דינוזאור ברשת

במאמרי הקודם ("חפיצים במרשתת") תואר פיתוח עתידי משוער של "ננו-מפעלים" שהם בעצם ה"רפליקטורים" המוכרים לקוראי מדע בדיוני: מכונות ננוטכנולוגיות מופלאות היוצרות כמעט כל דבר מכל דבר על ידי פרוק חומרים (כמו אשפה) למולקולות ואטומים, והרכבתם מחדש כמוצרים מועילים כמו שבב אלקטרוני או מחשב נייד משוכלל. תוארה גם בנית חפיצים (גאדג'טים) בדרך פרימיטיבית יותר, על ידי הדפסה תלת-ממדית בשכבות, הדומה לפעולת מדפסת הזרקת-דיו. העליתי בין השאר את האפשרות של שיתוף קבצים של מוצרים שאפשר יהיה להוריד מהאינטרנט ולבנות אותם בבית, כפי שמורידים היום קבצי מוזיקה וסרטים. השאלה שנשאלה בסוף המאמר היתה האם בעתיד ניתן יהיה באופן דומה להוריד מהרשת מוצרים שאינם דוממים – צמח אקזוטי, אבר להשתלה, חידק, או ביצה של דינוזאור.

זה כבר מוגזם, אתם אומרים? דמיון פרוע של סופרי מדע בדיוני שלא בדיוק מבינים במדע עובדתי?
כלל וכלל לא. אם מסתכלים על מה שמתחיל להתבשל כיום במעבדות של מספר מוסדות מחקר מובילים בעולם, הדברים בהחלט לא נראים מופרכים. ברוכים הבאים לעולמה החדש והנועז של "הביולוגיה הסינתטית". במילים עדינות הביולוגיה הסינתטית היא שדרוג של מה שעד היום נקרא הנדסה גנטית. במילים פחות עדינות היא הרבה יותר מזה, כי ההנדסה הגנטית עד היום לא היתה הנדסה אמיתית. לפחות לא במשמעות שהמהנדסים מייחסים למילה "הנדסה" – היכולת לתכנן מוצר חדש על מרכיביו, להשיג את המרכיבים או לבנותם, ולבנות את המוצר. נחליף את המילה "מוצר" ב"תא חי" (או, מדוע לא, "יצור חי"?) וקבלנו ביולוגיה סינתטית.

 

בשביל מה זה טוב?
המושג "ביולוגיה סינתטית" עבר כמה גלגולים בשנים האחרונות. לפי הגדרה השגורה בפי מדענים הפועלים במעבדות שבחזית המחקר בתחום זה (כמו במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, MIT, או באוניברסיטת ברקלי), מדובר על פיתוח ובנייה של רכיבים ביולוגיים בסיסיים שמהם ניתן להרכיב "התקנים מתפקדים גדולים יותר" כדי להשיג יעדים מוגדרים. ובשביל מה זה טוב? על פי מדענים בברקלי, שימוש בהתקנים כאלה יביא תועלת רבה בטיפול רפואי, בהבטחת סביבה נקיה מזיהומים, ובאספקת אנרגיה מתחדשת ובלתי מזהמת. בשפתם של מהנדסים אלה המונח "התקנים מתפקדים" מתייחס לתאים ביולוגיים ואפילו לאורגניזמים חיים שלמים. בהגדרה של MIT הנושא כולל גם "תכנון מחדש של מערכות ביולוגיות טבעיות קיימות, לצורך השגת מטרות שימושיות".

הלוגו של כנס מדעי על ביולוגיה סינתטית שהתקיים באוניברסיטת ברקליי

ואכן, אף על פי שמדובר בביולוגיה הגישה היא הנדסית – ובכך החידוש הגדול. המהנדסים ה"פולשים" לתחום הביולוגיה רואים בעיני רוחם "ארגז כלים" של רכיבים ביולוגיים שמהם בונים דנ"א, חלבונים, גֵנים, תאים, רקמות, וירוסים וכו' – בדרך שבה מהנדסי אלקטרוניקה משתמשים ברכיבים מיקרואלקטרוניים כמו טרנזיסטורים לבנית שבבי זכרון ומחשבים.
באנלוגיה להתפתחות המיקרואלקטרוניקה, ייתכן שהביולוגיה הסינתטית נמצאת היום בשלב התפתחות ראשוני הדומה לזה של האלקטרוניקה בסוף שנות השישים של המאה הקודמת, כאשר גורדון מור, מייסד חברת "אינטל", ניסח את "חוק מור" המפורסם שלו. חוק זה ניבא שעוצמת המחשוב, הנמדדת במספר הטרנזיסטורים המצטופפים על שבב אלקטרוני, תוכפל בערך כל שנה וחצי. גידול מעריכי זה באמת מתרחש מאז ועד היום. קרוב לודאי שימשיך כך גם בשנים הקרובות, עד שנגיע לטרנזיסטורים בגודל של מולקולה. הגרפים שאותם מציירים אנשי הביולוגיה הסינתטית כיום, המתארים את יכולת הסינתזה של רצפי הבסיסים בחומר התורשתי דנ"א, דומים לחוק מור. לפי "חוק קרלסון" (מעין מקבילה ביולוגית לחוק מור), המזוהה עם ד"ר רוב קרלסון מאוניברסיטת וושינגטון, יכולת זו תגיע בסוף העשור לסינתזה של שרשרת דנ"א בגודל של הגנום האנושי.

 

"לגו" ביולוגי?
בעיני אנשי החזון של הביולוגיה הסינתטית, ההנדסה הגנטית הקיימת כיום היא פרימיטיבית ואיננה הנדסה של ממש. השתלה של גן מסוים בחידק כדי שזה ייצר תרופה או השתלה של גן זר בצמח כדי שיהיה עמיד או צבעוני יותר הם דברים נהדרים, אבל הנדסה של ממש היא מורכבת הרבה יותר. הרכבת גנים שונים כדי ליצור תא חי מסוג חדש או כדי לשכתב את הצופן הגנטי וליצור יצורים חדשים לגמרי – זוהי הנדסה ראויה לשמה.
במכון הטכנולוגי MIT מתנהל מזה כשנתיים פרויקט בשם Bio-Bricks שהתפתח בהשראת אבני המשחק "לגו". סוד הצלחת ה"לגו" הם המחברים האחידים, האוניברסליים, שמאפשרים לחבר כל דבר לכל דבר. "לבנה ביולוגית", biobrick, היא משהו דומה: גדיל של דנ"א שבקצותיו מחברים אוניברסליים. כך אפשר יהיה לדעת מדעני MIT להכין "ארגז כלים" או "ארגז חלקים" ובו ערכה של רכיבים ביולוגיים סטנדרטיים, שידמה ל"ארגז" של רכיבים אלקטרוניים סטנדרטיים העומד לרשותם של מהנדסי האלקטרוניקה. מולקולות הדנ"א שב"לבנים הביולוגיות" מכילות צרוף מסוים של גנים שעושה פעולות סטנדרטיות, כמו להכתיב לתא איזה חלבון לייצר או לתפקד כ"מתג" ששולט בתהליכים ביולוגיים כמו יצירת גנים אחרים. אם תיכנסו לאתר הפרויקט Bio-Bricks באינטרנט, תוכלו לעיין בקטלוגים של רכיבים ביולוגיים שלכל אחד מהם מספר קטלוגי – ממש כמו קטלוגים של חלקי מכונות או מעגלים אלקטרוניים. תוכלו אפילו לקבל הנחיות איך ליצור אבני לגו ביולוגיות חדשות ולצרפן לקטלוג.
פרופ' דרו אנדי, הרוח החיה מאחורי פרויקט ה- Bio-Bricks, נלהב מאוד מהאפשרויות שעשויות להתפתח מההרפתקה הזאת שנקראת ביולוגיה סינתטית. הוא אף הגדיל עשות, וצירף למאמר חשוב על הנושא שהתפרסם בכתב העת היוקרתי "נייצ'ר" קומיקס מקורי שכותרתו היא, איך לא, "הרפתקאות בביולוגיה סינתטית". (כתב העת המכובד טרח לציין שזו הפעם הראשונה בתולדותיו שהוא מפרסם קומיקס!)

 

ביולוגיה להמונים?
בנוסף לכל אלה, יש גם אפשרויות מעניינות ליצור ישויות כלאיים של רכיבים ביולוגיים ולא-ביולוגיים, אפשרויות שנפתחות הודות למחקר בננוטכנולוגיה וביוטכנולוגיה. למשל, שילוב של מעגלים אלקטרוניים ותאי עצב ליצירת אורגניזם קיברנטי, המכונה "קיבורג" במדע הבדיוני.
אך משחק בתהליכים ביולוגיים, בניית תאים חיים מלאכותיים ויצירת חיידקים ויצורים אחרים, אינם דבר של מה בכך. מהנדסי הביולוגיה הסינתטית מדברים על פיתוח מהיר של תרופות חדשות, טיפול רפואי, גידול אברים להשתלה, טיפול בזיהום הסביבה, ועוד כל מיני דברים טובים, אבל באותה עת הם אינם מתעלמים מסכנות העלולות להיות גלומות בביולוגיה הסינטתית. וירוסים קטלניים, טרור ביולוגי, אורגניזמים שבורחים ממעבדות ומתרבים ללא שליטה ו"ביו-האקרים" הם רק דוגמאות מעטות. סכנות אלה, וההתייחסות של המדענים אליהם, ראויות למאמר משלהן.

בצד האופטימי של הביולוגיה הסינתטית, שאותו הוא מכנה "ביות הביולוגיה", דן מזה שנים אחדות הפיזיקאי הנודע פרימן דייסון. דייסון הוא אדם מרתק שהמאמרים הספקולטיביים שכתב במשך השנים על עתיד המדע והטכנולוגיה יכולים בקלות לשמש בסיס לסיפורי מדע בדיוני, ואכן שמשו השראה כזו. אולי הידוע שבספרים אלה הוא "עולם טבעת" של לארי ניבן המתבסס על רעיון של דייסון משנת 1960 – "כדורי דייסון".

 

ביו-האקרים ומשחקי-ביו
דייסון צופה שהביולוגיה תתפתח בדרכם של האלקטרוניקה והמחשוב. אחת הסיבות לכך שהמחשבים הפכו ממפלצות ענק שהן נחלתם הבלעדית של מכוני מחקר למכשירים הזמינים לכל ילד הם משחקי המחשב, ודבר דומה יקרה לביולוגיה. כבר כיום ניתן לרכוש בחנויות לחיות מחמד דגים טרופיים שהונדסו גנטית כדי להעניק להם צבעים זוהרים מיוחדים, וזו כנראה רק ההתחלה. תארו לכם, אומר דייסון, מה יקרה כאשר ארגזי הכלים של הביולוגיה הסינתטית יהיו זמינים ונגישים לחובבי גינון וחיות מחמד שמקדישים את מירב זמנם להכלאת פרחים או לזיווג של דגי נוי או זוחלים למיניהם? יהיו ערכות "עשה זאת בעצמך" של ביולוגיה סינתטית לכל דורש ליצירת מינים חדשים של פרחים ואפילו של חיות. בחזונו של דייסון אנשים יבטאו את היצירתיות שלהם ואת כשרונותיהם האמנותיים ביצירת צורות חיים חדשות. "עיצוב גנטי יהיה דבר אישי, צורת אומנות חדשה כמו ציור או פיסול. וכמו באומנות, רק מעטות מבין ה'יצירות הביולוגיות' הללו יהיו יצירות מופת. אבל כולן יסבו הנאה ושמחה ליוצריהן וגם יגרמו לגיוון של עולם החי והצומח שלנו." המגוון החדש יחדש ויתקן את מה שנפגע ע"י התעשיה והחקלאות המתועשת, ולא יהיה תלוי עוד בהעדפות של התאגידים הגדולים.
ובחזונו של דייסון השלב המתקדם בתהליך ביות הביולוגיה יהיה… משחקים. משחקים ביולוגיים. ילדים קטנים ישחקו בזרעים, ביצים ויצורים אמיתיים, לא וירטואליים, כפי שהם משחקים כיום במשחקי מחשב.
דייסון אינו מתעלם מהסכנות, ואומר שיהיה צורך לפתח חוקים ואמצעים למניעתן. הוא צופה את תופעת הביו-האקרים, הגרסה הביולוגית של פורצי המחשבים, אך גם את תרומתם של ביו-האקרים צעירים ומוכשרים לאיתור פעילויות מסוכנות של יחידים ושל חברות, כמו שקרה לא אחת בתחום המחשוב. בטווח הארוך, טוען דייסון, "הסיכוי הטוב ביותר שלנו למנוע טרור ביולוגי בקנה מידה גדול הוא לחלוק את התועלות של הביוטכנולוגיה באופן הרחב והפתוח ככל האפשר".

האם דייסון תמים? אולי. יש לקוות שלא. אני לא ממהר, מצדי שזה יהיה עוד חמישים שנה, אבל אשמח לקנות יום אחד לנכדיי ערכה לגידול דינוזאורוני מחמד בלתי מזיקים, שיודעים לשיר, לעוף ולהחליף צבעים זוהרים לפי פקודה. אם המתנה לא תמצא חן בעיניהם, הם תמיד יוכלו להחליף אותם עם חברים תמורת קבצים אחרים.

 

מאמר זה פורסם (עם שינויים קלים) בגליון 31 של "המימד העשירי", כתב העת של האגודה הישראלית למד"ב ופנטסיה.