حیات ساختگی

در اواسط دهه ۱۹۹۰، کریگ ونتر (C.Venter) با این ادعا که او و همکارانش ژنوم انسان را خیلی پیش از آنکه گروه عظیمی از دانشمندان دولتی بتوانند، رمزگشایی خواهند کرد، به شهرت رسید. او دست‌کم توانست در این مسابقه با آنها مساوی کند: هر دو گروه از سال ۲۰۰۰ توانسته‌اند نسخه‌های پیش‌نویسی از ژنوم انسان تهیه کنند که روز به روز دقیق‌تر می‌شود و ونتر به تازگی نخستین توالی ژنومی یک شخص (خودش) را منتشر کرده که شامل تمام کروموزوم‌هایی است که از پدر و مادرش به ارث برده است. اما با تمام اهمیتی که تعیین توالی ژنوم انسان داشته، ونتر هم‌اکنون سرپرستی آزمایش دیگری را بر عهده دارد که ممکن است روزی پروژه ژنوم زیرسایه آن قرار گیرد. در انستیتو کریگ ونتر و شرکت بیوتکنولوژی ونتر با نام Synthetic Genomics تلاش می‌کنند ژنومی را از صفر بسازند. ونتر در کتاب خاطراتی که به تازگی منتشر ساخته و عنوان «رمزشکنی یک زندگی» را بر خود دارد، اعلام می‌کند «با آفریدن حیات ساختگی (synthetic life) قصد دارم نشان دهم که ما نرم‌افزار حیات را می‌شناسیم.» ونتر نخستین‌بار برنامه‌اش را در سال ۲۰۰۲ اعلام کرد و از آن زمان تاکنون آن را با سرسختی دنبال کرده است. مرحله نخست این برنامه عبارت است از شناسایی کمترین تعداد ژنی که یک میکروب برای بقا در محیط آزمایشگاه نیاز دارد. سپس دانشمندان این ژنوم حداقلی را از اجزا خام خواهند ساخت و آن را به درون یک سلول میزبان تزریق خواهند کرد. ژنوم مورد نظر پروتئین‌های خودش را خواهد ساخت و به تدریج سلول را به شکل یک موجود جدید درخواهد آورد. ونتر برای ساخت یک ژنوم حداقلی به میکروبی رو آورد که او و همکارانش چندین سال بود آن را بررسی می‌کردند؛ عامل بیماریزایی به نام Mycoplasms genitalium که موجب عفونت مجاری ادراری می‌شود. او و همکارانش تعیین کرده‌اند که این میکروب انگلی فقط ۴۸۲ ژن دارد (در بدن انسان ۱۸ هزار ژن وجود دارد). آنگاه آنها می‌توانند آزمودن هر یک از آن ژن‌ها را آغاز کنند تا ببینند کدام یک از آنها برای بقای میکروب ضروری هستند. سال گذشته آنها گزارش کردند که M.genitalium می‌تواند بدون ۱۰۰ تا از ژن‌هایش زنده بماند. ونتر می‌‌گوید: «ما می‌دانیم کدام ژن‌ها را می‌توانیم هر بار به تنهایی حذف کنیم، اما نمی‌دانیم کدام ژن‌ها را می‌‌توانیم با هم حذف کنیم.» گروه ونتر برای آنکه ببیند آیا ۳۸۲ ژن باقیمانده می‌توانند حداقل نیازهای این میکروب را برای حیات برطرف کنند یا خیر، ناگزیر خواهند بود با آنها ژنومی بسازند و این ژنوم را در سلولی قرار دهند.
از نظر ونتر یک ژنوم حداقلی فرصتی برای ساخت حیات از ابتداست، درست همانطور که یک مهندس قطعه‌ای از تکنولوژی را مونتاژ می‌کند. ونتر می‌دانست که تاکنون هیچ‌کس یک ژنوم باکتریایی را با موفقیت پیوند نزده است و دلایل متعددی وجود دارد که گمان کنیم این طرح عملی نخواهد شد. او می‌گوید «در کل، سلول‌ها دوست ندارند DNA سلول دیگری به آنها تزریق شود.» اما در ماه ژوئن امسال او و همکارانش با ظرافت کل ژنوم Mycoplasma mycoides (که بُزها را آلوده می‌کند) را خارج کرده و وارد Mycoplasma capricolum کردند که گونه‌ای خویشاوند اما کاملا جداگانه است. آزمون‌ها نشان داد که باکتری گیرنده ژنوم قبلی‌اش را از دست داد، در حالی که ژنوم‌دهنده رفته‌رفته کنترل اوضاع را به دست گرفت. ونتر می‌گوید: «این سدشکنی کلیدی این رشته است.»
اکنون گروه ونتر خودشان مشغول ایجاد ژنوم حداقلی و پیوند زدن آن به یک سلول هستند. تا همین اواخر دانشمندان تنها می‌توانستند قطعه‌های نسبتا کوچکی از DNA را بسازند و اطمینان چندانی نداشتند مولکولی که در عمل ساخته می‌شود دارای همان توالی مورد نظر است. چندین گروه از دانشمندان مشغول ایجاد روش‌های جدیدی برای ساخت رشته‌هایی دقیق از DNA هستند. گروه ونتر یکی از آنهاست. آنها از یک آنزیم DNAساز کمک می‌‌گیرند که یک ویروس آن را تولید می‌کند. این آنزیم اجزای سازنده ژنتیکی را به خوبی به هم می‌چسباند. در سال ۲۰۰۳ آنها گزارش کردند که هر ۵۳۸۶ «حرف» DNA ویروسی که باکتری‌ها را آلوده می‌کند را ساخته‌اند. هنگامی که این DNA را به یک میکروب تزریق کردند، ویروس‌های جدیدی تولید شد. امروزه این دانشمندان در پی آن‌اند که دریابند چگونه می‌توان ده‌ها رشته پنج هزار حرفی را به صورت یک قطعه DNA به هم چسباند؛ قطعه‌ای آنقدر بزرگ که بتواند کل ژنوم مایکوپلاسما را در خود جای دهد.
ونتر امیدوار است که ظرف چند ماه آینده به نخستین گونه ساختگی‌اش برسد. برخلاف تصوراتی که فیلم‌های فرانکنشتاینی به ما القا می‌کنند، موجودات انسان ساخت به زحمت بتوانند زندگیشان را از محدوده زندگی نازپرورده در لوله‌های آزمایشگاهی فراتر ببرند. اما ونتر آفرینش آنها را بنیاد نوع تازه‌ای از مهندسی ژنتیک می‌داند. امروزه دانشمندان یا با افزودن چند ژن اضافی یا با تنظیم دقیق ژن‌هایی که از قبل موجود بود، میکروب‌ها را مهندسی و به این ترتیب قالب‌های طبیعت را در بالاترین سطح دستکاری می‌کنند. از نظر ونتر یک ژنوم حداقلی فرصتی برای ساخت حیات از ابتداست، درست همانطور که یک مهندس قطعه‌ای از تکنولوژی را مونتاژ می‌کند. اما برنامه ونتر این نیست که این ژن‌ها را از صفر طراحی کنند. او و همکارانش مدت‌ها در اقیانوس‌های جهان به دنبال میکروب‌ها تور کشیده و توالی ژن‌هایشان را تعیین کرده‌اند. آوریل سال گذشته اعلام کردند که تعداد کل ژن‌های شناخته شده را از چهار میلیون به ۱۰ میلیون افزایش داده‌اند. همکاران ونتر هنوز روی دریا هستند و هنوز دنبال ژن‌های جدید می‌گردند. او می‌گوید: «امیدوارم تا آوریل سال آینده بتوانیم تعداد آنها را باز هم به دو برابر برسانیم.»
علاوه بر اقیانوس‌ها، ونتر در هوا و در اعماق زمین نیز در جست‌وجوی میکروب‌هاست. بریتیش پترولیوم نیز تحت یک قرارداد مشارکت به «سینتتیک جینومیکس» پیوسته است تا توالی ژنوم میکروب‌هایی که در معادن ذغال‌سنگ و چاه‌های نفت زندگی می‌کنند را تعیین کنند. ونتر امیدوار است بتواند با این مجموعه عظیم ژن‌ها میکروب‌هایی بسازد که بتوانند گاز هیدروژن تولید کنند یا منبع کارآمدی از انرژی خورشیدی باشند. بعضی میکروب‌ها می‌توانند آلودگی‌های خطرناک را پاک کنند یا با گرمایش جهانی مبارزه کنند. برای انجام کار شاق آزمودن تمام ترکیب‌های بالقوه ژن‌ها، ونتر و همکارانش به زودی ارتشی از روبات‌ها را واخواهند داشت تا روزانه یک میلیون جاندار ساختگی تولید کنند. دانشمندان دیگر (از جمله جی کیسلینگ (J.Keasling) که سال گذشته از طرف مجله دیسکاور به عنوان دانشمند سال انتخاب شد) در افزودن تعدادی ژن به E.coli و میکروب‌های دیگر موفقیت‌های چشمگیری به دست آورده‌اند.
ژن‌های اضافه شده سبب می‌شوند که این میکروب‌ها انواع گوناگونی از محصولات ارزشمند نظیر داروها و سوخت جت تولید کنند. اما در حال حاضر هیچ‌کس مشغول انجام آزمایشی از نوع آزمایش‌های ونتر نیست. یعنی کسی نمی‌تواند این آزمایش‌ها را انجام دهد. انجام این آزمایش‌ها نیازمند سال‌ها کار پرهزینه است بدون آنکه تضمینی برای موفقیت آنها وجود داشته باشد. دشوار می‌توان تصور کرد که یک پژوهشگر دانشگاهی معمولی بتواند بودجه کافی و بلندمدت برای انجام چنین آزمایشی پیدا کند. غیرممکن است که سهامداران بی‌طاقت یک شرکت بیوتکنولوژی اجازه دهند چنین کاری در آن صورت گیرد. ونتر دارای این امتیاز نادر است که انستیتو و شرکت خودش را با صدها نفر پرسنل اداره می‌کند (و این در صورتی است که روبات‌هایش را به حساب نیاوریم).
شاید زمانی بازگردیم و به آزمایش‌های ونتر در مورد حیات ساختگی همان طوری نگاه کنیم که امروزه سرمان را از روی لپتاب بالا می‌‌آوریم و به روزهایی می‌اندیشیم که کامپیوترها تمام طبقات یک ساختمان را اشغال می‌کردند. راب کارلسون (R.Carlson)، متخصص بیوتکنولوژی در دانشگاه واشنگتن، اشاره می‌‌کند که علم زیربنای کار ونتر سال به سال ارزان‌تر و قدرتمندتر می‌شود. کارلسون می‌گوید: «دیگر نیازی به یک دانشگاه نخواهید داشت؛ به بنیاد ملی علوم هم نیازی نخواهید داشت. اگر بخواهید می‌توانید آن را در گاراژ خانه‌تان انجام دهید.» شاید آنگاه از درون یک میلیون گاراژ، یک میلیون گونه جدید بشکفد.

کارل زیمر
ترجمه کاوه فیض‌اللهی

منبع : روزنامه کارگزاران