آیا حیات آزمایشگاهی را به شیوه‌ی متفاوتی درک خواهیم کرد؟ 

بیشتر قرن بیستم، پرسش از چیستی زندگی به ویژه در نظر زیست‌شناسان بی‌اهمیت بود. اندرو الینگتون زیست‌شناسِ سنتزی [ترکیبی] در سال ۲۰۰۸ استدلال کرد که لفظ «زندگی» بیشتر برای شعرا است و نه دانشمندان؛ او حرفه‌ی خود را با مطالعاتی درباره‌ی روند آغاز حیات و شکل‌گیری موجود زنده شروع کرد. اما به رغم این کتمان و خودداریِ الینگتون، حوزه‌های مرتبط با پژوهشِ خاستگاه‌های زندگی و اخترزیست‌شناسی تمرکزشان بر معنای زندگی را از سر گرفته‌اند. پژوهشگران برای شناخت ساختار متفاوتی که احتمالاً زندگی چهار میلیارد سال پیش داشته، یا شکلی که می‌تواند در دیگر سیاره‌ها به خود بگیرد، اول باید به این برسند که آنچه به چیزی زندگی می‌بخشد چیست.

با این وجود از دیرباز زندگی در نظر فلاسفه یک هدف متحرک است. ارسطو مفهوم «زندگی» را از «موجودات زنده» ــ مجموعه‌‌ای از موجودات که جهان ما را می‌سازند، مانند سگ همسایه‌، پسر عمویم و باکتری‌هایی که در سینک دستشویی شما رشد می‌کنند ــ جدا تلقی کرد. برای شناخت زندگی، باید موجودات زنده را مورد مطالعه قرار دهیم؛ اما موجودات زنده همواره در طول زمان و مکان تغییر می‌کنند. در تلاش برای تعریف‌کردنِ زندگی، باید هم زندگی‌ای که می‌شناسیم و هم زندگی‌ای که نمی‌شناسیم را مطالعه کنیم. پیر لوئیجی لوئیزی پژوهشگرِ سرچشمه‌های زندگی در دانشگاه روما تِرِ از سه مقوله در باب زندگی می‌گوید: زندگی آنطور که‌ فعلا هست، زندگی آنطور که‌ می‌توانست باشد و زندگی آنطور که‌ سابق بر این بود. این طبقه‌‌بندی‌ها به معضل یا معمایی غامض اشاره می‌کنند که فلاسفه‌ی عرفانی قرون‌وسطایی با آن سروکار داشتند. آنها پی بردند که زندگی همواره چیزی بیش از  موجودات زنده است، و این مسئله به طرزی تناقض‌آمیز زندگی را به طور دائم برای موجودات زنده دسترس‌ناپذیر می‌کند. به خاطر وجود چنین شکافی میان زندگی واقعی [بالفعل] و زندگی بالقوه، خیلی از تعاریف زندگی به جای تلاش برای تعیین خصایص ثابت، بر ظرفیت زندگی برای تغییر و تکامل تمرکز می‌کنند.

جرالد جویسِ زیست‌شناس که اکنون در موسسه‌ی مطالعات زیست‌شناختی سالک در کالیفرنیا مشغول است،‌ در اوایل دهه‌ی ۱۹۹۰ با دادن مشاوره به ناسا درباره‌ی امکان‌های زندگی در سایر سیاره‌ها، به مطرح‌شدن یکی از پرکاربردترین تعاریف زندگی کمک کرد. تعریف او به عنوان یک تعریف شیمیاییِ داروینی شناخته می‌شود: «زندگی یک سیستم شیمیایی خودکفا و خودپرور است که می‌تواند دستخوش تکامل داروینی شود.» در سال ۲۰۰۹ بعد از دهه‌ها کار و پژوهش، تیم جویس مقاله‌ای منتشر کرد که در آن ملکول RNA‌ای را توصیف کرده بودند که می‌توانست برای تکثیر بیشتر خودش، سرعت واکنش سنتزی‌اش را افزایش دهد. این سیستم شیمیایی با تعریف جویس از زندگی روبرو شد. اما هیچ‌کس نمی‌خواست مدعی زنده‌بودن آن ملکول شود. مشکل اینجا بود که آن ملکول تا آن زمان هنوز چیزی جدید یا هیجان‌انگیز بروز نداده بود. مقاله‌ای در نیویورک تایمز مسئله را اینطور مطرح کرد: «شاید ژنوم‌های آن مولکول‌ها روزی آفریننده‌شان را با کلمه‌ای پیش‌بینی‌ناپذیر غافلگیر کنند ــ یک ترفند یا حرکتی جدید در بازی زندگی.» دکتر جویس می‌گوید «اگر چنین اتفاقی بیفتد، اگر این اتفاق برای من بیفتد، خوشحال خواهم شد» و اضافه می‌کند که «نمی‌خواهم روی این قضیه پافشاری کنم، اما آن ملکول زنده است.»

جویس در پی آن بود تا مکانیسم حیات را ضمن تلاش برای تولید سیستم‌های زنده‌ی ساده در آزمایشگاه درک کند. به این ترتیب او و دیگر زیست‌شناسان مصنوع‌ساز یا سنتزگر گونه‌های جدیدی از زندگی را به وجود آوردند. هر تلاش برای تولید اَشکال نوین زندگی بیانگر این واقعیت بود که هنوز امکان‌های بیشمار و چه بسا نامحدودی در باب اینکه زندگی می‌تواند چطور باشد وجود دارند. زیست‌شناسان مصنوع‌ساز می‌توانند شیوه‌ی تکامل زندگی، یا ظرفیت‌ تکامل زندگی را به صورت بنیادین تغییر دهند. چگونه حیاتی که دوباره‌طراحی شده را طبقه‌بندی کنیم، حیاتی که محصول یک گسست در زنجیره‌ی تکاملیِ نسل است؟

داستان سرآغاز زیست‌شناسی سنتزی از این قرار است: در ۱۹۷۷، درو اِندی یکی از بنیانگذاران زیست‌شناسی سنتزی که هم‌اکنون استاد مهندسی‌‌زیست‌شناسی در دانشگاه استنفورد کالیفرنیا است، در تلاش بود تا مدلی محاسباتی برای ساده‌ترین شکل زندگی که در آن زمان پیدا کرده بود ابداع کند: باکتریوفاژ [باکتری‌خوار] T7، ویروسی که باکتری ای. کولای را آلوده می‌کند. این باکتری با یک سرِ شفاف که بر بالای پاهای دراز باریک قرار دارد،‌ شبیه به کابین سفینه‌ای است که بر ماه فرود می‌آید و به میزبانِ باکتریایی‌اش می‌چسبد و آن را مال خود می‌کند. این باکتریوفاژ به حدی ساده است که طبق برخی تعریف‌ها حتا زنده نیست (مانند همه‌ی ویروس‌ها،‌ باکتریوفاژ برای تکثیر خودش وابسته به ساختار ملکولی سلول میزبان‌اش است). باکتریوفاژ T7 تنها ۵۶ ژن دارد. اِندی فکر کرد که شاید بشود مدلی ساخت که هر قسمت این باکتریوفاژ و نحوه‌ی کارکردن این بخش‌ها با هم را توضیح دهد: یک بازنمایی کامل که پیش‌بینی‌ می‌کند اگر هر یک از ژن‌های این باکتریوفاژ جابه‌جا یا حذف شود، این باکتریوفاژ چگونه تغییر می‌کند.

زمانی که اِندی به صورت سیستماتیک ژن‌هایی را از بین برد یا مکان‌هایشان را در ژنومT7 درهم‌آمیخت، مجموعه‌ای از جهش‌های باکتریوفاژ T7 را تولید کرد. اما باکتریوفاژهای جهش‌یافته تنها بعضی‌وقت‌ها با این مدل سازگار می‌شدند. این تغییر به جای اینکه که آنها را ضعیف‌تر کند، زادوولد سلول‌های ای. کولای را ناگهان دوبرابر بیشتر از قبل کرد. این مدل در عمل جواب نمی‌داد. سرانجام اِندی متوجه شد: «اگر می‌خواهیم جهان طبیعی را مدل‌سازی کنیم، باید آن را از نو طراحی کنیم تا قابل مدل‌سازی شود.» به جای تلاش برای ترسیم نقشه‌‌ی بهتر، قلمرو را تغییر دهید. بدین‌گونه رشته‌ی زیست‌شناسی سنتزی متولد شد. اِندی با استفاده از تکنیک‌های مهندسی نرم‌افزار شروع به «بازسازی و بهبود» ژنوم باکتریوفاژ T7 کرد. او باکتریوفاژ T7.1 را ساخت، یک نوع زیستی که طراحی شد تا خیال بشر را راحت کند.

باکتریوفاژ T7.1 نمونه‌ای است از آنچه یک زیست‌شناس مصنوع‌ساز آن را حیاتِ مافوق تکامل داروینی می‌نامد؛ حیاتی که وجودش بیشتر مرهونِ طراحی بشر است تا انتخاب طبیعی. مهندسان‌زیست‌شناسی مانند اِندی برحسب ضوابطی دوگانه به تعریف زندگی نزدیک می‌شوند؛ از یک طرف ساختار فیزیکی، و از طرف دیگر الگویی از اطلاعات. از لحاظ نظری، بازنماییِ تمام‌عیارِ حیات باید انتقالی یکپارچه میان اطلاعات و ماده، نیت و تحققِ نیت را میسر کند؛ برخی از اطلاعات DNA را بر روی صفحه‌ی کامپیوترتان تغییر دهید و ارگانیزمی پرینت بگیرید که رفتار و ظاهرش شبیه به آن چیزی است که در نظر داشتید. با این رویکرد،‌ تکامل، طرح‌کلی مهندسان را تهدید به تباهی می‌کند. اگر کسی بخواهد طراحی‌های زیست‌شناختی را حفظ کند نیازمند آن است که ارگانیزم‌های مهندسی‌شده‌ای بسازد که توانایی بازتولید یا تکامل نداشته باشند.

در مقابل، اشتیاق جویس برای غافلگیر‌شدن از سوی ملکول‌هایش، خبر از آن می‌دهد که ظرفیتِ تکاملِ بی‌کران و باز ــ خلاقیت، چندقوگی، و بازبودن تکامل ــ  معیارهای سرنوشت‌سازِ زندگی است. جویس اکنون برطبق این ایده، زندگی را اینگونه تعریف می‌کند «یک سیستم ژنتیکی که بخش‌هایی [حاوی اطلاعات ژنتیکی‌] که دارد نسبت به چیزی که عملاً برای فعالیت نیاز دارد، بیشتر است». اما بر طبق این تعریف، با فرضِ دو سیستم همانند با پیشینه‌های متفاوت ــ یکی طراحی‌شده و دیگری تکامل‌یافته ــ  تنها دومی زنده در نظر گرفته می‌شود؛ سیستمی که به صورت عقلانی طراحی شده، فارغ از اینکه چقدر پیچیده است، تنها یک «مصنوع تکنولوژیک» است.

طراحی و تکامل همواره در ضدیت با هم نیستند. بسیاری از پروژه‌های زیست‌شناسی سنتزی آمیزه‌ای از طراحی عقلانی و تکامل هدایت‌شده را به کار می‌برند: ابتدا مجموعه‌ای از سلول‌های جهش‌یافته را می‌سازند ــ واریته‌هایی از یک بن مشابه ــ و آن سلول‌هایی را انتخاب می‌کنند که بهترین عملکرد را دارند. هرچند درک جدید جویس از زندگی همچنان با تکامل سروکار دارد، اما او به جای longue durée (طولانی مدت) تکامل داروین، بروز حیات به صورت اتفاقی و ناگهانی است [چهار چیز را مخلوط کنیم و یکهو از هیچ حیات به وجود بیاید]. این زندگی برخاسته از هیچ با لحظه‌ی حال ما، که لحظه‌ی اختراعات عجب و خارق عادت است جور در می‌آید؛ لحظه‌ای که ایده‌آل نهایی آن جادوی بیرون‌آوردن کلیه از یک پرینتر سه‌بعدی است؛ افسون یکی‌کردن چیزهای شناخته‌شده با یکدیگر و بدست آمدن نتایج شگفت‌آور و جدید از آن. هنگامی که مهندسان زیستی به تنوع ژنتیکی به‌عنوان گنجینه‌ای از عناصر طراحی برای شکل‌های آینده‌ی زندگی نگاه می‌کنند، طراحی و تکامل نیز پیوندپذیر می‌شوند.

برای برخی از زیست‌شناسان مصنوعی، مسیری که عرفا آن را زندگی ورای زندگی نامیدند ــ حیاتی که از موجودات زنده‌ای که می‌شناسیم فراتر می‌رود ــ اکنون در سرتاسر مهندسی زیست‌شناختی جریان دارد. اِندی حرفه‌اش را اشتیاقی برای سهیم‌بودن در زندگی توصیف می‌کند، آن هم با تولید گونه‌های جدیدی از «الگوهای غیرمحتمل که رشد می‌کنند و به حیات خود ادامه می‌دهند». جویس نیروهای به‌هم‌پیوسته‌ی تکنولوژی و زندگی را همچون نیرویی متصور می‌شود که در برابر گرایش بنیادین ترمودینامیک به سوی آشفتگی و تباهی مقاومت می‌کنند. تنها زمان است که مشخص می‌کند زندگی چه اَشکال جدیدی به خود خواهد گرفت.

سفید کاغذی

جدیدترین شماره کاغذی سفید را بخرید

شماره ۳: پری‌زدگی

خرید این شماره