاب الوقت للتفكير في جوهر الأبحاث ذات الاستخدام المزدوج؛ فهم في عجلة من أمرهم للوصول إلى المستقبل. في عام 2004، أطلق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا المسابقة الدولية للبيولوجيا التركيبية (IGEM)، والتي تنافست فيها فرق الطلاب لتصميم أشكال حياة جديدة. ومؤخرا تقرر السماح لأطفال المدارس بالمشاركة في هذه المسابقة. وفي العام الماضي، تم قبول أكثر من 190 طلبًا من باحثين شباب من 34 دولة للمشاركة في المسابقة. ما بدا خيالًا علميًا للأجيال السابقة يصبح الحياة اليومية للشباب.
على مدى السنوات القليلة الماضية، أصبح البحث في مجال البيولوجيا التركيبية أرخص وأسهل نسبيا. في عام 2003، أكمل مشروع الجينوم البشري أول تسلسل كامل للحمض النووي البشري. كلف المشروع عدة مليارات من الدولارات، وشارك فيه آلاف العلماء والفنيين من أكثر من 160 معملاً، واستمر لأكثر من عشر سنوات. وبعد مرور عشر سنوات، أصبح من الممكن شراء جهاز التسلسل مقابل بضعة آلاف من الدولارات فقط وتسلسل الجينوم في المنزل في أقل من 24 ساعة. سوف يستغرق الأمر وقتًا أقل حتى تتمكن الشركات الخاصة من فك رموز الجينوم بشروط تجارية، وتستمر أسعار هذه الخدمة في الانخفاض، وانخفضت التكاليف كثيرًا لدرجة أن معدات التسلسل لم يعد مربحًا العثور عليها في البلدان المتقدمة، ونتيجة لذلك، تم نقل جزء كبير منه إلى الصين. وفي مختبرات ضخمة بالقرب من بكين وشانغهاي وشنتشن، تعمل أجهزة التسلسل الآلية الآن على فك رموز الحمض النووي على قدم وساق، ويتجاوز حجم المعلومات التي يتم تحميلها شهريًا إلى قواعد البيانات بكثير الحجم الإجمالي المتراكم منذ عام 1953، عندما اكتشف ج. واتسون وإف. كريك الحمض النووي، وفقًا حتى عام 2003، عندما قام فنتر بتركيب الجينوم phi-X174.
لفهم ما تفعله البيولوجيا التركيبية الحديثة، دعونا نلقي نظرة على مثال. لنفترض أننا نواجه المهمة التالية: كيفية اكتشاف الزرنيخ الموجود في رواسب المياه الجوفية الملوثة؟ تخيل الآن أنه سيكون من الممكن إنشاء بكتيريا غير ضارة تبدأ في التوهج في الماء الملوث بالزرنيخ - كيف تحب هذه الفكرة؟ لا لا لا يوجد مثل هذه المخلوقات في الطبيعة ولكن هناك مخلوقات تلمع (اليراعات وبعض أنواع الأسماك). في بعض الحالات، تتوهج هذه الكائنات فقط عندما تتزاوج أو تشعر بالتهديد - وهذه مفاتيح بيولوجية غريبة. هناك أيضًا كائنات دقيقة أخرى يمكن أن تتفاعل مع وجود الزرنيخ. بالإضافة إلى ذلك، هناك عدد لا يحصى من البكتيريا غير الضارة بالبشر والتي يمكنك إجراء التجارب عليها بأمان.
لذا، نحن بحاجة إلى مخلوق يتمتع بالخصائص اللازمة، ولهذا نحتاج إلى تثبيت البرنامج على جهاز الكمبيوتر المحمول الخاص بنا، ومن خلال الاتصال بقواعد البيانات التجارية، نجد الأجزاء المطلوبة من الحمض النووي المسؤولة عن التألق والتفاعل مع الزرنيخ. وبعد ذلك يمكن للعميل شراء هذه البكتيريا غير الضارة فقط. ثم عليك فقط إدخال الكود الناتج في الحمض النووي للبكتيريا، ثم التأكد من أن البكتيريا حية وقادرة على التكاثر الذاتي. الآن كل ما تبقى هو أن تأخذ زجاجة ماء ملوثة بالزرنيخ، وتضيف إليها بعض البكتيريا الاصطناعية وترجها: إذا بدأ الماء في التوهج، فهذا يعني أنه تم اكتشاف الزرنيخ. (لقد قمنا هنا بتلخيص التجارب التي أجراها بالفعل فريق من جامعة إدنبره في المسابقة الدولية للبيولوجيا التركيبية (IGEM) لعام 2006.
الأكثر الجزء الصعبوتتمثل المهمة في إدراج أجزاء من الحمض النووي في التسلسل، ولكن قريبا لن تكون هذه المهمة صعبة. يتم استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل متزايد في مجال التخليق الحيوي. يمكن للعلماء الآن تحميل النيوكليوتيدات في "طابعة حيوية" ثلاثية الأبعاد تولد الجينومات. بالإضافة إلى التعاون العلمي في المستوى العالمي. لنفترض أن فريقًا من العلماء صمم تسلسلًا جينيًا على جهاز كمبيوتر في جزء واحد من الكرة الأرضية وأرسل هذا الرمز إلى طابعة موجودة في مكان آخر على الأرض لمستخدم مختلف تمامًا متصل بالإنترنت. ولكن يمكن استخدام الكود الناتج لأغراض جيدة، على سبيل المثال، لإنشاء دواء أو لقاح، ولأغراض إجرامية. وفي الحالة الأخيرة، تخيل أنه سيكون من الممكن تحويل فيروس phi-X174، الذي عمل معه فنتر قبل عشر سنوات، إلى كائن حي دقيق يقتل الخلايا البشرية، أو تصنيع بعض الخلايا البشرية. بكتيريا خطيرةمقاومة للمضادات الحيوية، أو حتى خلق سلالة جديدة من الفيروس.
معلومات من فضلك!
وفقا لخبراء الأمن القومي وإنفاذ القانون الذين يراقبون عن كثب الثورة البيولوجية، المشكلة التالية تأتي في المقدمة - المعلومات. من ناحية، تحدد جميع التشريعات الحالية تقريبًا في هذا المجال، سواء على المستوى الفردي أو الدولي، النظام القانوني للعمليات مع الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض (على سبيل المثال، فيروس الإيبولا) وتراقبها، ولكن يكاد يكون من المستحيل تتبع جميع المعلومات. . يمكن إخفاء المعلومات المتعلقة بالشفرة الجينية أينما تريد، على سبيل المثال، قام مقاتلو القاعدة بإخفاء تعليمات لتنفيذ أعمال إرهابية داخل أشرطة إباحية، وبمساعدة رسائل التغريدة البريئة يمكنك إعادة توجيه المستلم إلى منطقة غير قانونية من الإنترنت حيث يتم تخزين الرموز الجينومية، وتكون جاهزة دائمًا للتحميل على طابعة ثلاثية الأبعاد. اتضح أنه بشكل غير متوقع تمامًا، أصبحت مشكلة علم الأحياء فجأة مشكلة أمن المعلومات.
في فبراير/شباط 2013، جاء حوالي ثلث العلماء والمسؤولين الحكوميين من الولايات المتحدة لحضور القمة الثانية لمنظمة الصحة العالمية لبحوث الاستخدام المزدوج (DURC). لقد مثلوا ما لا يقل عن 15 منظمة مختلفة مثل مكتب التحقيقات الفيدرالي، ومراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها، ووزارة الدفاع، ومكتب الممثل التجاري الأمريكي. ورغم أن بلداناً أخرى كانت ممثلة في القمة، فإن الرسالة التي بعثت بها إدارة أوباما كانت واضحة لا لبس فيها: القلق.
ويجب على كل دولة طرف في اتفاقية الأسلحة البيولوجية تمكين إحدى منظماتها، وجعلها مسؤولة عن ضمان الامتثال لأحكام الاتفاقية. على الجانب الأمريكي، مثل هذه المنظمة هي مكتب التحقيقات الفيدرالي (FBI)، الذي يتفاعل مع المجتمع العلمي ويحاول تحديد الأبحاث ذات الاستخدام المزدوج (DURC). صحيح أن مكتب التحقيقات الفيدرالي الصغير قد تقلص إلى حد ما نتيجة للتخفيضات الأخيرة في الميزانية والمصادرة من قبل الكونجرس. ولكن على عكس علماء الأحياء، لا يتمتع مكتب التحقيقات الفيدرالي بنفس الخبرة والمعرفة العلمية، وبالتالي، من الناحية العملية، يجب على مكتب التحقيقات الفيدرالي الاعتماد على آراء العلماء لممارسة السيطرة - وهو وضع يمثل مشكلة واضحة.
وقد حاولت بلدان أخرى حل مشكلة مراقبة أبحاث DURC بطرق أخرى. على سبيل المثال، لدى الدنمارك إجراءات ترخيص للبحث العلمي العام والخاص. في الوقت نفسه، قبل إجراء التجارب، يلتزم الباحثون بالإبلاغ رسميًا عن أهدافهم الفعلية، ويجب على السلطات الحكومية التحقق أولاً من مدى امتثال المختبرات والموظفين لمتطلبات السلامة، وعندها فقط تصدر التراخيص التي تحدد طريقة عملها. يتم تصنيف بعض الطلبات والتراخيص على أنها سرية، مما يضمن الأسرار التجارية في القطاع الخاص. ومع ذلك، فإن حجم البحوث البيولوجية في البلاد صغير جدًا: فقد تم إصدار أقل من 100 ترخيص حاليًا.
ومن خلال قانون مراقبة الصادرات، سعت الحكومة الهولندية إلى منع نشر أعمال فوشييه بشأن تعديل فيروس H5N1، حيث إن المعلومات الواردة في هذا العمل اعتبرت سلعة تتطلب نظام توزيع خاص. وعلى الرغم من أن الحكومة رفعت حظر النشر بعد القمة الأولى لمنظمة الصحة العالمية، إلا أن محكمة المقاطعة قضت بعد مرور بعض الوقت بأن عمل فوشييه ينتهك قانون الاتحاد الأوروبي. ومع ذلك، قرر فوشييه استئناف قرار المحكمة، الأمر الذي سيكون له بلا شك تأثير خطير على طبيعة تبادل المعلومات حول مثل هذه الأبحاث في جميع أنحاء أوروبا. أحد الدروس التي تعلمتها الولايات المتحدة من خروقات البيانات سيئة السمعة هو أنه قد لا يكون من الممكن وضع ضوابط قوية على نقل المعلومات الرقمية بين الأطراف إذا تصرفت الأطراف المعنية بشكل حاسم وإبداعي.
وإدراكًا لوعد الهندسة البيولوجية، يشير العديد من علماء الأحياء الآن إلى عملهم في علم الجينوم باسم "التشفير الشريطي". وكما يضع المصنعون رموزًا شريطية على المنتجات لتوضيح هوية المنتج وسعره عند مسحه ضوئيًا، يريد علماء الأحياء أيضًا تحديد تسلسل التسلسل الجيني للنباتات والحيوانات والأسماك والطيور والكائنات الحية الدقيقة في العالم، ومطابقة كل من هذه المخلوقات بتسلسل الحمض النووي الخاص بها - واحد. قد نقول، "رمز شريطي" فريد لنوع معين. ومن ثم سيكون من الممكن مطابقة كل كائن حي مُصنَّع وكل كائن حي خضع لطفرات GOF مع "الرمز الشريطي" الخاص به. ونتيجة لذلك، ستتمكن وكالات الاستخبارات والسلطات الصحية من تتبع حركة واستخدام وإنشاء الكائنات الاصطناعية أو المعدلة. وقد تم بالفعل استخدام هذا النهج في مجال البذور المعدلة وراثيا والمنتجات الزراعية، ويمكن استخدامه بنفس القدر في البحوث ذات الاستخدام المزدوج (DURC). وفي الوقت نفسه، ينبغي منح الحق في وضع الرموز الشريطية للباحثين فقط، وليس للإرهابيين المحتملين. وبشكل عام، لا توجد حلول تكنولوجية سريعة وسهلة لهذه المشكلة.
من منظمة الصحة العالمية إلى الحج
فشلت قمة منظمة الصحة العالمية لعام 2013 في التوصل إلى أي اتفاق ذي معنى بشأن الأبحاث ذات الاستخدام المزدوج (DURC). ولم تتمكن منظمة الصحة العالمية التي تعاني من ضائقة مالية من إيجاد الموارد اللازمة لتنفيذ توصيات القمة. والأسوأ من ذلكلم يتمكن المشاركون في القمة حتى من وضع أساس مشترك للقضية قيد المناقشة، وأدركت الدول المتخلفة أن هذه القضية لم تكن ذات أولوية. وبالإضافة إلى ذلك، اشتكى الممثلون الأفارقة من أن بلدانهم لا تملك الموارد اللازمة لتنفيذ تدابير السلامة الأحيائية. وكما قال أحد ممثلي إحدى الدول الأفريقية، شريطة عدم الكشف عن هويته، "نحن الذين نعاني بالفعل من كل هذه الأمراض. نحن من نحتاج إلى هذه الدراسات، ولكننا لا نستطيع تنفيذها. ليس لدينا أموال. ليس لدينا الموارد. والآن، بسبب المخاوف بشأن الأبحاث ذات الاستخدام المزدوج، لا يستطيع موظفونا الذهاب إلى مختبراتكم للعمل هناك [في الولايات المتحدة أو أوروبا] لأسباب أمنية. عن قصد أو عن غير قصد، كل هذه المخاوف بشأن أبحاث DURC تبطئنا.
وكانت الدول النامية الكبرى مثل البرازيل والصين والهند وجنوب أفريقيا غير مرئية إلى حد كبير في المؤتمر الذي استمر ثلاثة أيام. لقد كانوا مهتمين فقط بمسألة من سيصدر براءات الاختراع للمنتجات التي تم إنشاؤها خلال أبحاث DURC، وأصروا على الحاجة إلى نقل التكنولوجيا، أو تحدثوا بشكل ممل عن مدى صرامة الرقابة على العمل البحثي في بلدانهم. وعلى وجه الخصوص، أكد المندوبون الصينيون للحاضرين أن الصين اتخذت جميع التدابير اللازمة لضمان السلامة البيولوجية. وبعد شهرين من الاجتماع، استخدم فريق من العلماء من المختبر الوطني الصيني لاختبار أنفلونزا الطيور في معهد هاربين للأبحاث البيطرية أساليب GOF لتخليق 127 شكلاً من فيروسات الأنفلونزا، تعتمد جميعها على سلالة أنفلونزا H5N1 جنبًا إلى جنب مع السمات الجينية الموجودة في العشرات من الفيروسات الأخرى. أنواع الانفلونزا اعتمد الصينيون بشكل أساسي على أعمال فوشييه وكاواوكي، وقاموا بتعديلها بعض الشيء. وكانت خمس من السلالات الاصطناعية لأخطر أنواع الأنفلونزا التي قاموا بتصنيعها قادرة على إصابة خنازير غينيا عن طريق الرذاذ المحمول جوا، مما أدى إلى الوفاة.
منذ حوالي عشر سنوات، دق علماء الفيروسات من مختلف البلدان ناقوس الخطر. وعلموا أن العلماء الأمريكيين قرروا إدخال جين خاص في فيروس الجدري، وبفضله تحول المحلول المصاب بالجدري إلى اللون الأخضر. وصف اختراع مبتكر لعلماء أمريكيين يهدف إلى التعرف على فيروس قاتل بأنه "جريمة ضد الإنسانية".
وعلى العكس من ذلك، في بداية هذا العام، عندما ظهر نوع جديد من أنفلونزا الطيور، H7N9، في الصين، بدأ علماء الفيروسات في الاعتماد على أبحاث GOF، مؤكدين على أهميتها للصحة العامة. وبعد دراسة التركيب الجيني للفيروس، أعلن فوشييه وكاواوكا عن مخاطره، مشيرين إلى أن نفس التغييرات الجينية التي أجراها على فيروس H5N1 كانت موجودة بالفعل في سلالة H7N9. وفي أغسطس من هذا العام، نشرت مجموعة فوشييه نتائج التجارب التي أظهرت أن فيروس H7N9 قادر على إصابة القوارض وإصابة الحيوانات من خلال القطرات المحمولة جوا. وقد دعا فوشييه وكاواوكا و20 من علماء الفيروسات الآخرين إلى إجراء سلسلة واسعة من تجارب GOF على فيروس H7N9 لتجميع متغير وراثي للأنفلونزا، مما يخلق سلالة من أنفلونزا الطيور يمكن أن تصيب البشر من خلال الانتقال المحمول جواً، مما سيسمح لعلماء الفيروسات أن يكونوا أفضل على استعداد لمحاربته.
وبينما تناقش سلطات البحوث الصحية في بلدانها طلبات العلماء لإجراء تجارب على فيروس H7N9، بدأت الكائنات الحية الدقيقة الأخرى أيضًا في طرح مشاكل يمكن حلها باستخدام أساليب GOF. في يونيو 2012، ظهرت متلازمة الشرق الأوسط التنفسية (MERS) فجأة في المملكة العربية السعودية، وبحلول سبتمبر 2013، كان الفيروس قد أصاب 132 شخصًا، توفي نصفهم. على الرغم من أن متلازمة الشرق الأوسط التنفسية تشبه السارس (أي "المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة" - السارس)، إلا أن الكثير لا يزال غير معروف عن أصوله. كانت هناك حالات عديدة لانتقال فيروس متلازمة الشرق الأوسط التنفسية من شخص إلى آخر، وخاصة في المستشفيات، إلى درجة أن السلطات السعودية دقت ناقوس الخطر بشأن احتمال انتشار فيروس متلازمة الشرق الأوسط التنفسية في جميع أنحاء العالم الإسلامي. لاحظ أنه لم يتم العثور على لقاح أو أي علاج آخر لفيروس كورونا حتى الآن. إذا سمح للتجارب بتحديد التأثيرات المعدية لفيروس H7N9، فلماذا لا نطلب الإذن نفسه لإجراء تجارب على فيروس كورونا لدراسة شكله المعدي من أجل منع انتشاره، على سبيل المثال، بين الحجاج أثناء الحج؟
عندما ظهر فيروس نقص المناعة البشرية في أوائل الثمانينات، لم يكن أحد يعرف على وجه اليقين كيف ينتقل الفيروس. يعتقد العديد من الأطباء أن معدل الإصابة بنسبة 99 بالمائة مميتيمكن تقليله عن طريق القضاء التام على الاتصال بالأشخاص المصابين. منعت جميع المدارس الأمريكية الطلاب الذين تم تشخيص إصابتهم بالمرض رد فعل إيجابيمنعت فيروس نقص المناعة البشرية، ومعظم الدوريات الرياضية الرياضيين المصابين من اللعب (حتى أعلن نجم الدوري الاميركي للمحترفين ماجيك جونسون رسميًا أنه مصاب أيضًا، مما أثار حركة ضد عزل المصابين بفيروس نقص المناعة البشرية). ولو كان ذلك ممكنا من الناحية التقنية، فربما كان من الضروري تعديل هذا الفيروس، وإعطائه القدرة على الانتشار عن طريق الرذاذ المحمول جوا أو عن طريق اللمس العرضي، من أجل دراسته بعد ذلك؟
ماذا تفعل الآن؟
من غير المرجح أن يتفق العلماء وخبراء السلامة على المخاطر المرتبطة بأبحاث الاستخدام المزدوج (DURC) في البيولوجيا التركيبية. بعد مرور ما يقرب من خمسة وثلاثين عامًا على القضاء على مرض الجدري، لا يزال الجدل محتدمًا حول ما إذا كان يجب تدمير آخر العينات المتبقية من الفيروس أم لا.
ما هي الفوائد التي يمكن أن يجلبها البحث في البيولوجيا التركيبية؟ من الصعب القول. يعتقد المؤيدون أن هذا المجال من علم الأحياء سيغير العالم مثل ثورة تكنولوجيا المعلومات، لكن المعارضين متشككون. إن الخوف من العواقب السلبية المحتملة لأبحاث DURC لن يؤدي إلا إلى إعاقة تطور العلوم. ستبدأ السلطات الأمريكية، على سبيل المثال، في نسج شبكة بيروقراطية ضخمة، وإنشاء هيئات تنظيمية وإشرافية - وهنا ستنجح بلا شك أكثر من الدول الأخرى، ولكن في هذه الحالة، ستنجح السلطات الأمريكية. البرامج العلميةسوف تتباطأ، وسوف تذهب المشاريع البحثية الأكثر ابتكارا إلى بلدان أخرى. إن الإجراءات الأحادية التي تتخذها أي حكومة محكوم عليها بالفشل.
وهذا يعني أن صناع السياسات لا ينبغي لهم أن يتوقعوا الوضوح الكامل واكتمال المعلومات منذ البداية؛ ولا ينبغي لهم التسرع في فرض القيود وإهمال قدرة العلم على التنظيم الذاتي. وبدلاً من ذلك، يتعين على صناع السياسات أن يدركوا أن ثورة البيولوجيا التخليقية سوف تستمر، ولذلك يتعين عليهم أن يراقبوها عن كثب وأن يتخذوا التدابير الكافية لمنع المخاطر الأكثر وضوحاً والحالية، مثل الإطلاق العرضي للكائنات البيولوجية الخطرة أو انتشارها المتعمد.
وينبغي أن تكون الخطوة الأولى في هذا الاتجاه تعزيز سلطات مراقبة الأوبئة على المستوى الوطني والعالمي. وفي الولايات المتحدة، تم إضعاف مؤسسات الرقابة بسبب تخفيضات الميزانية والمشاكل البيروقراطية على المستوى الفيدرالي ومستوى الولايات والمستوى الأدنى. ويبدو أن مراكز السيطرة على الأمراض ووزارة الزراعة الأمريكية هما خط الدفاع الأول لحماية الناس والنباتات والماشية من التهديدات الميكروبيولوجية، ولكن تم تخفيض الإنفاق على كليهما إلى الحد الأقصى. تم بالفعل تخفيض ميزانية مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها بنسبة 25 بالمائة منذ عام 2010، وتم تخفيضها مؤخرًا بنسبة خمسة بالمائة أخرى بسبب الحجز، بما في ذلك خفض التمويل لعمل 50 ألف مفتش رعاية صحية على مستوى الولاية والمدن والمقاطعات . ومع ذلك، سيكون من السهل على الكونجرس تجديد هذا التمويل وتقديم مساعدات أخرى لهؤلاء الأشخاص الذين يضمنون عمل الصحة العامة الأمريكية.
يقول العلماء إن البشرية قد تكون مهددة بـ 320 ألف فيروس جديدقرر علماء الفيروسات وعلماء الأوبئة والأطباء البيطريون وعلماء الرياضيات من 21 منظمة علمية، تعمل تحت رعاية تحالف EcoHealth، تقييم الإمكانات الفيروسية للحياة البرية.وفي الوقت نفسه، يتعين على مراكز السيطرة على الأمراض ووزارة الزراعة الأميركية أن تعمل على تحسين فعاليتها. سيأتي عصر تظهر فيه كائنات مجهرية جديدة غير معروفة حتى الآن، وبالتالي ليست هناك حاجة إلى أن نقتصر على مجرد قائمة صغيرة من مسببات الأمراض والكائنات السامة مثل فيروس الإيبولا، والجمرة الخبيثة، والتسمم الغذائي، والتسمم الغذائي. شعور كاذبحماية. والآن، على ما يبدو، لم يعد كافياً، كما اقتُرح مؤخراً، إدراج فيروس H5N1 في السجل الوطني لمسببات الأمراض الخطيرة بشكل خاص (NSAR)، والذي يدرج مسببات الأمراض والسموم الخطرة، بل أصبح لزاماً عليه الآن أيضاً أن يشمل البكتيريا العادية مثل E القولونية التي تسكن أمعاء كل إنسان كأعداء، لأنهم الآن يستطيعون تحويلها [ . باستخدام أساليب البيولوجيا التركيبية - تقريبًا. ترجمة] إلى بكتيريا قاتلة تتفوق بكثير على أي من مسببات الأمراض الموجودة في سجل NSAR.
والآن نواجه الأسئلة التالية: ما هي الكائنات الحية الدقيقة التي يجب مراقبتها اليوم؟ كيفية الكشف عنها؟ إن حل هذه القضايا يتطلب توحيد القوى الفكرية لمختلف الدول والمتخصصين مجالات مختلفة. وفي الولايات المتحدة، سوف يحتاج قادة منظمات مثل مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها، ومكتب التحقيقات الفيدرالي، ووزارة الصحة والخدمات الإنسانية، ووزارة الدفاع، إلى جانب وكالات الاستخبارات، إلى التعاون وتبادل المعلومات والخبرات. وعلى المستوى الدولي، ستحتاج المجموعات المتعددة الأطراف مثل منظمة الصحة العالمية، ومنظمات الأغذية والزراعة إلى التفاعل مع الوكالات والمؤسسات مثل الإنتربول، ورابطة دول جنوب شرق آسيا، ومنظمة الصحة للبلدان الأمريكية، والاتحاد الأفريقي.
يمكن أن تكون عملية اتفاقية الأسلحة البيولوجية بمثابة أساس للحوار المتعدد الأطراف بشأن البحوث ذات الاستخدام المزدوج (DURC). هذه الاتفاقية هي منصة محايدة مفتوحة لأي دولة تقريبًا. ولكن في الوقت الحاضر، تمر هذه العملية بمرحلة بطيئة في إطار هذه الاتفاقية، وليس من الممكن بعد توفير سيطرة مماثلة لتلك المنصوص عليها في إطار نظام الرقابة على الأسلحة النووية والكيميائية. تواجه المؤسسات الدولية حاليًا مشكلات، وهي في الواقع غير قادرة على حل مشكلة أبحاث DURC بشكل مستقل. على سبيل المثال، واجهت منظمة الصحة العالمية قيوداً صارمة على الميزانية للعام الثالث على التوالي، ونتيجة لذلك انخفض حجمها ونفوذها وقدراتها على المراقبة والاستجابة.
لدى الولايات المتحدة والدول الأخرى مصلحة ملحة في إنشاء نظام فعال للمراقبة والاستجابة لمنظمة الصحة العالمية، والعمل وفقًا لأحكام اللوائح الصحية الدولية. ومن الواضح أن مفتشي الأوبئة الأمريكيين غير مرحب بهم بأذرع مفتوحة في جميع البلدان، على عكس ممثلي منظمة الصحة العالمية على سبيل المثال. ولهذا السبب يتعين على الكونجرس أن يدعم بشكل مباشر نظام المراقبة والاستجابة التابع لمنظمة الصحة العالمية بمبلغ 100 مليون دولار سنويا لمدة خمس سنوات. ولإقناع منظمة الصحة العالمية بحقيقة نواياها، يمكن لواشنطن أن توضح لجمعية الصحة العالمية (الهيئة الإدارية لمنظمة الصحة العالمية) أن جزءًا من الدعم المالي الأمريكي يجب أن يستخدم لبناء نظام مراقبة وبائية في البلدان النامية يمكن أن يمتثل لقرارات منظمة الصحة العالمية. اللوائح الصحية الدولية. إذا كان المشرعون الأمريكيون يخشون أن يتحول هذا الدعم المالي لمنظمة الصحة العالمية فجأة إلى برنامج إنقاذ آخر مدته عدة سنوات على حساب دافعي الضرائب الأمريكيين، فمن الممكن اقتراح خطة: تبدأ واشنطن التمويل في أوائل عام 2014 وتخفض تدريجياً مبلغ المساعدات المالية. وسوف تصل المدفوعات إلى الصفر بحلول عام 2019، مع قيام البلدان المانحة الأخرى بزيادة مساعداتها المالية، وسوف تتمكن البلدان المتلقية تدريجياً من الاعتماد على نقاط قوتها. بالإضافة إلى ذلك، يجب على الكونجرس مواصلة مشروع PREDICT الذي أطلقته الوكالة الأمريكية من أجل التنمية الدولية. الهدف من المشروع هو تحديد التهديدات الوبائية الجديدة. وقد قام المشروع حتى الآن بتدريب 1500 شخص حول العالم واكتشف 200 فيروس لم تكن معروفة من قبل.
وسوف تتطلب أي برامج مراقبة عالمية وضع معايير منسقة، حيث لا توجد حاليا معايير للسلامة البيولوجية في المختبرات وغيرها من القضايا، وخاصة بالنسبة لاختبار الطفرات النيومورفية (GOF) واختبار البحوث ذات الاستخدام المزدوج (DURC). ومن أجل تنسيق وتوضيح المعايير، وتعزيز نشرها، يجب على الوكالات الأمريكية الرئيسية أن تعمل بشكل وثيق مع نظيراتها الأجنبية. ويمكن أخذ مثال على مدونة الغذاء (Codex Alimentarius)، التي اعتمدتها منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة ومنظمة الصحة العالمية في عام 1963 والتي تنظم التوحيد العالمي لجميع القواعد في مجال سلامة الأغذية.
في الوقت الحاضر، يمكن نقل المعلومات حول الجينوم بأمان دون أي أنابيب اختبار - مباشرة من خلالها بريد إلكتروني. وفي الوقت نفسه، أصبح من الصعب تحديد حدود واضحة للصادرات وتنظيمها. في قلب أبحاث DURC، تكمن المشكلة الرئيسية في المعلومات وليس في الكائنات الحية الدقيقة. التنظيم المفرط تدفقات المعلوماتيبطئ العلوم ويتداخل مع البحوث الدولية. ولمعالجة هذه المشكلة، يجب على وزارة التجارة الأمريكية، وإدارة فحص صحة الحيوان والصحة النباتية (APHIS) التابعة لوزارة الزراعة الأمريكية، ومكتب الممثل التجاري الأمريكي إنشاء إطار تنظيمي مناسب لتنظيم أبحاث DURC. وستكون تجربة الاتفاقية الدولية لوقاية النباتات، وAPHIS، ومكتب الخدمات والاستثمارات التابع للممثل التجاري للولايات المتحدة، مفيدة في تطوير نموذج تنظيمي. إذا تحدثنا عن نقل الجينوم عبر الإنترنت، فإن العديد من مراكز توزيع النوكليوتيدات تراقب بالفعل "التسلسلات الخطيرة" وتطلب معلومات عن الأشخاص الذين يبحثون عن الأجزاء الوراثية للكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض. يجب أن تسيطر الحكومات على مجال النشاط هذا.
ما الذي يجب أن تبحث عنه الحكومات والمؤسسات الأخرى؟ وتتمثل مهمتهم في العثور على دليل على أن شخصًا ما يعمل بشكل غير قانوني على تغيير أشكال الحياة البيولوجية، ويحاول إخراج كائن حي دقيق خطير من بعض الكائنات الحية، وإذا تم إجراء مثل هذا البحث غير القانوني بإذن ودعم من الحكومة، فسيتم محاكمة الحكومة. تعتبر منتهكة لاتفاقية الأسلحة البيولوجية. ولا أريد أن ألوم الولايات المتحدة على هذا، لأن هذا البلد هو الرائد على مستوى العالم من حيث التمويل العلوم الأساسيةوقاطرة عالمية محفزة للبحث في علم الأحياء. من الضروري قانونًا أن يتم نشر البيانات المتعلقة بأي بحث في مجال علم الأحياء. يجب على وزارة الخارجية الأمريكية، بالتعاون مع مكتب السياسة العالمية في وزارة الصحة والخدمات الإنسانية، تطوير مواد إعلامية للموظفين الدبلوماسيين من شأنها أن تجيب على الأسئلة: ما هي البيولوجيا التركيبية، والطفرات النيومورفية (GOF) والاستخدام المزدوج؟ البحث (دورك). وبهذه الطريقة، يصبح من الممكن تعزيز صورة الولايات المتحدة في الوقت نفسه باعتبارها مركزاً للتميز في أبحاث الطب الحيوي وتخفيف المخاوف بشأن خلق مسببات الأمراض الاصطناعية. يجب على وزارة الخارجية تعزيز التعاون في اكتشاف DURC ومكافحتها والوقاية منها خطر عالميالتوزيع غير المصرح به لمسببات الأمراض الاصطناعية؛ وينبغي أيضًا تقديم الدعم لبرامج المساعدة التي تهدف إلى تحسين سلامة ومراقبة المختبرات في البلدان الأخرى.
يجب أن يتم تحديد الأشكال الجديدة من الحمض النووي والأشكال الجديدة من الكائنات الحية الدقيقة على الفور على أساس طوعي وإلزامي. يجب على شركات التكنولوجيا الحيوية الخاصة وموزعي مكونات الحمض النووي أن يقوموا بتسمية منتجاتهم على وجه التحديد لأغراض الأمن البيولوجي. ويجب أن تتسم المعاملات التجارية مع الجينومات بالشفافية وأن تتم مراقبتها باستمرار؛ ولأغراض المراقبة، يجب توفير معلومات تسلسل النيوكليوتيدات. ويجب على صناعة هندسة الجينوم، على نفقتها الخاصة، إجراء المراقبة اللازمة وتنفيذ المعايير التي تحكم أنشطة الهندسة الحيوية، وفي حالة انتهاك قواعد السلامة البيولوجية في المختبرات وغيرها من ظروف القوة القاهرة، السماح للسلطات الحكومية بإجراء عمليات التفتيش.
في العام الماضي، شبكة دولية من منظمات الدعوة بيئةنشر أصدقاء الأرض والمركز الدولي لتقييم التكنولوجيا ومجموعة ETC تقريرًا مشتركًا بعنوان "مبادئ التحكم في البيولوجيا الاصطناعية". يوصي التقرير بإدخال جينات في الكائنات الاصطناعية (خاصة تلك التي تم الحصول عليها نتيجة الطفرات الشكلية الجديدة) التي يمكن أن تؤدي إلى التدمير الذاتي لهذه الكائنات، أي. وزرع أجزاء من الجينوم فيها يتم تفعيلها بفعل بعض التغيير في البيئة التي تتواجد فيها هذه الكائنات، وذلك من أجل إيقاف عملها. على الرغم من صعوبة تنفيذ مثل هذه العملية من الناحية الفنية في هذه المرحلة، إلا أنه لا يزال يتعين محاولة حل هذه المشكلة في سياق بحث DURC. كما دعت المنظمات الثلاث المذكورة أعلاه الشركات الصناعية إلى تخصيص الأموال بشكل مستقل لتغطية الأضرار والتأمين عند إجراء البحوث في مجال البيولوجيا التركيبية وإنشاء منتجات حيوية اصطناعية - حسنًا، احتياطات مفهومة ومعقولة. وفي الوقت نفسه، تعلن مؤسسة BioBricks، وهي أقوى مؤيد للبيولوجيا التركيبية اليوم، أن مهمتها هي: "ضمان تطبيق أساليب علم الأحياء الهندسي بطريقة منفتحة وأخلاقية ولصالح البشرية جمعاء وكوكبنا بأكمله... . نحن نؤمن بأن البيولوجيا التركيبية هي إحدى قوى العالم من أجل الخير." فقط المنظمات العلميةمثل BioBricks، التي تتمتع بالأخلاق، يمكنها تقديم تقارير موثوقة عن مشهد البيولوجيا التركيبية دون الصمت بشأن القضايا، ويمكنها المشاركة بسرعة مع المجتمع العلمي، فقط مثل هذه المنظمات لها الحق في التحدث نيابة عن الجمهور، والتعبير عن مخاوفهم، و ولذلك ينبغي تشجيع أنشطتها وتشجيعها على التوسع.
لقد مرت أربع سنوات منذ أن أعلن فينتر في عام 2010 أن فريقه قد أنشأ شكلاً من أشكال الحياة الاصطناعية، واصفًا إياه بأنه "أول نوع يتكاثر ذاتيًا على الكوكب بواسطة جهاز كمبيوتر". خلال هذا الوقت، نشأ بالفعل الجدل والمشاكل المتعلقة بالأبحاث ذات الاستخدام المزدوج (DURC). قبل أن يقرر فريق فنتر محاكاة الله عز وجل من خلال خلق كائن اصطناعي، ذهب إلى البيت الأبيض للقاء أوباما وإطلاع كبار المسؤولين في البلاد على القضايا السياسية والأخلاقية التي تنشأ عن خلق أشكال الحياة الاصطناعية. في البداية، فكرت إدارة أوباما في تصنيف مشروع فنتر، خوفاً من المشاكل الخطيرة التي يمكن أن يؤدي إليها المشروع. ومع ذلك، في وقت لاحق، مما أسعد فنتر، سمح البيت الأبيض بنشر النتائج. وقال فنتر في مؤتمر صحفي في واشنطن وهو يهز كتفيه بعدم يقين: "لا بد أن يكون هناك تغيير هائل على المستوى الفلسفي في الطريقة التي ننظر بها إلى الحياة". ولكن لم يكن لدى فنتر أي شك في أن البيولوجيا التخليقية، وهي "مجموعة قوية للغاية من الأدوات"، من شأنها أن تؤدي إلى لقاح ضد الأنفلونزا، وربما ضد الإيدز. واليوم ليس بعيدًا عندما تخلق الكائنات الحية الدقيقة القادرة على استهلاك ثاني أكسيد الكربون وإطلاق الطاقة بديلاً آمنًا للوقود الأحفوري التقليدي. والآن بعد أن بدأت البيولوجيا التخليقية في ترسيخ جذورها، فإن التحدي الذي يواجهنا هو ضمان أن تنظر إليها الأجيال القادمة باعتبارها نعمة وليست نقمة.