في نوفمبر 2017 ، نشرت صحيفة The Independent البريطانية على الإنترنت مقالاً عن برنامج البيولوجيا التركيبية الجديد التابع لوكالة مشروعات الأبحاث المتقدمة التابعة لوزارة الدفاع الأمريكية (DARPA) ، Advanced Plant Technologies (APT). تخطط الإدارة العسكرية لإنشاء طحالب معدلة وراثيًا يمكن أن تعمل كأجهزة استشعار ذاتية الاكتفاء لجمع المعلومات في ظروف يكون فيها استخدام التقنيات التقليدية مستحيلًا. ما مدى واقعية هذا وكيف يهدد البشرية؟
من المفترض أنه يمكن استخدام القدرات الطبيعية للنباتات للكشف عن المواد الكيميائية ذات الصلة والكائنات الحية الدقيقة الضارة والإشعاع والإشارات الكهرومغناطيسية. في الوقت نفسه ، سيسمح تغيير الجينوم للجيش بالتحكم في حالة البيئة وليس فقط. وهذا بدوره سيجعل من الممكن مراقبة تفاعل النباتات عن بُعد باستخدام الوسائل التقنية الحالية.
مطيعة الفيروسات
وفقًا لـ Blake Bextine ، مدير برنامج APT ، فإن هدف DARPA في هذه الحالة هو تطوير نظام فعال قابل لإعادة الاستخدام لتصميم ، وإنشاء واختبار منصات بيولوجية متنوعة بشكل مباشر مع إمكانات عالية التكيف يمكن تطبيقها على مجموعة واسعة من السيناريوهات.
دعونا نشيد بالعلماء الأمريكيين والقسم العسكري الأمريكي ، الذي يعمل بنشاط على تعزيز تطوير البيولوجيا التركيبية. وفي نفس الوقت ، نلاحظ أن التقدم الكبير الذي تم إحرازه في السنوات الأخيرة ، والذي ينبغي أن تستهدف نتائجه المتوقعة لصالح البشرية ، قد خلق مشكلة جديدة تمامًا ، لا يمكن التنبؤ بنتائجها ولا يمكن التنبؤ بنتائجها. اتضح أن الولايات المتحدة لديها الآن القدرة التقنية على تصميم كائنات دقيقة اصطناعية (اصطناعية) غائبة في الظروف الطبيعية. هذا يعني أننا نتحدث عن جيل جديد من الأسلحة البيولوجية (BW).
إذا كنت تتذكر ، في القرن الماضي ، كانت الأبحاث الأمريكية المكثفة حول تطوير الأسلحة البيولوجية تهدف إلى الحصول على سلالات من العوامل المسببة للأمراض المعدية الخطيرة في البشر ذات الخصائص المتغيرة (التغلب على مناعة معينة ، ومقاومة المضادات الحيوية ، وزيادة الإمراضية) ، وكذلك تطوير وسائل تحديدهم وتدابير الحماية. نتيجة لذلك ، تم تحسين طرق بيان وتحديد الكائنات الحية الدقيقة المعدلة وراثيا. تم تطوير مخططات للوقاية والعلاج من العدوى التي تسببها الأشكال الطبيعية والمعدلة من البكتيريا.
تم إجراء التجارب الأولى على استخدام تقنيات وتقنيات الحمض النووي المؤتلف في السبعينيات من القرن الماضي وخصصت لتعديل الشفرة الوراثية للسلالات الطبيعية من خلال تضمين جينات مفردة في جينومها يمكن أن تغير خصائص البكتيريا. وقد أتاح هذا فرصًا للعلماء لحل مشكلات مهمة مثل إنتاج الوقود الحيوي ، والكهرباء البكتيرية ، والأدوية ، والعقاقير التشخيصية ، ومنصات التشخيص المتعددة ، واللقاحات الاصطناعية ، وما إلى ذلك. ومن الأمثلة على التنفيذ الناجح لهذه الأهداف إنشاء بكتيريا تحتوي على الحمض النووي المؤتلف وإنتاج الأنسولين الاصطناعي …
ولكن هناك جانب آخر.في عام 2002 ، تم تصنيع فيروسات شلل الأطفال القابلة للحياة بشكل مصطنع ، بما في ذلك الفيروسات المشابهة لمسببات الإنفلونزا الإسبانية ، التي أودت بحياة عشرات الملايين في عام 1918. على الرغم من بذل المحاولات لابتكار لقاحات فعالة تعتمد على مثل هذه السلالات الاصطناعية.
في عام 2007 ، تمكن العلماء من معهد أبحاث J. Craig Venter (JCVI ، الولايات المتحدة الأمريكية) لأول مرة من نقل الجينوم الكامل لأحد الأنواع البكتيرية (Mycoplasma mycoides) إلى نوع آخر (Mycoplasma capricolum) وأثبتوا جدوى كائن حي دقيق جديد.. لتحديد الأصل الاصطناعي لهذه البكتيريا ، عادة ما يتم إدخال الواسمات ، أو ما يسمى بالعلامات المائية ، في جينومها.
علم الأحياء التركيبي هو مجال يتطور بشكل مكثف ، ويمثل خطوة نوعية جديدة في تطوير الهندسة الوراثية. من نقل العديد من الجينات بين الكائنات الحية لتصميم وبناء أنظمة بيولوجية فريدة لا توجد في الطبيعة مع وظائف وخصائص "مبرمجة". علاوة على ذلك ، فإن التسلسل الجيني وإنشاء قواعد بيانات للجينومات الكاملة للعديد من الكائنات الحية الدقيقة سيجعل من الممكن تطوير استراتيجيات حديثة لتخليق الحمض النووي لأي ميكروب في المختبر.
كما تعلم ، يتكون الحمض النووي من أربع قواعد ، يحدد تسلسلها وتكوينها الخصائص البيولوجية للكائنات الحية. يسمح العلم الحديث بإدخال قواعد "غير طبيعية" في الجينوم التركيبي ، والتي من الصعب جدًا برمجة وظائفها في الخلية مسبقًا. وتجري بالفعل في الخارج مثل هذه التجارب على "الإدخال" في الجينوم الاصطناعي لتسلسلات دنا غير معروفة ذات وظائف غير معروفة. في الولايات المتحدة الأمريكية وبريطانيا العظمى واليابان ، تم إنشاء مراكز متعددة التخصصات تتعامل مع البيولوجيا التركيبية ؛ يعمل هناك باحثون من مختلف التخصصات.
في الوقت نفسه ، من الواضح أن استخدام الأساليب المنهجية الحديثة يزيد من احتمال الإنتاج "العرضي" أو المتعمد لعوامل خيمرية للأسلحة البيولوجية غير معروفة للبشرية بمجموعة جديدة تمامًا من العوامل المسببة للأمراض. في هذا الصدد ، يظهر جانب مهم - ضمان السلامة البيولوجية لمثل هذه الدراسات. وفقًا لعدد من المتخصصين ، تنتمي البيولوجيا التركيبية إلى مجال النشاط ذي المخاطر العالية المرتبطة بتكوين كائنات دقيقة جديدة قابلة للحياة. لا يمكن استبعاد أن أشكال الحياة التي تم إنشاؤها في المختبر يمكن أن تهرب من أنبوب الاختبار ، وتتحول إلى أسلحة بيولوجية ، وهذا سيهدد التنوع الطبيعي الموجود.
يجب إيلاء اهتمام خاص لحقيقة أنه ، لسوء الحظ ، لم تنعكس مشكلة مهمة أخرى في المنشورات المتعلقة بالبيولوجيا التركيبية ، وهي الحفاظ على استقرار الجينوم البكتيري المصطنع. يدرك علماء الأحياء المجهرية جيدًا ظاهرة الطفرات العفوية بسبب تغيير أو فقدان (حذف) جين في جينوم البكتيريا والفيروسات ، مما يؤدي إلى تغيير في خصائص الخلية. ومع ذلك ، في ظل الظروف الطبيعية ، يكون تواتر حدوث مثل هذه الطفرات منخفضًا ويتميز جينوم الكائنات الحية الدقيقة بالاستقرار النسبي.
شكلت العملية التطورية تنوع عالم الميكروبات لآلاف السنين. اليوم ، يعتمد التصنيف الكامل للعائلات والأجناس وأنواع البكتيريا والفيروسات على استقرار التسلسلات الجينية ، مما يسمح بتحديدها وتحديد خصائص بيولوجية محددة. لقد كانت نقطة البداية لإنشاء طرق التشخيص الحديثة مثل تحديد ملامح البروتين أو الأحماض الدهنية للكائنات الحية الدقيقة باستخدام مطياف الكتلة MALDI-ToF أو مطياف الكتلة الصبغية ، وتحديد تسلسل الحمض النووي الخاص بكل ميكروب باستخدام تحليل PCR ، إلخ.في الوقت نفسه ، فإن استقرار الجينوم التخليقي للميكروبات "الكيميرية" غير معروف حاليًا ، ومن المستحيل التنبؤ بمدى قدرتنا على "خداع" الطبيعة والتطور. لذلك ، من الصعب للغاية التنبؤ بنتائج الاختراق العرضي أو المتعمد لهذه الكائنات الحية الدقيقة الاصطناعية خارج المختبر. حتى مع وجود "ضرر" للميكروب الذي تم إنشاؤه ، فإن إطلاقه "في الضوء" مع ظروف مختلفة تمامًا عن ظروف المختبر يمكن أن يؤدي إلى زيادة قابلية التحور وتشكيل متغيرات جديدة ذات خصائص غير معروفة ، وربما عدوانية. مثال حي على هذا الموقف هو إنشاء بكتيريا سينثيا الاصطناعية.
الموت على الزجاجة
سينثيا (Mycoplasma labatorium) هي سلالة اصطناعية مشتقة من المختبر من الميكوبلازما. وهي قادرة على التكاثر بشكل مستقل وكانت تهدف ، وفقًا لتقارير وسائل الإعلام الأجنبية ، إلى القضاء على عواقب كارثة النفط في مياه خليج المكسيك من خلال امتصاص التلوث.
في عام 2011 ، تم إطلاق البكتيريا في المحيطات لتدمير انسكابات النفط التي تشكل تهديدًا لبيئة الأرض. سرعان ما تحول هذا التهور والقرار غير المحسوب إلى عواقب وخيمة - خرجت الكائنات الحية الدقيقة عن السيطرة. كانت هناك تقارير عن مرض رهيب أطلق عليه الصحفيون اسم الطاعون الأزرق وتسبب في انقراض الحيوانات في خليج المكسيك. في الوقت نفسه ، فإن جميع المطبوعات التي تسببت في حالة من الذعر بين السكان تنتمي إلى الدوريات ، بينما تفضل المنشورات العلمية الصمت. في الوقت الحالي ، لا يوجد دليل علمي مباشر (أو تم إخفاؤه عن عمد) على أن المرض المميت غير المعروف سببه سينثيا. ومع ذلك ، لا يوجد دخان بدون نار ، وبالتالي فإن الإصدارات المذكورة من الكارثة البيئية في خليج المكسيك تتطلب اهتمامًا ودراسة عن كثب.
من المفترض أنه في عملية امتصاص المنتجات البترولية ، غيّرت سينثيا ووسعت المتطلبات الغذائية من خلال تضمين البروتينات الحيوانية في "النظام الغذائي". الدخول في الجروح المجهرية على جسم الأسماك والحيوانات البحرية الأخرى ، ينتشر عبر مجرى الدم إلى جميع الأعضاء والأنظمة ، مما يؤدي حرفيًا إلى تآكل كل شيء في طريقه في وقت قصير. في غضون أيام قليلة ، يتم تغطية جلد الفقمة بالقرح ، والنزيف المستمر ، ثم يتعفن تمامًا. للأسف ، كانت هناك تقارير عن حالات قاتلة من المرض (بنفس مجمع الأعراض) وأشخاص يسبحون في خليج المكسيك.
النقطة الأساسية هي حقيقة أنه في حالة التوليف ، لا يمكن علاج المرض بالمضادات الحيوية المعروفة ، لأنه بالإضافة إلى "العلامات المائية" ، تم إدخال الجينات المقاومة للأدوية المضادة للبكتيريا في الجينوم البكتيري. هذا الأخير يثير تساؤلات ومفاجآت. لماذا يحتاج الميكروب الرمي الأصلي ، غير القادر على التسبب في الأمراض للإنسان والحيوان ، إلى جينات مقاومة للمضادات الحيوية؟
في هذا الصدد ، يبدو صمت المسؤولين والعاملين عن هذه العدوى غريبًا على الأقل. وفقا لبعض الخبراء ، هناك إخفاء للحجم الحقيقي للمأساة على مستوى الحكومة. يقترح أيضًا أنه في حالة استخدام synthia ، فإننا نتحدث عن استخدام أسلحة بكتريولوجية من مجموعة واسعة من الإجراءات ، والتي تشكل تهديدًا لظهور وباء عابر للقارات. في الوقت نفسه ، من أجل تبديد الذعر والشائعات ، تمتلك الولايات المتحدة ترسانة كاملة من الأساليب الحديثة لتحديد الكائنات الحية الدقيقة ، وليس من الصعب تحديد العامل المسبب لهذه العدوى غير المعروفة. بالطبع ، لا يمكن استبعاد أن يكون هذا نتيجة للتأثير المباشر للزيت على كائن حي ، على الرغم من أن أعراض المرض تشير أكثر إلى طبيعته المعدية. ومع ذلك ، فإن السؤال ، كما نكرر ، يتطلب الوضوح.
قلق طبيعي بشأن البحث غير المنضبط للعديد من العلماء الروس والأجانب. لتقليل المخاطر ، تم اقتراح عدة اتجاهات - إدخال المسؤولية الشخصية عن التطورات ذات النتائج غير القابلة للبرمجة ، وزيادة المعرفة العلمية على مستوى التدريب المهني ، والوعي العام الواسع بإنجازات البيولوجيا التركيبية من خلال وسائل الإعلام. لكن هل المجتمع مستعد لاتباع هذه القواعد؟ على سبيل المثال ، فإن إخراج جراثيم الجمرة الخبيثة من معمل أمريكي وإرسالها في مظاريف يلقي بظلال من الشك على فعالية المكافحة. علاوة على ذلك ، مع الأخذ في الاعتبار الإمكانيات الحديثة ، يتم تسهيل توافر قواعد بيانات التسلسل الجيني للبكتيريا ، بما في ذلك العوامل المسببة للعدوى الخطيرة بشكل خاص ، وتقنيات تخليق الحمض النووي ، وطرق تكوين الميكروبات الاصطناعية. من المستحيل استبعاد الوصول غير المصرح به إلى هذه المعلومات من قبل المتسللين مع البيع اللاحق للأطراف المعنية.
كما تظهر تجربة "إطلاق" سينثيا في الظروف الطبيعية ، فإن جميع التدابير المقترحة غير فعالة ولا تضمن السلامة البيولوجية للبيئة. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن استبعاد احتمال وجود عواقب بيئية طويلة المدى لإدخال كائن حي دقيق اصطناعي في الطبيعة.
تدابير الرقابة المقترحة - الوعي الإعلامي الواسع والمسؤولية الأخلاقية المتزايدة للباحثين في إنشاء أشكال اصطناعية من الكائنات الحية الدقيقة - ليست مشجعة بعد. الأكثر فاعلية هو التنظيم القانوني للسلامة البيولوجية لأشكال الحياة التركيبية ونظام رصدها على المستويين الدولي والوطني وفقًا لنظام تقييم المخاطر الجديد ، والذي يجب أن يتضمن دراسة شاملة وتجريبية قائمة على الأدلة للنتائج في مجال البيولوجيا التركيبية. يمكن أن يكون الحل المحتمل أيضًا هو إنشاء مجلس خبراء دولي لتقييم مخاطر استخدام منتجاته.
يُظهر التحليل أن العلم قد وصل إلى آفاق جديدة تمامًا وطرح مشاكل غير متوقعة. حتى الآن ، كانت مخططات بيان العوامل الخطرة والتعرف عليها تهدف إلى اكتشافها بناءً على تحديد مستضد محدد أو واسمات وراثية معينة. ولكن عند إنشاء كائنات دقيقة خيمرية ذات عوامل إمراضية مختلفة ، فإن هذه الأساليب غير فعالة.
علاوة على ذلك ، فإن المخططات المطورة حاليًا للوقاية الخاصة والطارئة ، والعلاج الموجه للسبب للعدوى الخطرة قد يتبين أيضًا أنها غير مجدية ، حيث يتم حسابها ، حتى في حالة استخدام الخيارات المعدلة ، لمسببات الأمراض المعروفة.
لقد دخلت الإنسانية ، عن غير قصد ، في طريق الحرب البيولوجية مع عواقب غير معروفة. قد لا يكون هناك أي منتصر في هذه الحرب.
