لیام چیتایات (Liyam Chitayat) همکار هرتز و دانشجوی دکترای زیستشناسی سیستمهای محاسباتی در MIT است. او پیش از این برنامههای دفاع زیستی و امنیت زیستی را در وزارت دفاع اسرائیل رهبری کرده و به عنوان عضو شورای خطرات استراتژیک فعالیت داشته است.
کیت آدامالا (Kate Adamala) استادیار و همکار ریاست مکنایت در دانشگاه مینهسوتا، همکار پلیمث در مرکز سیاست امنیتی ژنو، و رهبر جامعه بینالمللی مهندسی سلول مصنوعی Build-a-Cell است.
سالهاست که محققان به دنبال توسعه چیزی بودهاند که دانشمندان آن را «حیات آینهای» (mirror life) نامیدهاند. این اصطلاح پرمعنا به یک خاصیت اساسی حیات زیستی اشاره دارد. تمام مولکولهای زیستی دارای چیزی به نام کایرالیته (chirality) هستند، ویژگیای که به زبان عامیانه «دستوارگی» (handedness) نامیده میشود. همانطور که دست چپ و راست نمیتوانند بر روی یکدیگر منطبق شوند، ماده زیستی نیز به همین شکل عمل میکند. حیات طبیعی یک یکنواختی مولکولی چشمگیر از خود نشان میدهد: پروتئینها تقریباً منحصراً از اسیدهای آمینه «چپگرد» ساخته شدهاند، در حالی که DNA از قندهای «راستگرد» استفاده میکند. ایجاد حیات آینهای مستلزم وارونگی عمدی این پارادایم زیستی است، از طریق توسعه موجودات مصنوعی در آزمایشگاهها که از نسخههای دستوارگی مخالف این اجزای مولکولی ضروری ساخته شدهاند. چنین موجوداتی، سیستمهای زندهای را تشکیل میدهند که از نظر عملکردی معادل حیات طبیعی هستند اما از مولکولهایی تشکیل شدهاند که وارونگی کایرال کامل هر موجود زنده روی زمین هستند. این امر، در واقع، به دانشمندان اجازه میدهد تا به حیات از طریق یک آینه بیولوژیکی نگاه کنند.
حیات آینهای هنوز چشماندازی دور است: ممکن است ده تا ۳۰ سال طول بکشد تا محققان یک سلول آینهای ایجاد کنند که قادر به انجام فعالیتهای مشخصه حیات باشد. اما این فناوری میتواند کاربردهای بسیاری داشته باشد. میتواند به دانشمندان کمک کند تا منشأ حیات را کشف کنند، زیرا بازسازی بیوشیمی در «سمت دیگر» بینشهایی را در مورد چگونگی تکامل حیات در زمین و احتمال وجود آن در سیارات دیگر منظومه شمسی ارائه میدهد. حیات آینهای همچنین میتواند کاربردهای بالقوه بسیاری در پزشکی و تولید زیستی داشته باشد. برای مثال، بدن انسان هنوز برای تجزیه مولکولهای آینهای مجهز نیست، بنابراین داروهای مبتنی بر چنین مولکولهایی میتوانند پایدارتر و بادوامتر از داروهای فعلی باشند.
با این حال، دقیقاً همان ویژگیهایی که حیات آینهای را برای تحقیقات و کاربردهای درمانی بسیار ارزشمند میکند—مقاومت آن در برابر تجزیه طبیعی، نامرئی بودن آن برای سیستمهای تکاملیافته پاسخ ایمنی و کنترلهای بیولوژیکی، و استقلال آن از محدودیتهای زیستمحیطی موجود—آن را به یک تهدید بالقوه وجودی تبدیل میکند. یک مطالعه که در ماه جولای منتشر شد و یکی از نویسندگان آن (آدامالا) بود، نشان میدهد که باکتریهای آینهای ممکن است، برای مثال، قادر به فرار از پاسخهای ایمنی موجود در برابر باکتریها و سایر میکروبها باشند. این میتواند منجر به عفونتهای غیرقابل درمان شود که در میان جمعیتهای انسانی، حیوانی و گیاهی گسترش مییابند. موجودات آینهای همچنین میتوانند مانند گونههای مهاجم نهایی عمل کنند، بدون شکارچیان یا رقبای طبیعی رشد کنند و به طور بالقوه میکروبهای مفیدی را که اکوسیستمها به آنها وابسته هستند، جابجا کنند. نگرانکنندهتر اینکه، آنتیبیوتیکها و درمانهای ضدویروسی متداول احتمالاً در برابر عوامل بیماریزای آینهای بیاثر خواهند بود، زیرا این داروها ساختارهای مولکولی خاصی را هدف قرار میدهند که در حیات آینهای معکوس خواهند شد. چه به طور تصادفی و چه عمدی منتشر شوند، موجودات آینهای میتوانند به طور همزمان از دفاع بیولوژیکی انسان عبور کنند، در برابر درمانهای پزشکی مقاومت کنند و تعادل زیستمحیطی را مختل کنند.
حیات آینهای ممکن است یک خیالپردازی آیندهنگر به نظر برسد، اما احتمال وجود آن باید دولتها را ترغیب کند تا اکنون برای اطمینان از عدم تحقق خطرات این فناوری اقدام کنند. در حالت ایدهآل، دانشمندان باید ایجاد حیات آینهای را به تعویق بیندازند. اما در صورت عدم وقوع این امر، کشورها باید به طور پیشگیرانه مداخله کنند. دولتها نمیتوانند صرفاً به خودتنظیمی جوامع علمی تکیه کنند. در عوض، باید توافقات بینالمللی قوی، احتمالاً با استفاده از مکانیسمها و کنوانسیونهای موجود، برای دفع این خطر قریبالوقوع ایجاد کنند.
از ورای آینهای تاریک
هر مولکول بیولوژیکی پیچیده میتواند در دو شکل با کایرالیته مخالف—تصاویر آینهای یکدیگر—وجود داشته باشد. محققان میتوانند بلوکهای ساختمانی اساسی یک سلول را معکوس کرده تا یک سلول زنده عامل تولید کنند. چنین ارگانیسمی، یک سلول آینهای، میتواند مشابه یک سلول طبیعی رفتار کند و به یک موضوع تحقیقاتی مفید و بستری برای کاربردهای عملی در مهندسی زیستی و پزشکی تبدیل شود.
متأسفانه، نگرانیهای ایمنی و امنیتی که با چنین سلولهای آینهای همراه است، به مراتب بیشتر از مزایای احتمالی آنهاست. سناریوی نقض تصادفی آزمایشگاهی را در نظر بگیرید: یک باکتری آینهای از طریق یک شکاف میکروسکوپی در مهار، شاید بر روی لباس محقق یا تجهیزات آزمایشگاهی، فرار میکند. ظرف چند ساعت، شروع به تکثیر در محیط بیرونی میکند و از مواد مغذی فراوان—قندهای ساده و سایر ترکیبات آلی—که در همه جای طبیعت وجود دارند، تغذیه میکند. از آنجایی که هیچ ارگانیسم طبیعی برای رقابت یا شکار حیات آینهای تکامل نیافته است، باکتری فرار کرده به صورت تصاعدی بدون هیچ محدودیت بیولوژیکی تکثیر میشود.
با گسترش آن از طریق خاک، آب و هوا، شروع به رقابت با میکروبهای ضروری میکند که اساس زنجیرههای غذایی زمین را تشکیل میدهند. گیاهان شروع به مردن میکنند؛ اکوسیستمهای آبی با ناپدید شدن فیتوپلانکتونها فرو میریزند؛ و جمعیتهای انسانی با شکستهای زنجیرهای محصولات کشاورزی در کنار عفونتهای غیرقابل درمانی مواجه میشوند که از هر دفاع ایمنی که از طریق تکامل ایجاد شده است، عبور میکنند. برخلاف همهگیریهای متداول که در نهایت از بین میروند یا تسلیم مداخلات پزشکی میشوند، این حمله بیولوژیکی به طور مؤثر مسیری جایگزین از تکامل را آغاز میکند، با حیات آینهای که اکنون به تمام سیستمهای زنده موجود اضافه میشود. ابزارهایی که جامعه امروز در اختیار دارد، برای معکوس کردن یا متوقف کردن گسترش چنین ارگانیسم جدیدی کاملاً ناکافی خواهند بود.
توهم مهار
در سال ۱۹۷۵، دانشمندان به طور پیشگیرانه برای جلوگیری از تهدیدات احتمالی اقدام کردند، هنگامی که به طور داوطلبانه یک مهلت جهانی بر تحقیقات DNA نوترکیب اعمال کردند و کنفرانس آسیمار را برای تدوین دستورالعملهای ایمنی در مورد چنین تحقیقاتی تشکیل دادند. سرانجام، آنها این ممنوعیت را برداشتند. این اقدام بیسابقه خودتنظیمی علمی با موفقیت از مداخله شدید دولتی جلوگیری کرد و در عین حال به مهندسی ژنتیک اجازه داد تا تحت استانداردهای بینالمللی توافق شده به طور ایمن پیش برود. این مثال سلفی برای نوع کاری است که اکنون در مواجهه با چشمانداز توسعه حیات آینهای مورد نیاز است.
خطرات حیات آینهای میتواند به مراتب بیشتر از هر عامل بیماریزای متداول باشد. اما این خطر بیسابقه فرصتی فوقالعاده نیز ارائه میدهد. برخلاف سلاحهای هستهای، سلاحهای شیمیایی یا عوامل بیولوژیکی طبیعی، حیات آینهای هنوز وجود ندارد. این به جامعه بینالمللی فرصتی نادر میدهد تا یک تهدید وجودی را قبل از آن که محقق شود، پیشگیری کند، نه اینکه پس از وقوع آن سعی در کنترل آن داشته باشد.
بهترین راه برای جلوگیری از یک فاجعه، توقف توسعه حیات آینهای خواهد بود. اما اگر این امر غیرممکن باشد، تنها راه چاره این است که اطمینان حاصل شود که هرگونه ایجاد حیات آینهای به شدت محافظت میشود. استراتژیهای مهار فیزیکی سختگیرانه و روشهای کنترل زیستی که توسط آزمایشگاههای تخصصی نگهداری میشوند و از طریق توافقات نظارتی بینالمللی اجرا میشوند، میتوانند فجایع را بعید کنند. با این حال، چنین رویههایی خطر را به طور کامل از بین نخواهند برد.
دولتها نمیتوانند صرفاً به خودتنظیمی جوامع علمی تکیه کنند.
پروتکلهای فعلی سطح ایمنی زیستی از قبل حکم میکنند که عوامل بیماریزای خطرناک باید با اقدامات مهار سختگیرانه، مانند تأسیسات مهر و موم شده با فشار منفی مجهز به سیستمهای هوای فیلتر شده که محققان میتوانند با ویروسهای ابولا و ماربورگ کار کنند، مدیریت شوند. این پروتکلها به کاهش گسترش عفونتها از آزمایشگاهها و جلوگیری از انتشار عوامل بیماریزا کمک شایانی کردهاند، با نرخ حوادث که از زمان ایجاد چارچوبهای ایمنی زیستی مدرن در دهههای ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ به طور قابل توجهی کاهش یافته است. با این حال، حتی این استانداردهای دقیق نیز از تمام حوادث جلوگیری نکردهاند: SARS بین سالهای ۲۰۰۳ تا ۲۰۰۴ چندین بار از آزمایشگاهها در چین، سنگاپور، تایوان و جاهای دیگر فرار کرد؛ در سال ۲۰۱۴ در تأسیسات CDC موارد قرار گرفتن در معرض آنتراکس رخ داد؛ و در همان سال، کارمندان موسسه ملی بهداشت نمونههای زنده آبله را در یک اتاق ذخیرهسازی، دههها پس از آنکه این ویروس از تمام مخازن مجاز به جز دو مورد ریشهکن شده بود، کشف کردند. به عبارت دیگر، هیچ اقدام مهارکنندهای که در حال حاضر استفاده میشود، کاملاً ایمن نیست. یک حادثه میتواند منجر به فاجعهای شود، فاجعهای در مقیاس عظیم و بیسابقه در مورد انتشار احتمالی موجودات آینهای. و سوءاستفاده عمدی و مخرب از موجودات حیات آینهای میتواند حتی دشوارتر باشد.
دولتها باید با همکاری یکدیگر برای این احتمال وخیم آماده شوند. اقدامات هماهنگ و توافقات بینالمللی الزامآور میتوانند استانداردهای ایمنی یکسانی ایجاد کرده و تبادل اطلاعات بلادرنگ در مورد فعالیتهای تحقیقاتی را با هدف بزرگتر جلوگیری از ایجاد سلولهای آینهای امکانپذیر سازند. و اگر همه اینها با شکست مواجه شود، کشورها باید پروتکلهای واکنش سریع را ایجاد کنند که میتوانند به مهار هرگونه انتشار تصادفی قبل از گسترش جهانی آن کمک کنند. در گذشته، کشورها برای مقابله با تهدیدات امنیت زیستی با هم متحد شدهاند. کنوانسیون سلاحهای بیولوژیکی (BWC) که در سال ۱۹۷۵ به اجرا درآمد و اکنون ۱۸۹ عضو دارد، کشورها را از توسعه، تولید و دستیابی به عوامل بیولوژیکی یا سمومی که اهداف موجهی ندارند، منع میکند. تدوینکنندگان BWC به وضوح به اشکال حیات آینهای فکر نمیکردند، اما حیات آینهای میتواند یک سلاح بیولوژیکی در نظر گرفته شود و بنابراین تحت صلاحیت این کنوانسیون قرار گیرد.
کنوانسیون سلاحهای بیولوژیکی، هرچند از بسیاری جهات ناقص است، به جلوگیری از گسترش سلاحهای بیولوژیکی کمک کرده است. به عنوان مثال، در دهه ۱۹۹۰ به بازرسان اجازه داد تا ذخایر عوامل مانند آنتراکس، سم بوتولینوم و آفلاتوکسین عراق را که دولت عراق در نقض معاهده نگهداری کرده بود، کشف و نابود کنند. اما ارزش واقعی چنین معاهدهای در اثر بازدارنده آن است که کشورها را از توسعه چنین سلاحهایی باز میدارد. تعیین حیات آینهای به عنوان یک سلاح بیولوژیکی فوراً ساختارهای حکومتی بینالمللی را برای تحقیق در مورد تحقیقات مشکوک به حیات آینهای، اعمال تحریم بر کشورهای ناقض و احتمالاً مجوز مداخله بینالمللی ایجاد میکند. با این حال، BWC برای تنظیم عوامل بیولوژیکی موجود طراحی شده بود، نه دستههای کاملاً جدیدی از تهدیدات. و در مقایسه با سایر معاهدات بینالمللی به طور منحصر به فردی ضعیف است؛ برخلاف معاهده منع گسترش سلاحهای هستهای و کنوانسیون سلاحهای شیمیایی، فاقد ابزارهای نظارتی رسمی، بازرسیهای اجباری یا رویههای اجرایی است. همه کشورهای امضاکننده باید برای اضافه کردن یک عامل بیماریزای جدید (یا نوع جدیدی از موجود زنده نگرانکننده) به کنوانسیون موافقت کنند، فرآیندی دشوار و کند که دستیابی به این تلاش را میتواند سخت کند.
یک مسئولیت جمعی
در نتیجه، سیاستگذاران، دانشمندان و نهادهای نظارتی بینالمللی باید با یکدیگر همکاری کنند تا چارچوبی برای مدیریت حیات آینهای ایجاد کنند که به احتمال زیاد متمایز از (اما شاید با الگوبرداری از) BWC باشد. آنها باید ابتدا یک نقشه راه فناوری برای توسعه حیات آینهای ترسیم کنند و نقاط عطف را مشخص کنند که نشاندهنده پیشرفت واقعی به سمت تحقق این فناوری باشد، مانند مهندسی سنتز ژنوم آینهای در مقیاس بزرگ. این شبکه بینالمللی همچنین باید فناوریهای توانمندساز، مانند سنتز پپتید و DNA آینهای، را ردیابی کند که توسعه حیات آینهای را تقویت میکنند. چنین اطلاعاتی میتواند برای تدوین دستورالعملهایی در مورد اینکه کدام تحقیقات باید و کدام نباید مجاز باشد—نه تنها توسط مؤسسات با بودجه دولتی بلکه توسط هر بازیگری در مرزهای کشورهایی که این توافق جدید را امضا میکنند—مورد استفاده قرار گیرد.
پس از ایجاد آن چارچوب، کنسرسیومهای تحقیقاتی بینالمللی و آژانسهای بهداشت ملی باید تدابیر مقابلهای را توسعه دهند که میتوانند در برابر انتشار تصادفی یا عمدی حیات آینهای محافظت کنند. به عنوان مثال، محققان شروع به طراحی «آنتیبیوتیکهای آینهای» کردهاند که میتوانند موجودات آینهای را هدف قرار دهند بدون اینکه بر باکتریهای طبیعی تأثیر بگذارند و یک دفاع بالقوه در برابر عفونتهای آینهای ارائه دهند. اما تأثیر احتمالی حیات آینهای بر محیط زیست در حال حاضر ناشناخته است. در بدترین سناریو، موجودات آینهای فرار کرده میتوانند میکروبهای ضروری را در اکوسیستمهای خاک و آب جابجا کنند و باعث فروپاشیهای زنجیرهای در زنجیرههای غذایی شوند که از تمام حیات پیچیده روی زمین حمایت میکنند. محققان باید به طور مداوم تهدیدات بالقوه را با مطالعه نحوه پاسخ سیستم ایمنی موجودات مختلف (از جمله انسان، گیاهان و باکتریها) به حیات آینهای ارزیابی کنند. این یافتهها باید برای بهروزرسانی دستورالعملها و شکل دادن به سیاستها مورد استفاده قرار گیرند.
استراتژیها و دستورالعملها اگر اجرا و اعمال نشوند، ارزش چندانی ندارند. دولتهای ملی که توسط سازمانهای نظارتی بینالمللی پشتیبانی میشوند، باید چارچوبهای قانونی الزامآور با مجازاتهای روشن برای نقض ایجاد کنند. دولتها باید از آخرین دستورالعملها پیروی کنند، برای مثال، در انتخاب مسدود کردن بودجه برای پروژههایی که میتوانند منجر به توسعه خطرناک حیات آینهای شوند. کشورها همچنین میتوانند از محدودیتهای تجاری و کنترلهای صادراتی برای محدود کردن دسترسی به مواد و تجهیزات تخصصی مورد نیاز برای توسعه موجودات آینهای استفاده کنند. به عنوان مثال، اگرچه اسیدهای آمینه آینهای میتوانند اجزای ضروری داروهای مبتنی بر پپتید آینهای باشند، دولتها میتوانند کنترلهایی را بر نوکلئوتیدهای آینهای نادر اعمال کنند که برای کاربردهای درمانی مورد نیاز نیستند اما برای ایجاد DNA آینهای و موجودات آینهای زنده ضروری خواهند بود. چنین کنترلهای هدفمندی به تحقیقات مفید اجازه ادامه میدهد در حالی که موانع قابل توجهی را برای خطرناکترین کارها ایجاد میکند و ناقضان بالقوه را مجبور به توسعه راهحلهای پیچیدهای میکند که آژانسهای اطلاعاتی بینالمللی میتوانند راحتتر آنها را شناسایی و رهگیری کنند.
دولتها همچنین باید تعیین کنند که چگونه بهترین پاسخ را به نقض احتمالی پروتکلهای مربوط به حیات آینهای بدهند. برای مؤثر بودن، چنین پاسخهایی باید در سطح بینالمللی اجرا شوند و بنابراین باید تحت یک سیستم حکومتی بینالمللی—یا از طریق یک نسخه بهروز شده از BWC یا یک چارچوب قانونی جدید که دولتها با آن موافقت میکنند—قرار گیرند. با خطرات این ماهیت، هیچ کس ایمن نیست مگر اینکه همه ایمن باشند.
اقدام پیشگیرانه
تلاش برای توسعه حیات آینهای با بیشتر تحقیقات مهندسی زیستی و بیوتکنولوژی بسیار متفاوت است. جوامع اکنون زمان دارند تا به طور فعال و جمعی چارچوبهای نظارتی و هنجارهای بینالمللی را حول این فناوری توسعه دهند، پیش از آنکه به یک مشکل واقعی و فوری تبدیل شود. کار بر روی کاهش تهدید آینده حیات آینهای، از جمله بهروزرسانی BWC و ایجاد چارچوبهای نظارتی جدید برای همسویی با پیشرفتهای فناوری، همچنین میتواند مدیریت خطرات بیولوژیکی جهانی آینده را برای کشورها آسانتر کند.
اگر دولتها و جوامع دانشگاهی بتوانند به طور جمعی افق را برای خطرات امنیت زیستی اسکن کرده و خطرات را قبل از تحقق شناسایی کنند، نتیجهای خارقالعاده خواهد بود. چنین تلاشهایی فرصتی منحصر به فرد برای ترسیم مسیر پیشرفت علمی، هدایت تخصیص منابع از اهداف احتمالاً خطرناک، بهبود تدابیر مقابلهای و آمادگی برای خطرات بیولوژیکی، و در این فرآیند، پایهگذاری برای آیندهای بهتر و امنتر ارائه میدهند.