دانشمندان در پی «تکامل داروینی» با پروژه حیات مصنوعی هستند
پروژهی MiniLife: گامی به سوی درک منشاء حیات
کلايو کوکسن
دانشمندان اروپایی کار بر روی پروژه‌ای را برای خلق اشکال ساده‌ای از حیات از ابتدا در آزمایشگاه آغاز کرده‌اند. این پروژه از پیشرفت‌های نظری و تجربی در زمینه رو به رشد زیست‌شناسی مصنوعی بهره می‌برد.
محققان با شروع از مواد شیمیایی بی‌جان، قصد دارند طی شش سال سلول‌های فعال متابولیکی تولید کنند که رشد می‌کنند، تقسیم می‌شوند و «تکامل داروینی» را نشان می‌دهند.
پروژه ۱۳ میلیون یورویی «MiniLife»، که توسط شورای تحقیقات اروپا تامین مالی می‌شود و شامل زیست‌شناسان و شیمی‌دانان از چندین دانشگاه است، می‌تواند اولین پروژه در جهان باشد که به حداقل معیارهای یک سیستم زنده مصنوعی می‌رسد.
شورای تحقیقات اروپا
«ایورس ساتماری»، مدیر مرکز بنیادهای مفهومی علم در بنیاد پارمنیدس در آلمان و یکی از محققان اصلی این کمک مالی ERC می‌گوید: «موفقیت در این پروژه، دستاورد چشمگیری در علم پایه محسوب می‌شود. خلق سیستم‌های زنده از نو، رویایی دیرینه برای بشریت است.»
بنیاد پارمنیدس
«جان ساذرلند»، که در آزمایشگاه زیست‌شناسی مولکولی MRC در کمبریج روی شیمی حیات اولیه کار می‌کند، می‌گوید این پروژه به تلاش فزاینده جهانی برای «ایجاد سیستم‌های زنده حداقل» می‌پیوندد.
ساذرلند، که در پروژه MiniLife شرکت ندارد، افزود: «این امر توسط تمایل همیشگی برای درک چگونگی پیدایش حیات بر روی زمین و اینکه آیا می‌تواند در جای دیگری از جهان قابل مشاهده نیز پدید آمده باشد، هدایت می‌شود.»
سایر محققان حیات مصنوعی با بلوک‌های ساختمانی شناخته‌شده حیات بر روی زمین، به ویژه نوکلئوتیدهایی که اسید ریبونوکلئیک را تشکیل می‌دهند، کار می‌کنند. در مقابل، پروژه ERC قصد دارد واقعاً از ابتدا شروع کند، بدون استفاده از مولکول‌هایی که خود محصول تکامل هستند.
ساتماری می‌گوید: «ما از اشکال حیات شناخته‌شده فاصله می‌گیریم زیرا آنها موجودات بسیار تکامل‌یافته‌ای هستند و برای رسیدن به فرمول‌بندی مینیمالیستی، آن را ساده می‌کنیم.»
محققان MiniLife در حال ارزیابی چهار سیستم هستند که ممکن است به طور جداگانه یا در ترکیب با یکدیگر، به عنوان پایه برای حداقل حیات توسعه یابند. همه آنها «اتوکاتالیستی» هستند، خاصیتی ضروری برای خود تکثیر که در آن یک واکنش شیمیایی توسط محصولات خود کاتالیز می‌شود.
یکی از کاندیداها، واکنش فرموز است. این فرآیند که در قرن نوزدهم کشف شد، یک ماده شیمیایی بسیار ساده، فرمالدئید، را به یک سری از مولکول‌های قند به طور فزاینده متنوع و پیچیده تبدیل می‌کند. با تغذیه واکنش با فرمالدئید، رفتار قطرات با ترکیب قندهای داخل آنها متفاوت است.
واکنش فرموز
«اندرو گریفیث»، محقق MiniLife در اکول سوپریور دو فیزیک ات دو شیمی اندوستریل در پاریس می‌گوید: «برخی از آنها سریع‌تر رشد می‌کنند و سریع‌تر تقسیم می‌شوند. ما در نهایت به ظهور چیزی معادل تناسب اندام در زیست‌شناسی می‌رسیم، مانند مخلوطی از باکتری‌های کند رشد و سریع رشد، اما در یک سیستم شیمیایی بسیار ساده.»
سیستم مبتنی بر فرموز باید بتواند وراثت پذیری قابل اعتماد را نشان دهد - انتقال ویژگی‌های اکتسابی از یک نسل به نسل بعدی - شاید در ارتباط با یکی از سیستم‌های دیگر تحت ارزیابی.
گریفیث می‌گوید زمان شش ساله جاه‌طلبانه است، اما خوش‌بین است که این پروژه بتواند «تکامل داروینی ابتدایی» را نشان دهد. حداقل این امر شامل سیستمی است که می‌تواند بین دو حالت وراثتی در محیط‌های مختلف جابجا شود، مشابه پروانه معروف فلفلی که بال‌های آن در محیط‌های پاک سفید و در مکان‌های آلوده با سطوح تیره، سیاه است.
«سیجبورن اوتو»، استاد شیمی سیستم‌ها در دانشگاه گرنینگن و عضو دیگر تیم MiniLife، می‌گوید انگیزه اصلی او «علاقه به ماهیت و منشاء حیات است. اگرچه مولکول‌هایی که ما توسعه می‌دهیم، احتمالاً همان مولکول‌هایی نیستند که از آنها حیات ۳.۸ میلیارد سال پیش بر روی زمین پیش زیستی آغاز شده است، اما مکانیسم‌هایی که امیدواریم آشکار کنیم برای درک آنچه در آن زمان اتفاق افتاده است، بسیار مرتبط خواهد بود.»
ماه گذشته گروهی بین‌المللی از محققان در مورد «خطرات بی‌سابقه» ناشی از حوزه دیگری از زیست‌شناسی مصنوعی هشدار دادند. آنها گفتند «حیات آینه‌ای» - باکتری‌های ساخته‌شده که بازتاب‌های ساختاری میکروب‌های طبیعی هستند - می‌تواند دفاع افراد، سایر حیوانات و گیاهان را از بین ببرد.
اوتو در پاسخ به سؤال در مورد ایمنی پروژه MiniLife گفت که اختراعات آن «بسیار بعید است که در خارج از شرایط آزمایشگاهی بسیار کنترل‌شده، هیچ قابلیت حیاتی داشته باشند» و هیچ خطری برای عموم ندارند.
با این حال، این تیم در حال همکاری با کارشناسان برای توسعه چارچوبی اخلاقی برای این تحقیق است. اوتو می‌گوید: «اکنون زمان آن است که به آینده‌ای بسیار دورتر از آنچه که تحقیق احتمالاً به آن منجر خواهد شد، فکر کنیم.»