يلعب علم الأحياء الألعاب: أصبحت البكتيريا تكتيكية

• كاتب:
• اسم المؤلف

  البصيرة الكمومية
• 14 آذار، 2024

ملخص البصيرة

نجح العلماء في هندسة بكتيريا قادرة على تعلم العزف على لعبة "تيك تاك تو"، مما يدل على قدرة الخلايا الحية على القيام بمهام معقدة. يشير هذا التقدم إلى مستقبل قد تؤدي فيه الأنظمة البيولوجية وظائف مشابهة للدوائر الإلكترونية، مما يوفر مسارات جديدة للمواد الذكية والبيولوجيا الحاسوبية. وفي حين أن هذه التطورات واعدة في مجال الرعاية الصحية والزراعة فيما يتعلق بالعلاجات الشخصية وقدرة المحاصيل على التحمل، إلا أنها تحفز أيضًا المناقشات حول الأخلاق والأمن البيولوجي والحاجة إلى أطر تنظيمية شاملة.

يلعب علم الأحياء سياق الألعاب

وفي المجلس الوطني للبحوث الإسباني، نجح الباحثون في تعديل سلالة من بكتيريا الإشريكية القولونية في عام 2022، مما مكنها ليس فقط من اللعب، ولكن أيضًا من التفوق في لعبة تيك تاك تو ضد المعارضين من البشر. يعد هذا التطور بمثابة استكشاف أعمق لإنشاء أنظمة بيولوجية تحاكي المكونات الإلكترونية، وتحديدًا تلك المستخدمة في رقائق الكمبيوتر المتقدمة. يمكن لهذه الرقائق أن تحاكي النشاط التشابكي للدماغ البشري، مما يشير إلى إمكانية التقدم في علم الأحياء الحسابي وتطوير المواد الذكية.

إن الطريقة التي تلعب بها هذه البكتيريا لعبة tic-tac-toe تحاكي عمليات صنع القرار في الكائنات الحية والآلات الأكثر تعقيدًا. أنشأ الباحثون طريقة اتصال يمكن من خلالها للبكتيريا أن "تستشعر" تقدم اللعبة وتستجيب وفقًا لذلك من خلال التلاعب بالبيئة الكيميائية للبكتيريا. نسب البروتين المعدلة داخل بيئتهم تسهل هذه العملية. في البداية، قام هؤلاء اللاعبون البكتيريون بحركات عشوائية، ولكن بعد ثماني مباريات تدريبية فقط، بدأوا في إظهار مستوى مدهش من الكفاءة، مما أظهر قدرة الأنظمة البكتيرية على التعلم والتكيف.

كان هذا الإنجاز بمثابة نقطة انطلاق نحو تطوير شبكات عصبية أكثر تطوراً تعتمد على الأنظمة البكتيرية. وقريبًا، قد تكون الأنظمة البيولوجية قادرة على أداء مهام معقدة، مثل التعرف على الكتابة اليدوية، وفتح طرق جديدة لدمج الأنظمة البيولوجية والإلكترونية. تؤكد هذه التطورات على قدرة البيولوجيا التركيبية على تطوير مواد حية يمكنها التعلم والتكيف والتفاعل مع بيئاتها بطرق غير مسبوقة.

التأثير التخريبي

في مجال الرعاية الصحية، قد تؤدي هذه التكنولوجيا إلى علاجات أكثر فعالية وشخصية من خلال تطوير علاجات قابلة للتكيف يمكن أن تتطور استجابة لحالة المريض المتغيرة. ومع ذلك، هناك خطر حدوث عواقب غير مقصودة إذا تصرفت هذه الأنظمة البيولوجية بشكل غير متوقع، مما قد يؤدي إلى أمراض جديدة أو معضلات أخلاقية حول التعديلات الجينية. يمكن أن يؤدي هذا التطور إلى الوصول إلى علاجات ثورية ولكنه قد يحتاج إلى رقابة تنظيمية صارمة لإدارة المخاطر.

وفي الزراعة، تَعِد البيولوجيا التخليقية التكيفية بتحسين الأمن الغذائي من خلال خلق محاصيل قادرة على التكيف مع الظروف المناخية المتباينة، ومقاومة الآفات والأمراض، وإنتاج المزيد من المنتجات المغذية. وهذا التطور يمكن أن يقلل بشكل كبير من الاعتماد على المبيدات والأسمدة الكيماوية. ومع ذلك، فإن إطلاق الكائنات المعدلة وراثيا (GMOs) في البيئة يثير مخاوف بشأن التنوع البيولوجي واحتمال حدوث عواقب بيئية غير متوقعة. على هذا النحو، قد تحتاج شركات الزراعة والتكنولوجيا الحيوية إلى التنقل في المناظر الطبيعية التنظيمية المعقدة والتصورات العامة فيما يتعلق بالكائنات المعدلة وراثيًا.

بالنسبة للحكومات، يكمن التحدي في خلق سياسات تعزز الابتكار في البيولوجيا التخليقية مع حماية الصحة العامة والبيئة. قد يكون التعاون الدولي ضروريًا لوضع مبادئ توجيهية للتطوير الآمن ونشر النظم البيولوجية التكيفية، وضمان استخدامها بطريقة مسؤولة وأخلاقية. إن طبيعة الاستخدام المزدوج لهذه التكنولوجيا، مع تطبيقاتها في المجالات المدنية والعسكرية، تزيد من تعقيد الجهود التنظيمية. وسوف تتطلب الإدارة الفعالة حواراً مستمراً بين العلماء وصناع السياسات وعامة الناس لتحقيق التوازن بين فوائد البيولوجيا التركيبية التكيفية ومخاطرها.

الآثار المترتبة على علم الأحياء يلعب الألعاب

قد تشمل الآثار الأوسع للبيولوجيا التركيبية التي تتعلم وتتكيف مع مرور الوقت ما يلي: 

• تعزيز مرونة المحاصيل من خلال البيولوجيا التركيبية التكيفية، مما يؤدي إلى تقليل ندرة الغذاء وزيادة الأمن الغذائي العالمي.
• تطوير علاجات طبية تكيفية تؤدي إلى إطالة عمر الإنسان وتغيير الاتجاهات الديموغرافية، مثل شيخوخة السكان.
• زيادة المناقشات الأخلاقية والخطاب العام حول أخلاقيات التعديلات الجينية، والتأثير على القيم والأعراف المجتمعية.
• تنشئ الحكومات تعاونًا دوليًا لوضع معايير أخلاقية للبيولوجيا التركيبية.
• وتتمحور القطاعات الاقتصادية الجديدة حول خدمات ومنتجات البيولوجيا التخليقية، مما يعزز الابتكار وخلق فرص العمل.
• تغييرات في السياسات البيئية لمعالجة التأثيرات البيئية لإطلاق الكائنات المعدلة وراثيًا في البرية.
• تزايد المخاوف المتعلقة بالأمن البيولوجي، مما دفع الدول إلى الاستثمار في آليات الدفاع ضد التهديدات البيولوجية المحتملة.

أسئلة للنظر فيها

• كيف يمكن للبيولوجيا التركيبية التكيفية أن تغير أسلوبك في التعامل مع الصحة والعافية الشخصية؟
• كيف يمكن للتقدم في البيولوجيا التركيبية أن يغير وظيفتك أو صناعتك؟