آیا دانشمندان می‌توانند در آزمایشگاه‌ها حیات ایجاد کنند؟

عنوان روزنامه بوستون هرالد در سال ۱۸۹۹ «خلق حیات» بود. «حیوانات پست‌تر تولید شده توسط مواد شیمیایی». این گزارش، کار زیست‌شناس دریایی آلمانی-آمریکایی، ژاک لوب، را شرح می‌داد که بعدها نوشت: «اکنون این ایده به ذهنم خطور می‌کند که خود انسان می‌تواند به عنوان یک خالق، حتی در طبیعت زنده، عمل کند.» در واقع، لوب به سادگی یک تخم توتیای دریایی بارور نشده را با قرار دادن آن در مخلوطی از نمک‌ها به دو قسمت تقسیم کرده بود - او حتی به ایجاد حیات در آزمایشگاه نزدیک هم نشده بود. هیچ دانشمندی تا به حال این کار را انجام نداده است. اما این رویا اکنون بر فراز حوزه‌ای به نام زیست‌شناسی مصنوعی در حال پرواز است که به نظر می‌رسد نام آن نویدبخش ایجاد اشکال مصنوعی حیات است. یکی از چشمگیرترین نتایج در این زمینه را در نظر بگیرید: در سال ۲۰۱۰، دانشمندان در مؤسسات جی. کریگ ونتر در مریلند و کالیفرنیا اعلام کردند که «اولین سلول باکتریایی مصنوعی خود تکثیر شونده» را ایجاد کرده‌اند. با این حال، این واقعاً ایجاد حیات نبود، بلکه نمونه‌ای بسیار جسورانه (یا ترسناک، بسته به دیدگاه شما) از مهندسی ژنتیک بود. این تیم یک باکتری از گونه‌ای که در طبیعت یافت می‌شود، ایجاد کرده بود، اما با DNA که دانشمندان در آزمایشگاه با استفاده از روش‌های شیمیایی جمع‌آوری کرده و به طرح خود اصلاح کرده بودند. در واقع ساختن یک موجود زنده از ابتدا موضوع کاملاً متفاوتی است. آیا می‌توانیم حیات را از ابتدا خلق کنیم؟ اجزای زنده؟ برخی از دانشمندان در تلاش برای انجام این کار هستند - سال گذشته، محققان در ایالات متحده و اروپا یک "نقشه راه" را اعلام کردند که به گفته آنها "رویای ساخت سلول‌ها از قطعات مولکولی را محقق می‌کند." همه اشکال حیات روی زمین مواد شیمیایی یکسانی دارند: DNA برای رمزگذاری پیام‌های ارثی ژن‌ها، پروتئین‌ها برای ساخت آنزیم‌هایی که فرآیندهای شیمیایی زندگی را ممکن می‌سازند، لیپیدها برای ساخت غشاهای سلولی و غیره. و همه موجودات زنده از سلول‌های منفردی تشکیل شده‌اند که ذاتاً زنده هستند. بنابراین اگر قرار بود از همه این مولکول‌ها فقط با استفاده از شیمی کپی تهیه کنیم و به نحوی آنها را در یک سلول واحد جمع کنیم، آیا حیات را ایجاد کرده بودیم؟ این یک استدلال بی‌اهمیت است، زیرا ما حتی نمی‌توانیم این کار را انجام دهیم. سلول‌ها خود را از تمام اجزای مولکولی خود که در یک لوله آزمایش با هم مخلوط شده‌اند، جمع نمی‌کنند - آنها بسیار پیچیده هستند. هر سلولی که تا به حال وجود داشته، از تقسیم یک سلول قبلی ساخته شده است. همانطور که رودولف ویرشو، فیزیولوژیست آلمانی که به رواج نظریه سلولی در قرن نوزدهم کمک کرد، گفت: «هر سلولی از یک سلول به وجود می‌آید.» بدون شک مشکل اینجا را درک می‌کنید، یعنی اینکه باید از جایی شروع کرد. اولین سلول از کجا آمد؟ حیات چگونه پدید آمد؟ کمبود نظریه وجود ندارد. در سال ۱۹۵۳، دو دانشمند در دانشگاه شیکاگو یکی از این نظریه‌ها - مبنی بر اینکه حیات از یک سوپ اولیه مواد شیمیایی در اقیانوس‌های اولیه پدید آمده است - را با ساختن اسیدهای آمینه (بلوک‌های سازنده پروتئین) از مخلوطی از آب، هیدروژن، متان و آمونیاک آزمایش کردند. مجله تایم ادعا کرد که این آزمایش به ایجاد یک «مولکول زنده» نزدیک شده است. بوستون هرالد در سال ۱۸۹۹ نوشت: «خلقت حیات، تقریباً قطعی است». این گزارش کار ژاک لوب، زیست‌شناس دریایی آلمانی-آمریکایی را شرح داد که بعداً نوشت: «اکنون این ایده به ذهنم خطور می‌کند که خود انسان حتی در طبیعت زنده نیز می‌تواند به عنوان یک خالق عمل کند.» در واقع، لوب به سادگی یک تخم توتیای دریایی نابارور را با قرار دادن آن در مخلوطی از نمک‌ها به دو نیم تقسیم کرده بود - او حتی به ایجاد حیات در آزمایشگاه نزدیک هم نشده بود. هیچ دانشمندی تا به حال این کار را انجام نداده است. اما این رویا اکنون بر فراز حوزه‌ای به نام زیست‌شناسی مصنوعی در حال پرواز است، که به نظر می‌رسد نام آن نویدبخش ایجاد اشکال مصنوعی حیات است. یکی از چشمگیرترین نتایج در این زمینه را در نظر بگیرید: در سال ۲۰۱۰، دانشمندان در مؤسسات جی. کریگ ونتر در مریلند و کالیفرنیا اعلام کردند که "اولین سلول باکتریایی مصنوعی خود تکثیر شونده" را ایجاد کرده‌اند. با این حال، این واقعاً ایجاد حیات نبود، بلکه نمونه‌ای بسیار جسورانه (یا ترسناک، بسته به دیدگاه شما) از مهندسی ژنتیک بود. این تیم یک باکتری از گونه‌ای که در طبیعت یافت می‌شود، ایجاد کرده بود، اما با DNA که دانشمندان در آزمایشگاه با استفاده از روش‌های شیمیایی جمع‌آوری کرده و به طرح خود اصلاح کرده بودند. در واقع ساختن یک موجود زنده از ابتدا موضوع کاملاً دیگری است. آیا می‌توانیم حیات را از ابتدا ایجاد کنیم؟ اجزای زنده؟ برخی از دانشمندان در تلاش برای انجام این کار هستند - سال گذشته محققان در ایالات متحده و اروپا «نقشه راهی» را اعلام کردند که به گفته آنها «رویای ساخت سلول‌ها از قطعات مولکولی» را محقق خواهد کرد. همه اشکال حیات روی زمین مواد شیمیایی یکسانی دارند: DNA برای رمزگذاری پیام‌های ارثی ژن‌ها، پروتئین‌ها برای ساخت آنزیم‌هایی که فرآیندهای شیمیایی حیات را ممکن می‌سازند، لیپیدها برای ساخت غشای سلولی و غیره. و همه موجودات زنده از سلول‌های منفردی تشکیل شده‌اند که ذاتاً زنده هستند. بنابراین همه آنها به یکباره گرد هم نیامده‌اند: موجودات شیمیایی پیچیده‌تر باید تکامل می‌یافتند. از ساده‌ترها. اما همین واقعیت که حیات اصلاً روی سیاره‌ای ظاهر شده که زمانی چیزی بیش از سنگ، آب و گازهای مولکولی ساده در جو نبوده، به ما نشان می‌دهد که ساختن حیات از ابتدا باید امکان‌پذیر باشد. برخی از بخش‌های سلول‌ها خودشان را مونتاژ می‌کنند. به ویژه مولکول‌های لیپید غشای سلولی ما در کیسه‌های توخالی سلول‌مانند در آب جمع می‌شوند تا از قسمت‌های چربی خود محافظت کنند. محققان در هلند در تلاشند تا نوعی خط مونتاژ مینیاتوری برای بارگذاری چنین حباب‌های لیپیدی با پروتئین‌ها بسازند. اما هیچ دلیلی وجود ندارد که چرا DNA، پروتئین‌ها و بقیه به طور خودجوش خود را در موقعیت‌هایی که در سلول‌های زنده اتخاذ می‌کنند، قرار می‌دهند. ما هیچ ایده‌ای نداریم که چگونه می‌توان همه این بخش‌ها را برای سازماندهی به چیزی زنده سازماندهی کرد. با این حال، آیا به هر حال، ایجاد حیات به سادگی در تصویر خودمان (یا یک باکتری) نسبتاً غیرتخیلی نیست؟ چرا آن را از اجزای مولکولی کاملاً متفاوت نسازیم؟ چیزی که واقعاً به آن برمی‌گردد این واقعیت است که دانشمندان حتی در وهله اول در مورد معنای "حیات" توافق ندارند. برخی از محققان معتقدند که «حیات مصنوعی» مبتنی بر کامپیوتر - الگوریتم‌هایی که می‌توانند از خود کپی بسازند یا الگوهایی تولید کنند که در صفحه نمایش می‌خزند - با معیارهای زنده بودن واقعی مطابقت دارند. سال گذشته، محققان گوگل توضیح دادند که چگونه برنامه‌های کامپیوتری که خود را تکثیر می‌کنند، زمانی که توانایی پیوستن و تقسیم شدن را داشتند، به طور خودجوش از برنامه‌های غیر تکثیرشونده پدید آمدند. رهبر گروه، بلیز آگورا ای آرکاس، استدلال کرد که این «حیات مصنوعی تفاوتی با حیات طبیعی ندارد». اما این یک معیار بسیار پایین را تعیین می‌کند. برای من، «حیات خلق شده» باید بتواند، حداقل به صورت استعاری، از لوله آزمایش بیرون بخزد. اگر این چشم‌انداز شما را می‌ترساند، نترسید: دانشمندان حتی به انجام آن نزدیک هم نشده‌اند. آنها به سختی سوال را می‌فهمند.