إذا كانت التكاثر هي السمة المميزة للحياة، فقد تكون أول 'روبوتات حية' في العالم قد خرجت للتو من طبق بتري في برلنغتون، فيرمونت. وبصراحة، قد يكون تعبير 'خرجت' مبالغًا فيه، (حيث أن 'الزينوبوتات' المصممة بواسطة الذكاء الاصطناعي تدحرجت بشكل غير رسمي في الطبق بدلاً من ذلك) ومع ذلك، فقد تمكنت من تحقيق شيء رائع للغاية في هذه العملية. الكائنات الصغيرة على شكل باك مان جمعت خلايا جذعية ضفدعية من المحلول الذي كانت تسبح فيه وبنت نسخًا من نفسها – ولا يمكن التقليل من حجم هذا الإنجاز.

الفريق المسؤول عن التطوير - من جامعة فيرمونت، وجامعة تافتس، ومعهد وايس للهندسة المستوحاة بيولوجيًا في جامعة هارفارد - بنى على الأبحاث التي كشفوا عنها العام الماضي عندما أنشأوا أول روبوتات على الإطلاق تم بناؤها بالكامل من خلايا حية (الخلايا المستخدمة مأخوذة من أجنة الضفادع). على الرغم من أن هذه الروبوتات الأولية كانت عضوية بحتة في هيكلها، إلا أنها لم تُعتبر كائنات حية لأنها لم تكن لديها القدرة على التكاثر الذاتي - وهي واحدة من أكثر الخصائص الأساسية للكائن الحي.

كل ذلك تغير هذا العام.

أشكال حياة جديدة

في محاولة لإضفاء الحياة على زينوبوتاتهم، قام سام كريجمان، دكتوراه، القائد المشارك للفريق، بإشراك الذكاء الاصطناعي في جامعة فيرمونت وطلب منه تصميم هيكل أبوي لزينوبوت. يقول كريجمان: 'توصل الذكاء الاصطناعي إلى بعض التصاميم الغريبة بعد أشهر من العمل المستمر، بما في ذلك واحد يشبه باك مان. إنه غير بديهي للغاية. يبدو بسيطًا جدًا، لكنه ليس شيئًا يمكن لمهندس بشري أن يتوصل إليه. لماذا فم صغير واحد؟ لماذا ليس خمسة؟'

على الرغم من التساؤلات حول التصميم المقترح للذكاء الاصطناعي، تم استخدام هذه النتائج لبناء زينوبوت أصلي. تمكن هذا الزينوبوت الأصلي من بناء أطفال واستمر في بناء أحفاد. أمور مخيفة – ليس فقط أننا أنشأنا روبوتًا ذاتي التكاثر، ولكن أيضًا أن روبوتًا آخر قمنا ببنائه (الذكاء الاصطناعي) صممه لنا. يقول دوغلاس بلاكيستون، الحاصل على درجة الدكتوراه، والذي قام بتجميع الزينوبوتات الأصلية: 'لقد اعتقد الناس لفترة طويلة أننا اكتشفنا جميع الطرق التي يمكن أن تتكاثر أو تتكرر بها الحياة، لكن هذا شيء لم يُلاحظ من قبل.'

الآن، قد ترسل فكرة المخلوقات المصنوعة من قبل الإنسان والقادرة على التكاثر الذاتي قشعريرة في عمود بعض الناس الفقري، ومع ذلك، لا نحتاج إلى القلق بشأن غزاة على طراز باك مان يستولون على السيطرة على الكوكب بعد. نظام التكاثر الذاتي المستخدم من قبل الزينوبوتات ليس محققًا بالكامل، حيث يموت العملية بعد بضعة أجيال. ومع ذلك، فإن تداعيات هذا التقدم البيوتكنولوجي عميقة للغاية، خاصة عندما يتعلق الأمر بالطب.

الزينوبوتات والطب التجديدي 

الطب التجديدي هو مصطلح يشمل العلاجات التي تستهدف الأنسجة التالفة، ويركز بشكل كبير على استبدال الخلايا الانتقائي وإصلاحها. ومع أن الغرض الرئيسي منه هو التجديد، فإنه غالبًا ما يُعتبر طب مكافحة الشيخوخة. ومع ذلك، فإن ما يعوقنا عن تطويره بفعالية هو عدم قدرتنا على إخبار الخلايا بدقة بما نريدها أن تفعله.

العمل الذي يتم في جامعة فيرمونت قد قربنا كثيرًا.

الخلايا الجنينية للضفدع التي جمعتها الزينوبوتات كانت ستتطور عادةً إلى جلد الضفدع، ولكن في أيدي فريق فيرمونت، تم إعادة توجيه الخلايا. يقول مايكل ليفين، دكتوراه، القائد المشارك في البحث: 'نحن نضعها في سياق جديد'. 'نحن نعطيها فرصة لإعادة تصور تعدد الخلايا الخاص بها.'

على الرغم من أن الخلايا كانت تحتوي على جينوم الضفدع، إلا أنها تحررت من أي مسار بيولوجي محدد مسبقًا ويمكنها استخدام ذكائها الجيني الجماعي لتحقيق شيء آخر تمامًا. يقول بونغارد: 'نحن نعمل على فهم هذه الخاصية. من المهم، للمجتمع ككل، أن ندرس ونفهم كيف يعمل هذا.'

بالفعل. عندما ندمج فهمنا المتزايد لبنية الخلية مع قدرة الذكاء الاصطناعي على إنشاء أدوات بيولوجية حسب الطلب، قد يكون لدينا قريبًا سيطرة أكبر بكثير على خلايانا مما كان لدينا من قبل - البحث الذي يقوم به الفريق في فيرمونت يمنحنا القدرة على مكافحة آثار الشيخوخة الخلوية وزيادة طول عمر الإنسان.

يقول ليفين: 'إذا كنا نعرف كيف نخبر مجموعات الخلايا بما نريدها أن تفعله، في النهاية، هذا هو الطب التجديدي. هذه هي الحلول للإصابات الرضحية، والعيوب الخلقية، والسرطان، والشيخوخة. كل هذه المشاكل المختلفة موجودة لأننا لا نعرف كيف نتنبأ ونتحكم فيما ستبنيه مجموعات الخلايا. الزينوبوتس هي منصة جديدة لتعليمنا.'

جعل تكنولوجيا مكافحة الشيخوخة حقيقة واقعة

في هذه المرحلة المبكرة، من الصعب حقًا فهم التطبيقات المحتملة للزنو بوتات. يقول بونغارد: 'كل ما يمكننا فعله هو النظر في المزايا التي تتمتع بها هذه التكنولوجيا مقارنة بالروبوتات التقليدية، وهي أنها صغيرة وقابلة للتحلل الحيوي وسعيدة في الماء.' بينما قد يجعلها ذلك جيدة للزراعة أو إنتاج اللحوم المزروعة أو تحلية المياه منخفضة التكلفة، لا شك أن تكنولوجيا مكافحة الشيخوخة ستكون واحدة من المجالات الرئيسية للبحث في المستقبل. إن احتمال القضاء على الأمراض المرتبطة بالعمر وجعلها جزءًا من التاريخ سيكون مغريًا بما يكفي لأي فريق بحثي قبل حتى التفكير في المكافآت المالية.

قد لا تكون الطب التجديدي على الأفق بعد، ولكن مع ظهور الزينوبوتات ذاتية التكرار، فقد اتخذنا بالتأكيد خطوة كبيرة نحوها. مع إمكانية إعادة توظيف خلايانا الخاصة لمكافحة علامات الشيخوخة، لن نعيش فقط لفترة أطول، بل سنتمكن من الاستمتاع بها أكثر – يمكنك البقاء لائقًا وجميلًا حتى في الثلاثمائة من عمرك. لذا قد ترغب في أخذ لعبة باك مان بجدية أكبر في المرة القادمة التي تلعبها لأن ابن عمها، الزينوبوت، قد يجلب لك إكسير الحياة في المستقبل القريب.

المراجع:

1. ر. د. كام وآخرون، منظور: وعد الأنظمة الحية المهندسة متعددة الخلايا. APL Bioeng. 2, 040901 (2018).

٢. د. بلاكستون وآخرون، منصة خلوية لتطوير الآلات الحية الاصطناعية. ساي. روبوت. ٦، eabf1571 (٢٠٢١).

٣. ج. لوسنر، ك. كورتمانتش، ج. ل. وايتد، تحليل عبر الأنواع للوسطاء النظاميين للإصلاح وتجديد الأنسجة المعقدة. NPJ Regen. Med. ٦، ٢١ (٢٠٢١).

4. س. كريجمان، د. بلاكستون، م. ليفين، ج. بونجارد، عملية قابلة للتوسع لتصميم الكائنات القابلة لإعادة التشكيل. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية 117، 1853-1859 (2020).

٥. ف. زيكوف، إ. ميتيلينيوس، ب. آدامز، هـ. ليبسون، الروبوتات: الآلات ذاتية التكاثر. نيتشر ٤٣٥، ١٦٣-١٦٤ (٢٠٠٥).

6. ز. كو وآخرون، نحو بطاريات ميكروسكوبية عالية الأداء: تكوينات وتحسين مواد الأقطاب بواسطة منصات تحليلية في الموقع. مواد تخزين الطاقة 29، 17-41 (2020).

٧. ك. وو وآخرون، العضو على رقاقة: الاختراقات الأخيرة والآفاق المستقبلية. الهندسة الطبية الحيوية عبر الإنترنت ١٩، ٩ (٢٠٢٠).

٨. إي. غاريتا وآخرون، إعادة التفكير في تكنولوجيا الأورجانويد من خلال الهندسة الحيوية. نات. ماتر. ٢٠، ١٤٥-١٥٥ (٢٠٢١).

٩. ي. هان وآخرون، الخلايا الجذعية الوسيطة للطب التجديدي. خلايا ٨، ٨٨٦ (٢٠١٩).

10. س. ف. جيلبرت، س. ساركار، احتضان التعقيد: العضوية للقرن الحادي والعشرين. ديف. دين. 219، 1-9 (2000).

١١. ج. س. هوسي، ج. ل. دزيكي، س. ف. باديلاك، مواد قائمة على المصفوفة خارج الخلوية للطب التجديدي. نات. ريف. ماتير. ٣، ١٥٩–١٧٣ (٢٠١٨).