تصویری با وضوح بسیار زیاد از لیپوزومهای SpudCell با ژنوم کپسولشده و نمایش روشن و فعال پروتئین. SpudCell نخستین دستگاه یاختهٔ مصنوعی است که از اجزای غیرزنده ساخته شده تا چرخهٔ کامل حیات یاختهیی را کامل کند. عکس از اوریون ونرو/آزمایشگاه آدامالا.
شنبه ۱۳ تیر ۱۴۰۵
فریبرز شایگان – اندیشهٔ نو: پژوهشگران دانشگاه مینهسوتا اعلام کردهاند که برای نخستین بار موفق شدهاند یک یاختهٔ (سلول) آزمایشگاهی بسازند که میتواند تغذیه کند، رشد یابد، و تکثیر شود، رفتاری که تا کنون فقط در موجودات زنده مشاهده شده بود. رسانههای علمی جهان این دستاورد را «نقطهٔ عطفی در زیستمهندسی» توصیف کردهاند. یاختهٔ جدید، که «اسپادسل» (SpudCell) نام گرفته، از اجزای کاملاً غیرزنده ساخته شده و با وجود شباهت رفتاری به سلولهای طبیعی، هنوز موجود زندهٔ کامل محسوب نمیشود.
به گزارش ساینس الرت، تیم پژوهشی دانشگاه مینهسوتای آمریکا هدف اصلی این پروژه را بررسی این پرسش بنیادین اعلام کرده است که «حداقل شرایط لازم برای ظهور رفتارهای شبیه به حیات چیست؟». برای این منظور، دانشمندان یک پوستهٔ یاختهیی مصنوعی طراحی کردند و درون آن مجموعهای از مولکولهای زیستی قرار دادند که بتوانند واکنشهای شیمیایی لازم برای رشد و تکثیر را انجام دهند. این یاختهها قادرند مواد غذایی را از محیط جذب کنند و با استفاده از آنها ساختار داخلیشان را گسترش دهند. سپس، با رسیدن به اندازهای مشخص، پوستهٔ یاخته شکافته میشود و دو یاختهٔ جدید پدید میآیند.
با این حال، پژوهشگران تأکید میکنند که اسپادسل هنوز بهطور مستقل زنده نمیماند. این یاخته برای ادامه دادن به چرخهٔ رشد و تکثیر به افزودن ریبوزومهای آماده از بیرون نیاز دارد، مولکولهایی که در یاختههای طبیعی کارخانهٔ تولید پروتئین محسوب میشوند. افزون بر این، اسپادسل دستگاههای زیستی حیاتی مانند تنظیم سوختوساز (متابولیسم)، دفع مواد زائد، ترمیم آسیبها، و دفاع زیستی ندارد. بنابراین، هرچند این یاخته رفتارهایی شبیه به موجودات زنده دارد، اما نمیتواند نسلهای طولانی را بدون دخالت انسان ادامه دهد.
اهمیت این دستاورد در آن است که برای نخستین بار نشان میدهد رفتارهای بنیادی حیات را میتوان از مواد غیرزنده بازسازی کرد. نشریهٔ علمی نیو ساینتیست (New Scientist) این پروژه را «نخستین نمونهٔ موفق از یک یاختهٔ مصنوعی با چرخهٔ کامل رشد و تقسیم» توصیف کرده و روزنامهٔ انگلیسی گاردین آن را «گامی بزرگ در فهم منشأ حیات» دانسته است. به باور متخصصان علمی، این پیشرفت میتواند مسیر را برای ساختن دستگاههای زیستی مهندسیشده هموار کند که در آینده ممکن است برای تولید دارو، پاکسازی آلودگیها، یا ساختن مواد جدید به کار گرفته شوند.
به عبارت دیگر، هدف اصلی این پروژه ساختن یک «پایهٔ زیستی» کاملاً مهندسیشده بوده است که همهٔ اجزای آن قابل کنترل، قابل اندازهگیری، و قابل بازطراحی باشد. چنین پایهای میتواند در آینده برای ساختن کارخانههای زیستیای استفاده شود که قادرند دارو، مواد زیستی، یا ترکیبات شیمیایی پیچیده را با دقت زیاد تولید کنند.
با این حال، همانطور که گفته شد، این دستاورد با محدودیتهایی نیز همراه است. اسپادسل (SpudCell) هنوز نمیتواند نسلهای پیدرپی داشته باشد و توانایی تکامل طبیعی ندارد. همچنین، فاقد ساختاری است که در سلولهای طبیعی وظیفهٔ جابهجایی مواد، حفظ شکل، و دفع ضایعات را بر عهده دارد (سیتواسکلتون). این یاخته همچنین نمیتواند پروتئین خودش را بسازد و کاملاً وابسته به محیط کِشت است. سرعت رشد و تقسیم آن نیز بسیار کُندتر از یاختههای طبیعی گزارش شده است.
نسخهٔ اولیهٔ این پژوهش که در وبگاه مؤسسهٔ Biotic منتشر شده هنوز در مجلههای علمی معتبر داوری نشده است. برخی داوران مجلههای علمی گفتهاند این کار را نمیتوان «زیستشناسی واقعی» دانست، زیرا یاختهٔ ساختهشده بسیاری از ویژگیهای بنیادی حیات را ندارد. با این حال، بسیاری از کارشناسان علمی معتقدند این پروژه نشان میدهد که میتوان رفتارهای اصلی حیات را با مهندسی شیمیایی بازسازی کرد و این موضوع میتواند مسیرهای تازهای برای فهم منشأ زندگی و توسعهٔ فناوریهای زیستی بگشاید.
پژوهشگران امیدوارند نسخههای بعدی این سلول با افزودن مسیرهای سوختوساز (متابولیکی) قویتر، سازوکارهای تقسیم پایدارتر، و ساختارهای درونیاختهیی پیشرفتهتر به دستگاهی تبدیل شود که بتواند نسلهای متعدد و پیدرپی داشته باشد و بهطور کامل مهندسیشدنی باشد. اگر این مسیر موفقیتآمیز باشد، زیستمهندسی در آستانهٔ ورود به مرحلهای خواهد بود که در آن ساختن یاختههای کاملاً طراحیشده برای هدفهای صنعتی، پزشکی، و پژوهشی امکانپذیر میشود.
در مجموع، ساختن اسپادسل را میتوان نخستین گام عملی در مسیر ایجاد یاختههای آزمایشگاهی (مصنوعی) با رفتارهای شبهحیات دانست، گامی که مرز میان مادهٔ بیجان و حیات را بار دیگر به چالش کشیده و پرسشهای تازهای دربارهٔ ماهیت زندگی مطرح کرده است. اگرچه این دستاورد هنوز در مراحل ابتدایی قرار دارد، اما میتواند آیندهٔ زیستمهندسی و پژوهشهای مربوط به منشأ حیات را دگرگون کند.