في عام ٢٠١١، ابتكر فريقٌ من الطلاب بجامعة إمبريال كوليدج لندن طريقة جديدة للحدِّ من توسُّع الصحاري، ألا وهي: تخليق بكتيريا تحثُّ النباتات على مدِّ المزيد من الجذور.

فالأراضي الجافة — المناطق شحيحة الأمطار — تغطي نحو ٤٠ في المائة من سطح الأرض. وتلك المناطق تكون هشة أصلًا، ومن شأن تعرُّضها لمزيج من الجفاف وتغيُّر المناخ والرعي الجائر والزراعة غير المستديمة أن يقضي على أي نباتات تحاول التشبث بالحياة بصعوبة فيها. فبدون الجذور التي تحفظ تماسك التربة، تجرف الرياح والمياه الطبقات العليا من التربة، ولا تدع سوى الطبقات السفلى القاحلة. وبهذا، تتزايد مساحات الأراضي التي تتحول إلى صحراء جرداء كل عام.

وثمة سبل كثيرة لمقاومة التصحر أو الحئول دون حدوثه، ولكن الفريق المذكور أراد تجربة شيء جديد، فأضاف أعضاؤه مجموعة من الجينات إلى الميكروب المعوي المسمَّى «الإشريكية القولونية» تمكِّنه من رصد مادة المالات؛ وهي مادة كيميائية تفرزها جذور النبات. فعندما توضَع البكتيريا في التربة، تسبح تجاه الجذور ويسحبها النبات، وما إن تصير داخل النبات، تستخدم البكتيريا مجموعة ثانية من الجينات المضافة لتنتج الأوكسين؛ وهو هرمون يستحث نمو الجذور؛ إذ إن زيادة طول الجذور يعني زيادة استقرار التربة، مما يترتب عليه الحد من التصحر.

توجد تلك البكتيريا والجينات والهرمونات جميعًا في الطبيعة ولكنْ كلٌّ على حدة. إلا أن «التوليفة» التي جمعت بينها هي التي ولَّدت كائنًا عضويًّا مُخلَّقًا لا يُشبه أي شيء رأيناه من قبل: جرثومة معوية تتتبَّع النباتات وتصنع الجذور وتحفظ استقرار التربة.

إعادة توزيع الحياة

يمثِّل ذلك المشروع نموذجًا واحدًا فقط من علم البيولوجيا التخليقية، ذلك الميدان المتنامي الذي أدخل المبادئ الهندسية إلى عالم الخلايا والجينات والكائنات الحية. وإنَّ وصف الفريق لإبداعاتهم بلغة المهندسين لذو دلالة؛ فقد أخذوا «أجزاءً» جينية من سجل موحَّد، وعبَّئوها في «وحدات» مختلفة وقذفوا بها داخل «هيكل» بكتيري. ومن المفترض أن يتمكن علماء آخرون من تجميع الأجزاء نفسها في توليفات جديدة لكي تؤدي وظائف مختلفة، على غرار مكعبات ليجو.

لا تزال الكائنات الحية تقوم بتلك العملية على مدار ملايين السنين؛ إذ يستعير بعضها «أجزاءً» من بعض بغية البقاء على قيد الحياة في ظل أسوأ البيئات، والاستفادة من ضوء الشمس، وخطف الأجساد، وتدمير محاصيل البن. ينفِّذ علماء البيولوجيا التخليقية حِيَلًا مشابهة، وإن كان يشوبها التخطيط المتعمد. وكما هو الحال في مجال الهندسة، ينبغي أن يكون لكل جزء هدف محدد، وينبغي أن يكون دوره في جميع مراحل العملية متوقعًا.

إن نطاق البيولوجيا التخليقية أشمل من نطاق معظم عمليات التعديل الجيني، الذي يتضمن إدخال تغييرات متواضعة على بضعة جينات. في المقابل، يتعامل علماء البيولوجيا التخليقية مع شبكات هائلة من الجينات بغية إنتاج خميرة قادرة على تخمير عقاقير مضادة للملاريا عوضًا عن تخمير الجعة أو توليد خلايا تتدمر ذاتيًّا إذا صارت مسرطنة. وقد قارن آدم رَذرفورد في كتابه الجديد «التخليق» بين البيولوجيا التخليقية ومجال موسيقى الهيب هوب في سبعينيات القرن العشرين، حيث شرع المنسقون الموسيقيون في ابتداع موسيقى جديدة بخلط الإيقاعات والنغمات المتكررة وكلمات الأغاني الموجودة بالفعل. فكتب: «البيولوجيا التخليقية هي عملية إعادة توزيع. وتتجلَّى روح ذلك المجال الناشئ بإبداع غير مسبوق وغير محدود.»

ولنتناول مثال البكتيريا صانعة الجذور. فقد ربح المشروع الجائزة الثانية في المسابقة الدولية للآلات المهندسة وراثيًّا، وهي مسابقة حيوية للمهارات تصمِّم فيها فرقٌ من الطلاب ماكينات جينية جديدة وتبنيها لحل إحدى المشكلات، باستخدام مخزون مكوَّن من «أجزاء» عادية. ويُتاح للفريق مدة ١٠ أسابيع؛ فيكون بمنزلة مشروع صيفي. وفي حين يهدر العديد من طلاب الكليات مشروعات مشابهة على مهام مضجرة لا تتطلب الكثير من المهارات، يتطرَّق المتنافسون في تلك المسابقة إلى مجال علم الأحياء قبل أن يدخلوا حتى برنامج الدكتوراه.

فريقان جليلان

كان كريس شونَى — الذي يدرس حاليًّا بجامعة أكسفورد — عضوًا في فريق جامعة إمبريال كوليدج لندن الذي شارك في المسابقة الدولية للآلات المهندسة وراثيًّا، ووصف عملهم في مؤتمر عُقِد في جامعة كامبريدج بالمملكة المتحدة، تحت عنوان «كيف ستشكِّل البيولوجيا التخليقية وحركة الحفاظ على البيئة مستقبلَ الطبيعة؟» استهدف الاجتماع مد الجسور بين هذين المجالين اللذين نادرًا ما يتواصلان، وإن كان يتحتم عليهما ذلك. وكثير من التطبيقات المقترحة في مجال البيولوجيا التخليقية قادرة على التأثير على كوكبنا، سواء بالخير أو بالشر، بدءًا من الخميرة التي تُطبَّق عليها الهندسة الوراثية لتصنيع الوقود، مرورًا بالنباتات المعدَّلة جينيًّا لرفع كفاءة استهلاكها للموارد، ووصولًا إلى المجسات التي ترصد الملوثات وتفتِّتها.

ولكن هذين المعسكرين وإن كانا كثيرًا ما يتعاملان مع المشكلات ذاتها، فإن منظوريهما مختلفان لدرجة تجعل من ظهور توترات بينهما أمرًا لا مفر منه. فكما قال منظِّم المؤتمر كينت ريدفورد من منظمة الحفاظ على الحياة البرية: «يزداد أنصار الحفاظ على البيئة تشاؤمًا لدى احتسائهم الخمر، أما المتخصِّصون في البيولوجيا التخليقية فيزدادون تفاؤلًا.»

فالمتخصصون في البيولوجيا التخليقية يجمعون بين الآمال الطائشة التي يتحلَّى بها العاملون في مجالٍ نشِط ومتنامٍ، وسلوك القدرة على الإنجاز الذي يتحلَّى به المهندسون. وهم على غرار المتنافسين في المسابقة سالفة الذكر، يبحثون عن الحلول ثم يشرعون في العمل استنادًا إليها. ولكن أنصار الحفاظ على البيئة يواجهون تحديات هائلة محبطة، وقد احترقوا بنيران التبعات غير المقصودة لحلول حسنة النية. فكثيرون منهم بمجرد أن يسمعوا مصطلح «البيولوجيا التخليقية»، تتبادر إلى أذهانهم صورة مخلوقات مثل ضفادع قصب السكر وحيوان النمس اللذين أُدخلا إلى الجُزر بغية التخلص من الآفات وانتهى بها الأمر إلى القضاء على الحياة البرية المحلية عوضًا عن ذلك، أو كالمثال الذي ذكره أحدهم، ألا وهو: «الحديقة الجوراسية».

ويقول ستيف بالومبي — عالم البيئة بجامعة ستانفورد: «الأمر ليس كتصميم آلة. فإذا صنعت سيارة سيئة حقًّا، فإنها لن تصنع نفسها.» أما إذا ارتكبت خطأ مع كائن حي «فقد تظل عالقًا مع «الحل» الذي قدمته إلى الأبد».

وكثير من تلك المخاوف موجودة منذ فترة بعيدة، وتستند إلى النقاشات التي دارت بشأن الكائنات المعدَّلة جينيًّا. وتحمل البيولوجيا التخليقية أهمية قصوى إن لم يكن لشيء فَلِمَا تتسم به المعالجات التي تقوم بها من تعقيد. وبالإضافة إلى ذلك، فإن انخفاض تكلفة التكنولوجيا وما تتسم به روح ذلك المجال من حرية استتبع الآن إتاحة الأدوات اللازمة للهواة الذين يجرون التجارب البيولوجية بصفة غير قانونية في مرآبهم أو في مطابخهم. ومثلما ذكر أحد المندوبين بالمؤتمر: «قد يكون ثمة آلاف من الناس الآن يصنعون ملايين الأنواع الدخيلة.»

ومن المستبعَد أن يكون لإضافة جينات معروفة إلى ميكروبات مدروسة جيدًا مثل «الإشريكية القولونية» — كما فعل الفريق المشارك في المسابقة — مثل تلك العواقب الوخيمة. ولكن حتى وقتها أشار بول فالكوسكي من جامعة روتجرز إلى أننا حددنا تسلسل عشرات الجينومات الميكروبية، ولكننا ما زلنا نجهل وظيفة ٤٠ في المائة من الجينات التي تعرَّفنا عليها. ويقول: «إننا نعبث بأشياء لا نفهمها تمام الفَهْم. فهل نقول إننا سنخترع جرثومة تصنع الوقود وتحل المشكلات؟ هذه سذاجة.»

ويتفهم جيم هاسيلوف — متخصص في البيولوجيا التخليقية بجامعة كامبريدج ومعنيٌّ بالنباتات — المخاطر التي ينطوي عليها إدخال أنواع إلى بيئات جديدة (فيقول: «أنا أسترالي!») ولكنه أشار إلى أن احتمال وقوع أضرار جانبٌ مسلَّم به في أي تكنولوجيا جديدة. والتركيز على ذلك يؤدي إلى تجاهل حقيقة أن أنصار الحفاظ على البيئة يواجهون بالفعل معركة شاقة ويلزمهم التوصل لحلول جديدة. ويقول: «إننا نعيش في بيئة نعمل فيها على تقويض البيئة الطبيعية تدريجيًّا. تلك هي القاعدة العامة. فهل يمكننا إبعاد ذلك الأذى أو تحويل مساره؟»

ويضيف بيتر كاريفا — أحد كبار العلماء بمنظمة الحفاظ على الطبيعة — أن علماء البيئة قد تعلَّموا من دروس الماضي، فيقول: «إن قصة حيوان النمس و«الحديقة الجوراسية» صارت من الماضي؛ فعلماء البيئة يدركون الآن مغبَّة إطلاق سراح حيوانات مفترسة.» وفي المقابل، فإن معظم الأنواع الدخيلة الحديثة هاربة من تجارة الحيوانات الأليفة ومعارض الأحياء المائية. وتلك تحديات قائمة تقلق كاريفا أكثر مما قد تقلقه أي كائنات مُخلَّقة.

إلا أن المخاطر لا تزال قائمة، وقد يطمئنُّ بالومبي إذا خصص مجتمع البيولوجيا التخليقية القدر نفسه من الإبداع والحنكة الذي يخصصه للحلول الهندسية الجذابة من أجل تجنب التبعات غير المقصودة، فيقول: «إننا نريد ثقافة تتساوى فيها الأبحاث التي تُجرى على الاحتواء مع تلك التي تُجرَى على فكرة التخليق.»

نمر مصنوع من مكعبات ليجو.
نمر مصنوع من مكعبات ليجو.

العمل بالطريقة الصحيحة

وسط المبالغة والغطرسة، والكآبة والتشاؤم، برزت البكتيريا صانعة الجذور التي صنَّعها شونَى باعتبارها أرضية ملموسة ومقبولة للمناقشة. بادئ ذي بدء، يبدو الهدف منها معقولًا؛ فقد أشار جون هوكسترا — من الصندوق العالمي للحياة البرية — إلى أن العالم به نحو ملياريْ هكتار من الأراضي المتدهورة، وهي مساحة تعادل مساحة أمريكا الجنوبية. ويمثِّل إصلاح تلك الأراضي — سواء بغرض تهيئة مساحات يمكن أن تزدهر فيها أشكال الحياة أو بغرض زراعة محاصيل لن تضطر لأن تبغي على الأراضي البكر — هدفًا يمكن للبيولوجيا التخليقية أن تساعد في تحقيقه على أرض الواقع.

وقد كانوا متخوِّفين كذلك من المخاطر التي ينطوي عليها المشروع منذ البداية، وأجروا مشاورات مكثَّفة مع الشركات المعنية بالتكنولوجيا الحيوية مثل سينجنتا والمنظمات البيئية مثل «السلام الأخضر». فكان يراودهم القلق إزاء المسألة نفسها مرارًا وتكرارًا؛ ألا وهي احتمال انتقال الجينات من الجراثيم المخلَّقة إلى الجراثيم الطبيعية. فالميكروبات — على كل حال — يمكنها أن تتبادل جيناتها بسهولة فائقة، لا سيما عن طريق تبادل حلقات الحمض النووي المتحركة التي تُدعى البلازميدات.

لذا ابتكر شونَى وفريقه منظومة احتواء تُدعى «جين جارد (حارس الجينات)»، فوضعوا في الميكروبات التي يقومون بتخليقها بلازميدات تحتوي على جين سام يقتل البكتيريا بأن يشطرها إلى نصفين، ولا ينقذها سوى جين مضاد للسم يتضمنه الجينوم الرئيسي لدى البكتيريا. فإذا مررت الجرثومة المحوَّرة هندسيًّا بلازميداتها إلى جرثومة في البرية، فستفرز الجرثومة المستقبِلة السم ولكنها لن تفرز مضاد السم، ومن ثم تتدمر ذاتيًّا.

واتخذ الفريق كذلك خطوات لتخفيف أثر المخاطر الأخرى، فاختار تعديل جينات بكتيريا معوية عوضًا عن كائنات أكثر وضوحًا تعيش في التربة مثل العصوية الرقيقة؛ لأنهم لم يريدوا للميكروب المعدَّل جينيًّا أن يتفوق على غيره من الميكروبات في بيئته. كما تشاوروا مع علماء البيئة الذين أكدوا أن الأوكسين الزائد لن يتسبب في مشكلات إذا ما تسرَّب إلى التربة؛ لأنه يتحلل بسرعة خارج النبات. وتحدَّثوا مع صندوق بيركلي لإعادة زراعة الغابات بشأن كيف يمكنهم في نهاية المطاف الاستفادة من مبادرات إعادة زراعة الغابات القائمة. وخلال المناقشات التي خاضها الفريق، تباحَث أعضاؤه حول ما إذا كان من الممكن أن تضرَّ البكتيريا المعدَّلة جينيًّا بصحة الإنسان يومًا أو أن تضر بشركائها من النباتات.

ويقول كيث كراندل — عالم الجينات بجامعة بريجام يونج: «إنه لمثال جيد حقًّا ليس على تقديم حل لمشكلة فحسب، وإنما على التحدث إلى جهات أخرى ومعرفة القضايا التي تشغلهم. فهذا هو مربط الفرس؛ وضْعُ ضمانات ترضي المجتمع.» وقد شاركه حكام المسابقة الدولية للآلات المهندسة وراثيًّا ذلك الشعور، وأثنوا على ذلك الفريق تحديدًا لإشراكهم الآخرين في مشروعهم.

ضمادات وحل سحري وأبواب مفتوحة

إلا أن البكتيريا صانعة الجذور صارت ترمز كذلك إلى جدال آخر مفاده: هل ينبغي أن تضطلع البيولوجيا التخليقية بدور في الحفاظ على البيئة من الأساس؟ وهل توفر «حلولًا شبيهة بالضمادات اللاصقة» التي تغرينا بمعالجتها لبعض الجوانب التي تنطوي عليها مشكلات الحفاظ على البيئة لا أكثر، بينما تصرف انتباهنا عن قضايا أكثر أهمية؟ فالتصحر — على سبيل المثال — ينتج عن الرعي الجائر، فما الذي يمكن للبكتيريا صانعة الجذور أن تفعله في هذا الشأن؟

يقول جيم توماس من مجموعة إي تي سي — منظمة مراقبة معنية بالجوانب البيئية للتكنولوجيا الجديدة: «إن ابتكار أداة ثم التساؤل عن الكيفية التي ستحل بها مجموعة من المشكلات هو وضع معكوس؛ فالمزارعون لديهم بالفعل أساليب أخرى للتعامل مع التصحر، ويكمن الخطر في أن تكتسب تلك الحلول التكنولوجية المبتكرة بريقًا مبالغًا فيه كطريقة للتعامل مع المشكلة.»

وعلى النقيض، يقول ليوك ألفي من جامعة أكسفورد — والذي يعمل على تعديل جينات الناموس لمقاومة حمى الضنك: «من الغطرسة أن نزعم أن المشروع قدَّم حلًّا سحريًّا، ولكنني لم أسمع أحدًا يزعم ذلك. ولكن من الغطرسة أيضًا أن نزعم أن تلك المشكلات معقدة لدرجة تعجز معها أي تكنولوجيا جديدة عن المساهمة في تقديم حل.»

وقال شونَى: «إنه ليس حلًّا مثاليًّا بأي حال من الأحوال، ونحن لم نتمكن من اختباره في بيئة عادية، ناهيك عن البيئات الجافة. إنه مشروع عمره ١٠ أسابيع.» والواقع أنه عند انتهاء المسابقة، كان الفريق قد اختبر الوحدات المعنية ببحث البكتيريا عن الجذور وإفراز الأوكسين، ولكنه لم يكن قد أكمل منظومة «جين جارد». ومن بعدها، تفرَّقوا وبدأ كلٌّ منهم مشروع الدراسات العليا الخاص به. وما زالت البكتيريا صانعة الجذور عالقةً في برزخ التطوير. ولا يبلغ الميراث الذي خلَّفه فريق العمل حدَّ العقبة في وجه الصحاري، وإنما يرمز إلى التوترات القائمة بين مجال فَتِيٍّ مفعم بالأمل ومجال آخر أقدم خَارَتْ قواه.

ولكن الفريق أثبت أيضًا بداية مدِّ الجسور على استحياء بين المجالين. ففي غضون ١٠ أسابيع قصيرة، صبَّ فريق جامعة إمبريال كوليدج تركيزه على مشكلة مهمة، وأجرى كمًّا هائلًا من تعديلات الهندسة الوراثية، وأَوْلى المخاطر المحتملة اهتمامه، وتعاوَنَ مع الأشخاص المعنيين من جميع المجالات. وكما اقترح أحد المندوبين في المؤتمر، فربما إذا تمكَّن علماء الأحياء المعنيون بالحفاظ على البيئة من المشاركة في المسابقة القادمة مع المتخصصين في البيولوجيا التخليقية، فربما يمكنهم أن يُلهِموا المسابقة والمجال بقيمهم وأولوياتهم الخاصة.

وقد قال بول فريمونت — المدير المشارك لمركز معنيٍّ بالبيولوجيا التخليقية بجامعة إمبريال كوليدج لندن — للحشد المتجمِّع: «إنكم تدفعون بابًا كبيرًا مفتوحًا، وأنا أدعوكم للدخول.» ثم أردف مبتسمًا: «وأرجو أن تستمتعوا.»

Can We Save the World by Remixing Life? By Ed Yong. Not Exactly Rocket Science. April 11, 2013.

في حالة رغبتكم في إضافة تعليق، برجاء إدخال اسم المستخدم وكلمة المرور الخاصة بك. تسجيل الدخول.
إذا لم يكن لديكم حساب فعليك تسجيل بياناتك. التسجيل.

تسعدنا مشاركاتكم وتعليقاتكم التي نتمنى أن تلتزم قواعد المشاركة البناءة.