רשימות על מדע ופיוטים קצרים | דודי גולדמן

ליצירת אדם, לחץ 1

הגולם מפראג, ויקיפדיהמעולם המדע לא היה קרוב יותר מאשר היום ליצירתם של חיים מלאכותיים במעבדה * בשלב הראשון מדובר על יצירה יש מאין של חיידקים שיפתרו את בעיות האנרגיה בעולם, ירפאו סכרת ויאתרו רקמות טרום-סרטניות בגוף. בשלב הסופי – התחום החדש של הביולוגיה הסינתטית עתיד להחיות מיתוסים דמויי אדם כמו ה"גולם" מפראג וד"ר פרנקנשטיין

מאת דודי גולדמן

אחת הפנטזיות העתיקות ביותר בתרבות האנושית, של יצירה מלאכותית של אדם, או של דמוי-אדם, מופיעה הרבה במיתוסים עממיים רבים, מה"גולם" של המהר"ל מפראג, דרך הסיפור על ד"ר ויקטור פרנקנשטיין (של מרי שלי) ועד הסרט "בלייד ראנר" (1982), שנעשה על בסיס ספרו של פיליפ ק. דיק "האם אנדרואידים חולמים על כבשים חשמליות" (1968). כעת מתברר, כי ההזיה האנושית הזו, מבורכת או מקוללת, עומדת להפוך בעתיד לאופציה אפשרית.

ד"ר קרייג ונטר מארה"ב, מבכירי חוקרי הד-נ-א (מולקולה גדולה ובה מקודד המידע התורשתי אצל כל בעלי החיים מחיידקים ועד בני אדם), והאיש הזכור לטוב מפרויקט ריצוף הגנום האנושי, הצליח – לראשונה בעולם – ליצור במעבדה אורגניזם (יצור חי) פשוט בצורה של חיידק בסיסי. ה"פיתוח" שלו מבוסס על חיידק קיים (מיקופלזמה) שיש לו תא אחד ובד-נ-א שלו יש רק 482 גנים, ומהם "שלף" וניטר גנים לא נחוצים, השאיר 381 קריטיים ואז שתל את הד-נ-א הזה במעטפת של חיידק אחר, ואפילו רשם פטנט על יצירת חיים.

"המדע נמצא על סף פריצת-דרך מרתקת", כתב באחרונה "וושינגטון פוסט" והוסיף כי בקרוב ניתן יהיה לייצר במעבדה צורות חיים סינתטיות מד-נ-א שיוצר על ידי מדענים. עד הזמן האחרון אפשר היה לייצר רק מולקולות ד-נ-א קטנות ששימשו בהנדסה גנטית, אבל באחרונה הצליחו מדענים במרילנד לייצר כרומוזום, מולקולת ד-נ-א מורכבת המכילה את כל הידע הדרוש לתא כדי לחיות. כעת מנסים המדענים במרילנד להכניס את הכרומוזום לתוך תא, שם הוא עתיד להפעיל את עצמו ולגרום לתא לנהוג על פי המידע האגור בו. הכרומוזומים הסינתטיים הקיימים הם תעתיק של כרומוזומים של תאים חיים, אבל המדענים מייצרים כבר כרומוזומים שבהם מקודדות צורות חיים שאינן קיימות. המדענים מתייחסים לכרומוזומים כאל "מערכת הפעלה" המותקנת בתא, ומותאמת לצרכים שנקבעו מראש.

ד"ר דרו אנדי, מדען מאוניברסיטת סטנפורד שבקליפורניה אמר בראיון ל"וושינגטון פוסט" כי בעתיד אנשים יכתבו תוכנות ד-נ-א בדומה לתוכנות מחשב. השאלה, לדבריו, היא מי יהיו הבעלים של אותן תוכנות. הטכנולוגיות החדשות מעוררות שאלות אתיות קשות, משום הפוטנציאל להשתמש בביולוגיה הסינתטית למטרות שליליות כמו ייצור חיידקים ואולי בעתיד ייצור של יצורים חיים מורכבים יותר. השימושים החיוביים עשויים להיות ייצור של דלק אורגני ולא מזהם באמצעות חיידקים ושימושים רפואיים כגון ייצור תרופות.

מאות מדענים בעולם מנסים לייצור חיים במעבדה והחוקרים מעריכים כי אנחנו קרובים מאוד לרגע של  יצירת חיים מלאכותיים ממולקולות ביוכימיות.

המדען הישראלי ד"ר ינאי עופרן, ראש המעבדה לביולוגיה מערכתית וגנומיקה באוניברסיטת בר-אילן (ונכדו של פרופ' ישעיהו ליבוביץ ז"ל), מסביר כי לתחום המבטיח הזה יש חזון קטן וחזון גדול. "החזון הקטן הוא להיות מסוגלים להכניס לתוך אורגניזם קיים, בשלב הזה לחיידקים, חתיכת גנום שמכילה כמה גנים שיוכלו לעבוד ביחד עם הגנום הנוכחי, וכך להוסיף ליצור החי יכולות שלא היו לו. לדבריו, אחת העבודות המעניינות שפורסמו באחרונה היתה עבודת מחקר שבה הכניסו מיקטע ד-נ-א עם כמה גנים לחיידק בסיסי החביב על מדענים ("אי-קולי"), וכך לימדו את החיידק לספור עד שלוש. החיידק החדש יודע להגיב בצורה מסוימת כאשר הוא נחשף לראשונה לסיגנל (אות) מסוים, להגיב בדרך שונה כאשר הוא נחשף אליו בשנית ובדרך שלישית ושונה מקודמותיה – כאשר הוא נחשף לסיגנל הזה בשלישית. הרעיון הוא להשתמש בחיידקים האלה כחיישנים, שיוכלו לדווח לנו אם נכנס רעלן למאגר מים או אם הגוף נתקף בזיהום ואנחנו רוצים לדעת כמה פעמים נתקל החיידק הזה במזהם שמעניין אותנו.

למה זה כה מסעיר?

ד"ר עופרן: " החזון הגדול של התחום הוא לבנות אורגניזם שלם שאינו קיים בטבע, אלא מורכב מגנים שתוכננו כדי שיעבדו ביחד ויתנו יכולות שאינן קיימות בשום אורגניזם".

במה זה שונה מהנדסה גנטית, שהרי מאז שנות ה-80 אתם מוציאים גנים מאורגניזם אחד ושותלים באחר, ואתה מספר שכיום מייצרים את הורמון הגדילה האנושי בחיידק. מכניסים אותו לחיידק – והוא מייצר אותו. אז מה ההבדל?

ד"ר עופרן: " נכון שאפשר להשתמש בחיידקים כדי שייצרו עבורנו הורמון גדילה אנושי או חלבונים אחרים. לאחרונה פותח אפילו זן מהונדס של פרות, שיכולות להפריש בחלבן תרופות, המיוצרות על פי גן שהונדס לתוכן. אבל הביולוגיה הסינתטית היא גלגול מתקדם יותר של המחשבה הזו, והיא מבוססת בין היתר על שני תחומים חדשניים – ביואינפורמטיקה וביולוגיה מערכתית. שני התחומים האלה משתמשים במדעי המחשב כדי לנתח תהליכים ביולוגים. הביולוגיה המערכתית מתבססת על ההנחה שתהליך ביולוגי אינו תוצאה של פעילות של גן אחד. תהליכי החיים תלויים במערכת מורכבת הכוללת עשרות, ולפעמים אלפי, גנים וחלבונים וממברנות ומולקולות קטנות ושומנים וסוכרים. אם רוצים לתכנן מנגנון ביולוגי חדש, למשל לתכנן חיידק, שיודע להמיר אנרגיית שמש לדלק, צריך לתכנן לא רק את כל הגנים שדרושים לתהליך, אלא גם את כל מנגנוני הבקרה: מי מפעיל את מי ומתי. כלומר צריך את המוח שיידע להפעיל את כל התהליכים האלה. הביולוגיה המערכתית קידמה את ההבנה שלנו על מנגנוני התיאום והבקרה שמאפשרים לכל הרכיבים האלה לפעול ביחד. כיום אנחנו מבינים שגנים הם חלק קטן מהסיפור. כדי להבין את החיים אנחנו צריכים להבין גם את מערכת הבקרה על הגנים. הגנים מהווים רק 5% מהדנ"א. פעם כינו את שאר  הדנ"א "ד-נ-א זבל". היום יודעים שבאיזורים האלה, הריקים מגנים, מצויים כנראה המוח של התא ומערכת ההפעלה שלו. שם מתנהלת הבקרה ושם מצויים המתגים של הפעלה וכיבוי של גנים".

האין זה מגרש הגרוטאות של האבולוציה, כלומר מיני גנים מושתקים שכבר אין לנו צורך בהם?

ד"ר עופרן: "זה אולי נכון בחלקו. אנחנו מוצאים באיזורים האלה, בין היתר, שרידים של גנים עתיקים שכבר אינם מתפקדים. אבל האם זה סוג של פח זבל? לא בטוח. ייתכן שיש לשרידים האלה חשיבות שעדיין אינה ידועה לנו. מקובל להניח שכל מה שעולה לתא באנרגיה ומשאבים אבל לא מביא תועלת, ייעלם במשך הזמן. האבולוציה לא תרשה כזה בזבוז של אנרגיה ללא תועלת ברורה. לכן סביר להניח שגם לגנים העתיקים האלה יש חשיבות כלשהי. מה שלמדנו בשנים האחרונות זה בעיקר ענווה – להבין שאיננו מבינים הכל".

אחד המדענים המבריקים והידועים ביותר בתחום הזה של ביולוגיה סינתטית הוא פרופ' ג'וזף ג'ייקובסון, העומד בראש המעבדה לביולוגיה סינתטית במוסד היוקרתי MIT בבוסטון. פרופ' ג'ייקובסון הוא יהודי חרדי, המבקש בעברית רצוצה לקרוא לו יוסף יעקובסון, ונחשב ל"ילד פלא" של התחום, ובפגישה איתו שהתקיימה בחודש שעבר באוניברסיטת בר-אילן, אליה הגיע כדי לדבר בפורום בין מדע להלכה, הוא סיפר על החשש הדתי שלו לייצר אורגניזם באופן מלאכותי שיידע לשכפל את עצמו.

אתה אחד מהמוכרים והידועים בתחום הביולוגיה הסינתטית, אם טעמים יהודיים-הלכתיים אוסרים עליך לייצר אורגניזם חי באופן מלאכותי – באיזה אופן אתה כן עוסק בזה?

פרופ' ג'ייקובסון: "אולי בעתיד אפשר יהיה לייצר יתוש מלאכותי שיהיו לו שימושים רפואיים, אבל צריך להיזהר מפני זה, אבל השימושים שמעניינים אותי בביולוגיה סינתטית הם שימושים רפואיים. למשל להילחם נגד הסוגים השונים של מחלות השפעת, כולל שפעת החזירים. או למצוא את המיקטעים הנגועים בסרטן בגוף האדם ולרפא אותם באופן ביולוגי, כלומר לייצר אורגניזם שיידע לחסל את התאים הסרטניים".

אבל זו גם השאיפה של הננוטכנולוגיה (ננוטק). במה זה שונה?

פרופ' ג'ייקובסון: "אני יודע שיש הרבה דיבורים על ננוטק, אבל לדעתי זה לא תחום-דעת מתוחכם ולא מורכב ולא בעל יכולת כמו ביולוגיה סינתטית, המשלבת את כל החוכמות ותחומי הדעת המדעיים גם יחד. רק ביולוגיה סינתטית יודעת לייצר אורגניזם קטן שבנוי מחלבונים שיידעו פעם איך לשלוף מקטעים נגועים בד-נ-א האנושי. יש הרבה דיבורים על ננוטק בישראל וזו טעות. זה כיוון מוטעה. השקענו בזה הרבה בארה"ב, ולא קיבלנו כלום, ולכן ישראל צריכה להיכנס לתחום של ביולוגיה סינתטית ולמצוא פיתוחים שיעניינו אותה, כמו למשל בתחום אנרגיה חלופית. בעתיד נייצר אורגניזמים שיידעו לייצר כימיקלים וחומרים חדשים ולרפא מלריה ולייצר חיידק שיחייה בתוכנו ויידע לחסל חיידקים מזיקים ולרפא סכרת באמצעות הזרקה חד-פעמית של אינסולין".

אתה עצמך עוסק בתחום שיאפשר בעתיד אולי לייצר אדם משופר או תואם-אדם או דמוי אדם.

"אין סיכוי שאפעל נגד ההלכה היהודית ואעסוק חלילה בהשבחה של אדם, כל ענייני נתון לשיפור רווחת האדם, לא לייצור מלאכותי של אדם, וכמו כל סייג, גם סייגי ההלכה דווקא מבטיחים פריצות-דרך נחשוניות, ולכן אלה הגבלות שרק גורמות לי לרצות להצטיין יותר".

בינתיים, העולם אינו מחכה לסייגים שמטיל על עצמו מדען יהודי אמריקני ירא-שמיים, ולפני שבועיים הצליחו מדענים ביפן לסנטז את תרכובת הד-נ-א הראשונה שרוב מרכיביה היו מלאכותיים. לפני כחודשיים הצליחה קבוצה אחרת של מדענים, אף הם יפנים, להעניק לתאים מלאכותיים את היכולים לנוע תוך שהם מנצלים מקור אנרגיה. בכך העניקו המדענים יכולת תנועה עצמית לתאים מלאכותיים, במקרה הזה טיפות שמן, ולהעניק להם "מנוע כימי", המנצל את האנרגיה ויודע להמיר אותה לתנועה.

התא הביולוגי הוא למעשה מתקן חי, שאפשר, אולי, לייצר ולתכנת אותו. כמו שמהנדסים מרכיבים מעגלים אלקטרוניים עם מתגים ומתנדים, כדי לייצר שבבים, כך הביולוגים הסינתטיים עומדים לבנות מעגלים גנטיים מודולריים, שיוכלו לחבר ולהפעיל אותם כרצונם מתוך מטרה לייצר צורות חיים שונות לפי הזמנה. אחת העבודות החשובות נעשות בבית הספר לרפואה באוניברסיטת הרווארד על ידי קבוצה בראשותו של פרופ' ג'ורג' צ'רצ', שהצליחה לבנות ד-נ-א סינתטי במהירות גדולה ובעלות נמוכה יותר מזו של השיטות הקיימות. עבודות אחרות, הנעשות אף הן בארה"ב, מתמקדות ביצירת ממברנה, אותה מעטפת הגנה של התא החי, היודעת לשמור עליו מפני חדירה של מולקולות מזיקות, אבל מתירה לו לתקשר עם הסביבה ולאסוף ממנה מולקולות חיוניות. כלומר מתרחשים פה שני תהליכים: מצד אחד ביולוגים מפתחים מעגלים גנטיים ומולקולות מלאכותיות במהירות גדלה והולכת  ומצד שני, כמו בתנועת מלקחיים, קבוצות אחרות של מדענים מפתחות את "האריזה", את המעטפת של התא החי שנוצר מלאכותית, שיעטוף ויגן על התא המלאכותי.

במקביל, המדען ההרפתקן, ד"ר קרייג ונטר, אוסף דגימות ד-נ-א מכל הבא ליד: באוויר של מנהטן, במערכת העיכול ובעיקר באוקיאנוסים. הוא מפליג ביאכטה שלו, צולל ואוסף דגימות של ד-נ-א. לדברי ד"ר עופרן, אנחנו מכירים רק 1% מסך האורגניזמים החיים היום על פני כדור הארץ. 99% מהמינים החיים היום על פני כדור הארץ עוד לא מוכרים לאדם. "בכל שנה מתגלים מיני חרקים חדשים. אבל בעיקר מדובר על חיידקים שאיננו מכירים. רבים מהם נמצאים בעמקי האוקינוסים. ונטר מצא כבר מיליוני גנים חדשים במעמקי האוקינוסים". עבור הביולוגים הסינתטיים הגנים אלה הם אבני בניין פוטנציאליות שיום אחד אפשר יהיה להשתמש בהם כמו ילד שבונה מגדל או שכונת מגורים מאבני לגו.

מה ונטר מנסה לעשות?

ד"ר עופרן: "הוא מנסה לאסוף כמה שיותר פיסות של גנומים מיצורים לא מוכרים ביבשה, באוקיאנוס, בגוף האדם ובכל מקום שאפשר למצוא אותם. אפשר להשתמש בגנים האלה בתור מכונות מולקולריות חדשות, שיאפשרו תכנון של אורגניזמים: לקחת גן אחד מהחיידק הזה וגן אחר מהצמח ההוא וגן נוסף מחיידק אחר ולתכנן עבורם מנגנוני בקרה שיהפכו אותם לאורגניזם אחד שפועל בתיאום ועושה משהו שאף יצור בטבע לא עושה. למשל, בים יש הרבה מאוד אורגניזמים פוטוסינתטיים שיודעים לנצל את אנרגיית השמש. ונטר ומדענים אחרים מנסים להבין כיצד אפשר לגייס את הגנים של היצורים האלה כדי לתכן אורגניזם חדש שיאפשר גם לנו לנצל את אנרגיית השמש בזול ובלי לפלוט זיהום".

בראיון ל"וושינגטון פוסט" אמר באחרונה ונטר, כי מטרת המיזם השאפתני שלו היא לעזור לאנושות להתגבר על משברים כמו התכלות מאגרי הנפט ושינויי האקלים. "מרגע שהחיידק המלאכותי יהיה שמיש, ניתן יהיה "לתכנת" אותו לבצע פעולות ביולוגיות מועילות, כמו לבצע סינתיזה של דלק ואפילו לנטרל  פחמן דו-חמצני מהאטמוספירה. ב-20 השנים הבאות, גנטיקה סינתטית תהיה הצורה הבסיסית שבה ייצרו כל דבר. התעשייה הכימית תתבסס על זה, ותעשיות נוספות ובהן האנרגיה וזו המתנה הכי גדולה שאני יכול לתת לאנושות", הוסיף.

דווקא ינאי עופרן, הנכד של הפילוסוף ישעיהו ליבוביץ, העוסק בתחום הזה, מנסה לצנן מעט את ההתלהבות. בראיון לרגל יום הולדתו ה-90 שהעניק ליבוביץ לכותב שורות אלה ואשר פורסם בידיעות אחרונות, אמר ליבוביץ כי לעולם אי אפשר יהיה שמכונה מעשה ידי אדם תחליף את האדם. "לאדם יש היכולת לקבל הכרעות מוסריות, ואף מכונה, לא אלקטרונית ולא ביולוגית, אינה יודעת לקבל הכרעות כאלה", רעם עליי בתקיפות. "מחשב יודע לחשב, רק האדם יודע לחשוב ולהכריע בין טוב לרע", הוסיף. דומה שינאי הולך בעקבות סבו, והוא מנסה לצנן את ההתלהבות מהאפשרות לייצר אדם באופן מלאכותי. "כל מה שהצלחנו לעשות עד כה הוא לשלב בין מכונות ביולוגיות. תן דעתך, איננו יודעים להמציא גן שאיננו דומה לגנים שכבר קיימים בטבע. נכון שהביולוגיה הסינתטית מדהימה יותר מכל מה שהעלנו על דעתנו עד לא מזמן. אבל מצד שני היא גם טריוויאלית. זכור שאיכרים ידעו כבר לפני אלפי שנים להרכיב ענף על גזע כדי לקבל זן חדש של עץ פרי טוב יותר. אף אחד לא מזדעזע מהטכנולוגיה הזאת ואיש אינו מתריע שהרכבה חקלאית היא יצירה של חיים מלאכותיים. אז היום אנחנו מרכיבים אבני בניין קטנות יותר בשיטות משוכללות יותר, אבל הקונספט די דומה", הוא אומר.

dudigoldman@gmail.com

 

האם הרובוטים עומדים
לבקש שוויון זכויות?

ביואתיקה, המוסר של הפיתוחים הביולוגיים, הופך להיות תחום דעת חשוב יותר ויותר בפילוסופיה של המדע, המלווה את המחקר הביולוגי ומנסה לשים לו סייגים. כך למשל בכל מדינות המערב אסור לשבט בני אדם ולא ברור אם דעת הקהל תאפשר בבוא היום לייצר באופן מלאכותי אדם. המצב כמובן עשוי להשתנות אם יימצא כרומוזום מלאכותי שיידע לחסל גידולים סרטניים או לרפא אוטיזם. אז בהחלט ייתכן שיהיה זה הגיוני ואנושי כן להתיר להחדיר אותו לגרעיני התא של חולים ושל עוברי.

אבל אפילו בסוגיות קלות ערך מזה, כמו הרובוטים, יש היום חילוקי דעות וסוגיות שעלול לצוץ. כך למשל דו"ח מיוחד שיצא באנגליה על ידי המדען פרופ' דיוויד קינד, המשמש כיועץ למדען הראשי בבריטניה, ואשר נקרא "זכויות לרובוטים: חלום אוטופי או צמיחתן של המכונות", טוען כי התפתחות המחשבים, הבינה המלאכותית והרובוטיקה תביא למצב שבו ובתוך מספר קטן של עשורים יגיעו הרובוטים לדרגת התפתחות גבוהה מאוד. "ברגע שהם יידעו לשכפל את עצמם נדע שקרובה השעה שהם ידרשו שוויון זכויות, שכר ותנאים סוציאלים עבור עמלם", כתב קינג. ד"ר עופרן חושב שאלה דברי הבל: "זה 4 מיליארד שנה חיידקים משכפלים את עצמם ועדיין לא הקימו שום ועד עובדים", הוא אומר.

כתיבת תגובה

הזינו את פרטיכם בטופס, או לחצו על אחד מהאייקונים כדי להשתמש בחשבון קיים:

הלוגו של WordPress.com

אתה מגיב באמצעות חשבון WordPress.com שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Twitter

אתה מגיב באמצעות חשבון Twitter שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Facebook

אתה מגיב באמצעות חשבון Facebook שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת גוגל פלוס

אתה מגיב באמצעות חשבון Google+ שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

מתחבר ל-%s

מידע

ערך זה פורסם ב-נובמבר 25, 2009 מאת ב-המחר הנועז ותויגה ב-.