مخاطر الخلايا المرآتية وتأثيرها على الحياة

لا تتذكر العالمة كيت أدامالا بالضبط متى أدركت أن مختبرها في جامعة مينيسوتا يعمل على شيء يحتمل أن يكون خطيرًا في الواقع خطير جدًا لدرجة أن بعض الباحثين يعتقدون أنه يمكن أن يشكل خطرًا وجوديًا على جميع أشكال الحياة على الأرض.

فقد كانت واحدة من أربعة باحثين حصلوا على منحة قدرها 4 ملايين دولار منحة من مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية في عام 2019 للتحقق مما إذا كان من الممكن إنتاج خلية مرآتية، حيث تكون بنية جميع الجزيئات الحيوية المكونة لها عكس ما هو موجود في الخلايا الطبيعية.

واعتقدوا أن هذا العمل مهم، لأن مثل هذه الخلايا المعكوسة، التي لم توجد قط في الطبيعة، يمكن أن تلقي الضوء على أصول الحياة وتسهل من عملية إنتاج جزيئات ذات قيمة علاجية، مما قد يعالج تحديات طبية كبيرة مثل الأمراض المعدية والجراثيم الخارقة. لكن الشك تسلل.

"لم تكن لحظة مصباح كهربائي واحدة. لقد كان الأمر نوعًا من الغليان البطيء على مدى بضعة أشهر"، قالت أدامالا، عالمة الأحياء الاصطناعية. وأضافت أن الناس بدأوا في طرح الأسئلة، "وظننا أننا نستطيع الإجابة عليها، ثم أدركنا أننا لا نستطيع".

تمحورت الأسئلة حول ما يمكن أن يحدث إذا نجح العلماء في صنع "كائن مرآتي" مثل البكتيريا من جزيئات هي صور مرآتية لأشكالها الطبيعية. هل يمكن أن ينتشر دون قصد في الجسم أو البيئة دون رادع، مما يشكل مخاطر جسيمة على صحة الإنسان وعواقب وخيمة على الكوكب؟ أم أنها قد تتلاشى وتختفي دون أن تترك أثراً؟

في الطبيعة، يكون تركيب العديد من الجزيئات الحيوية الرئيسية في الطبيعة يمينًا أو يسارًا، على الرغم من أنه ليس من الواضح لماذا تطورت الحياة بهذه الطريقة. إنها خاصية تعرف باسم chirality التي اكتشفها العالم الفرنسي لويس باستور لأول مرة في عام 1848. على سبيل المثال، يتكون الحمض النووي والحمض النووي الريبوزي من نيوكليوتيدات "تستعمل اليد اليمنى"، وتتكون البروتينات من أحماض أمينية "تستعمل اليد اليسرى". وكما أن القفاز الذي يستخدم اليد اليمنى لا يمكن أن يناسب اليد اليسرى أو كيف يناسب المفتاح القفل بدقة، فإن التفاعلات بين الجزيئات تعتمد غالبًا على التماثل، وتحتاج الأنظمة الحية إلى أنماط متناسقة من التماثل لتعمل بشكل صحيح.

في الخلية المرآتية، سيتم استبدال جميع جزيئاتها بنسخ مطابقة لها. مثل هذا التطور افتراضي، بل إن إنشاء خلية اصطناعية ذات شيرالية طبيعية تحاكي نظيراتها الحية الطبيعية ليس ممكناً بعد، لكنه مجال بحثي نشط ومثير للاهتمام تسعى أدامالا والعديد من المجموعات البحثية الأخرى إلى تحقيقه. يمكن للعلماء صنع العديد من المكونات من سلائف غير حية، ويمكنهم قريبًا هندسة خلايا اصطناعية طبيعية، والتي يمكن نظريًا أن تخلق بعد ذلك أشكالًا من الحياة أحادية الخلية، مثل البكتيريا.

{{MEDIA}}

لا تشكل الجزيئات المرآتية الصغيرة في حد ذاتها أي مخاطر معينة، ويمكن للعلماء بالفعل صنع البروتينات والكربوهيدرات ذات الكيريات المتعاكسة بأمان، والتي تحمل وعودًا صيدلانية.

ومع ذلك، لا تزال الخلايا المرآتية الكاملة بعيدة المنال. لم تحرز أدامالا وزملاؤها الكثير من التقدم في تحقيقاتهم على هذا الصعيد. كانت جائحة كوفيد-19 تعني أن البحث كان بطيئًا في الانطلاق، والأهم من ذلك، بدأت المحادثات غير الرسمية التي أجرتها أدامالا مع زملائها في مجالات أخرى، في المؤتمرات والمنتديات الأخرى، في بث القلق.

وقالت: "الأشخاص الخبراء في مجال السلامة البيولوجية وعلم المناعة والبيئة، لم يعتقدوا أن شيئًا مثل الخلية المرآتية كان محتملًا بالفعل، بل اعتقدوا أنه خيال علمي".

وأضافت أدامالا أن الشيء الوحيد الذي طرحه هؤلاء العلماء الآخرون والذي كان مفاجئًا للغاية بالنسبة لها هو أن "الخلايا المرآتية من المحتمل أن تكون غير مرئية تمامًا لجهاز المناعة البشري". "كنت أعتقد أن الجهاز المناعي سيجد طريقة لاكتشاف أي جزيئات حيوية غازية. لم أكن أعرف مدى مرونة الجهاز المناعي."

على مدار عامي 2023 و 2024، اندمجت تلك المحادثات المخصصة في مجموعة عمل مكونة من 38 عالمًا، بما في ذلك أدامالا، وفي ديسمبر 2024، نشرت المجموعة مقالًا مدويًا في مجلة Science العلمية رفيعة المستوى بعنوان "مواجهة مخاطر الحياة المرآتية"، والذي لخص نتائج تقرير مفصل من 300 صفحة جمعته المجموعة نفسها.

وخلص التقرير إلى أن الخلايا المرآتية يمكن أن تصبح حقيقة واقعة في السنوات العشر إلى الثلاثين المقبلة، كما تناول بالتفصيل العواقب الوخيمة المحتملة إذا ما أُطلقت البكتيريا المرآتية في البيئة وانتشرت وتهربت من الضوابط البيولوجية الطبيعية وعملت كمسببات أمراض خطيرة.

ومنذ ذلك الحين، رعت منظمة غير ربحية تُدعى صندوق حوارات بيولوجيا المرآتية سلسلة من الاجتماعات لوضع توصيات تهدف إلى تجنب التهديد الذي يعتقد العلماء أن الحياة المرآتية يمكن أن تشكله. في حين أن هناك اتفاق واسع النطاق على أنه لا ينبغي خلق كائنات مرآتية مثل البكتيريا، إلا أن هناك الكثير من الجدل حول ماهية الحدود إن وجدت التي يجب أن تكون موجودة للتحقيق في بيولوجيا المرايا.

سيناريوهات كارثية

التقى العشرات من الخبراء في مؤتمر استمر يومين حول هندسة الحياة الاصطناعية وحمايتها في مانشستر بالمملكة المتحدة في سبتمبر لمناقشة الخطوط الحمراء التي يجب أن توضع لتقييد البحث في التقنيات التي يمكن أن تتيح إنشاء كائنات مرآتية.

قال ديفيد ريلمان، أستاذ علم الأحياء الدقيقة وعلم المناعة في جامعة ستانفورد، الذي حضر الاجتماع في معهد التكنولوجيا الحيوية بجامعة مانشستر: "هناك احتمال أن نتمكن، من خلق شيء يمكن أن ينمو بلا هوادة وينتشر في جميع أنحاء الكوكب ويزيح أو يقتل العديد من أشكال الحياة، بما في ذلك نحن والحيوانات من حولنا والنباتات من حولنا وحتى بعض الميكروبات".

كان ريلمان، مثل أدامالا، أحد الأعضاء الأوائل في مجموعة العمل وتذكر إبقاء المحادثات الأولية طي الكتمان. "لم نكن نرغب في أن نكون مثيرين للقلق بشكل غير ملائم. كما أننا لم نرغب في أن نبدو كالمعتوهين". "أعتقد أننا جميعًا كنا نأمل أن نكتشف سريعًا أن هناك بعض العيوب القاتلة في هذا المنطق، لكن الأمر بدأ يزعجني بما يكفي لإيقاظي في الليل."

{{MEDIA}}

وقد نبع قلقهم من حقيقة أنه نظرًا لأن الحياة الطبيعية لولبية، فإن التفاعلات بين الكائنات الحية الطبيعية والبكتيريا المرآتية ستكون غير متوقعة بشكل كبير. وفي حين أن البكتيريا المرآتية الأولى من المحتمل أن تكون هشة للغاية، مما يحد من نموها وبقائها، إلا أنها قد تستمر في ظل توفر العناصر الغذائية المناسبة. في نهاية المطاف، قد تتصرف مثل الأنواع الغازية، مما يعطل النظم البيئية دون وجود مفترسات لإبقائها تحت السيطرة.

قال ريلمان إنه من المحتمل أن تتفادى البكتيريا المرآتية الأجزاء المهمة من أنظمة المناعة النباتية والحيوانية والبشرية، والتي ستواجه صعوبة في اكتشافها أو قتلها.

وبمجرد دخولها داخل الإنسان، يمكن للبكتيريا المرآتية أن تتكاثر افتراضيًا إلى مستويات عالية للغاية في الجسم، مما يتسبب في إصابة مضيفها بما يشبه الصدمة الإنتانية. إن التدابير الطبية المضادة المحتملة بما في ذلك معظم المضادات الحيوية هي تدابير مضادة لولبية، مما يعني أنها لن تكون فعالة على الأرجح على البكتيريا المرآتية، على الرغم من أنه من الممكن إنتاج نسخ مرآتية من المضادات الحيوية.

وفي حين أن تدابير الاحتواء البيولوجي، مثل تلك التي يستخدمها العلماء للعمل مع مسببات الأمراض الخطيرة، يمكن نظرياً منع البكتيريا المرآتية من مغادرة المختبر، إلا أن هذه التدابير ستكون عرضة للخطأ البشري أو سوء الاستخدام المتعمد.

في حين أن السيناريو الكارثي هذا بعيد كل البعد عن أن يكون أمراً مؤكداً، وهناك قدر كبير من عدم اليقين بشأن المخاطر التي قد تشكلها الحياة المرآتية نظراً لعدم وجودها بعد، إلا أنه لم يتمكن أحد من دحض المخاطر تماماً.

"في البداية، كان الناس يتساءلون عما إذا كانت هذه المخاوف خطيرة بالفعل كما كنا نعتقد. ولذلك كنا نحاول أن نبحث عن ثغرات فيها، محاولين إيجاد الطرق التي كنا مخطئين فيها." "وكلما بحثنا أكثر، كلما كنا متأكدين أكثر، وكان المزيد من الناس يقتنعون بفكرة أنه لا توجد في الواقع طريقة آمنة لصنع خلية مرآتية." قال.

وصف ريلمان الحياة المرآتية بأنها أول خطر وجودي معقول واجهه في حياته المهنية الطويلة التي شملت التحقيق في رسائل الجمرة الخبيثة القاتلة عام 2001 ومتلازمة هافانا، وهو مرض صحي غامض أثر على الجواسيس والجنود والدبلوماسيين في جميع أنحاء العالم.

وقال إن ما يبعث على تفاؤله هو حقيقة أنه، على عكس المجالات العلمية الأخرى المثيرة للجدل والمحفوفة بالمخاطر مثل الاستنساخ، فإن الحياة المرآتية ليست موجودة بعد فهي ليست "هنا والآن" التي سيكون من الصعب إيقافها. "هناك فرصة حقيقية لعدم حدوث ذلك لنا إلا إذا اخترنا نحن ذلك".

الخطوط الحمراء

ومع ذلك، قال خبراء آخرون شاركوا في مناقشات الحياة المرآتية في مانشستر، إنه من المهم التعامل بحذر وعدم اتخاذ قرارات غير محسوبة قد تحبط التقدم العلمي. وأكدوا على ضرورة التمييز بين الأبحاث التي تهدف إلى تطوير جزيئات مرآتية فردية وبين تلك التي تهدف إلى تطوير خلايا أو كائنات مرآتية على الرغم من أن كليهما يطلق عليهما أحيانًا الحياة المرآتية أو علم الأحياء.

قال مايكل كاي، أستاذ الكيمياء الحيوية في جامعة يوتاه، الذي يركز على تطوير عقاقير في المقام الأول ضد الأمراض المعدية مثل فيروس نقص المناعة البشرية استنادًا إلى جزيئات المرآتية، إنه "لا يؤيد" الخطوط الحمراء التي من شأنها أن تمنع مجال الدراسة تمامًا.

"أشعر أنها أداة غير حادة للغاية"، كما أشار كاي، في إشارة إلى اللوائح الشاملة.

نظرًا لأن جسم الإنسان لا يتعرف عليها بسهولة، فإن الجزيئات العاكسة مثل البروتينات والأحماض النووية تقاوم التحلل وتكون أكثر استقرارًا هناك وهي سمات مفيدة للأدوية العلاجية المحتملة. ونظرًا لأن البروتينات المرآتية لا يمكنها التكاثر الذاتي، فإنها لا تشكل نفس المخاطر التي تشكلها الخلية المرآتية. ومع ذلك، يشعر كاي بالقلق من أنه من خلال الرسائل غير الواضحة ستصبح كلمة "مرآتية" مساوية تلقائيًا للأبحاث المحفوفة بالمخاطر، مما سيحد من الابتكار في هذا المجال.

وأوضح أن "جزيئات المرآتية هي مواد كيميائية خاملة ذات فوائد هائلة". "هذا في وقت مبكر جدًا، لكنها موجودة هنا وهناك الكثير منها في التجارب السريرية. وفي السنوات الخمس أو العشر القادمة، ستصبح هذه الجزيئات فئة كبيرة من الأدوية."

{{MEDIA}}

وأشار أيضًا إلى أن مخاطر الخلايا أو الكائنات المرآتية، في حال إطلاقها غير معروفة. وقال كاي: "يمكن لهذا (الكائن الحي) أن يموت جوعًا، وهو ما نعتقد أنه على الأرجح الأمر الأكثر احتمالًا، أو أن يستهلك كل الموارد الموجودة على الأرض وينافس كل أشكال الحياة الموجودة". "هذا نطاق هائل."

ومع ذلك، قال إن المحاولات المستمرة لتقييم المخاطر مهمة: "أعتقد أن أي جهد يوفر لنا الوقت لفهم المخاطر بشكل أفضل والنظر فيها بشكل أفضل، كما تعلمون، لنكون أكثر ترويًا في طريقة تقدم التكنولوجيا، بدلاً من مجرد وجود حرية للجميع، سيكون مفيد. ولدينا الوقت، كما تعلمون، لكي يحدث ذلك." وأضاف كاي: "هذا ليس وشيكًا."

الحياة الاصطناعية غير المرئية

يسعى العديد من علماء الأحياء الاصطناعية، بما في ذلك أدامالا، إلى صنع خلية اصطناعية ذات حياة غير مرآتية طبيعية من الصفر من أجزاء غير حية. والهدف من ذلك هو ابتكار شيء يحاكي العمليات البيولوجية لتسليط الضوء على سلسلة التفاعلات الكيميائية الحيوية التي سمحت للحياة بالنشأة الأولى منذ مئات الملايين من السنين والمساعدة في حل المشاكل في الطب والصناعة والبيئة والأبحاث الأساسية.

وأوضحت أدامالا قائلة: "ستكون الخلية الاصطناعية بمثابة نظام تشغيل للحياة: ستتيح لنا هندسة علم الأحياء على نطاق غير مسبوق، وبدقة لا يمكننا الحصول عليها في الخلايا الطبيعية".

وأضافت: "سنقوم ببناء نماذج للعمليات الخلوية، السليمة والمريضة على حد سواء، لفهم كيف يمكن جعل الخلايا السليمة تعمل بشكل أفضل وكيف تبدأ الأمراض".

من المحتمل أن يصل العلماء إلى هذا الإنجاز المتمثل في خلية اصطناعية غير مرئية قريبًا، ربما في غضون عام، وفقًا لجون غلاس، الأستاذ الجامعي وقائد مجموعة البيولوجيا التركيبية التابعة لمعهد ج. كريغ فينتر في لا جولا بكاليفورنيا. وإذا كان من الممكن إنشاء خلية طبيعية ذات صورة مرآتية طبيعية من جزيئات لا حياة فيها، فمن الناحية النظرية، قال إنه يمكن إنشاء خلية مرآتية من جزيئات مرآتية باستخدام نفس الأساليب.

وتذكر أن المحادثات الأولية التي أجراها غلاس مع ريلمان في أبريل 2024 حول المخاطر المحتملة للحياة المرآتية تركته "مرتجفًا". وقال: "لقد جعلني ذلك أتساءل عما إذا كان الشيء، العمل الذي كنت أقوم به لسنوات، يمكن أن يمكّن، في يوم من الأيام، من حدوث المعركة الفاصلة القائمة على البكتيريا المرآتية التي نخشاها".

{{MEDIA}}

ومع ذلك، يتفق معظم الخبراء على أن صنع خلية اصطناعية ذات خيرية طبيعية أمر آمن، لأنه إذا دخلت بكتيريا مصنوعة من خلية اصطناعية إلى بيئة ما، فإنها ستخضع للضوابط الطبيعية لأي نظام بيئي، مما يجعلها فريسة سهلة للمفترسات الطبيعية مثل الفيروسات التي تستهدف البكتيريا. وبالتالي، لن تكون قادرة على الانتشار بشكل لا يمكن السيطرة عليه.

بالنسبة لـ"غلاس"، فإن الخط الأحمر الواضح هو أن يمتنع العلماء عن صنع ريبوسوم مرآتي، وهي آلة بيولوجية موجودة في سيتوبلازم الخلية تصنع البروتينات. وفي حين أن هذا التقدم سيظل بعيدًا عن إنشاء خلية مرآتية، إلا أنه قال إنه إذا رسمت الخط الأحمر في الخطوة الأخيرة إنشاء غشاء مرآتي ثم تجميع جميع الأجزاء المكونة لها فسيكون قد فات الأوان.

لكن رأي كاي في جامعة يوتا مختلف. حيث يركز مختبره على تحسين التخليق الكيميائي للبروتينات المرآتية، وهي عملية غير فعالة للغاية في الوقت الحالي. وكبديل عن ذلك، فهو مهتم باستكشاف إمكانية صنع ريبوسوم مرآتي.

وأوضح كاي قائلاً: "الفكرة هي أنه إذا تمكنا من صنع ريبوسوم مرآتي، فيمكننا بعد ذلك استخدام ذلك لصنع هذه المنتجات بجودة أعلى بكثير، وبروتينات أطول بكثير، بطريقة قد تكون متوافقة مع الاستخدام الصيدلاني".

وأضاف: "لكن هناك قلق، في هذه المجموعة وأنا متردد الآن ما إذا كان الحصول على ذلك سيكون أداة قيمة لدرجة أنه سيجعل تطوير حياة مرآتية أمراً حتمياً أو سهلاً للغاية بالنسبة للآخرين".

ضبط النفس العلمي

اختارت أدامالا، إلى جانب زملائها، عدم تجديد منحتها البحثية، منهيةً بذلك عمل مختبرها على الخلايا المرآتية. وهي تركز بدلاً من ذلك على المناقشات حول كيفية تنظيم أبحاث الحياة المرآتية.

وعلى حد علمها، قالت إنه، لا يوجد علماء يسعون إلى إنشاء خلية مرآتية. في فبراير 2025، وقّع ما يقرب من 100 باحث وممول وصانع سياسات على التماس يجادلون فيه بأنه "لا ينبغي إنشاء حياة مرآتية ما لم تثبت الأبحاث المستقبلية بشكل مقنع أنها لن تشكل مخاطر شديدة".

وفي نهاية المطاف، قد لا تكون التوقيعات وضبط النفس كافيين. قال كل من أدامالا وغلاس وريلمان إنهم يأملون أن تؤدي محادثاتهم إلى مزيد من القيود أو السياسات الرسمية على المستوى الدولي أو الوطني.

لم تكن هناك نتائج ملموسة من اجتماع مانشستر، واستمرت المناقشات ذات الصلة في ورشة عمل في سبتمبر/أيلول استضافتها اللجنة الدائمة للأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب المعنية بالتطورات والآثار الأمنية الوطنية للتكنولوجيا الحيوية العابرة للتخصصات.

"يتفق الجميع تقريبًا على أنه لا ينبغي لنا أن نصنع خلية مرآتية حية. هذا هو خط الأساس، لكن ما دون ذلك لدى الناس الكثير من الأفكار المختلفة حول أين يجب أن نوقف البحث". "في الوقت الحالي، لا يمكن للمجتمع العلمي أن يتفق حقًا على الخطوط الحمراء."

قال ريلمان إن الهدف هو أن الجهود الاستباقية التي تبذلها المجموعة لن تحمي الكوكب من سيناريو كارثي فحسب، بل يمكن أن تساعد في إعادة بناء بعض الثقة التي فقدها العلماء مع الجمهور في السنوات الأخيرة.

وقال: "ألن يكون من الرائع أن نكون مثل الدكتور إيان مالكولم في فيلم "الحديقة الجوراسية"، في إشارة إلى عالم الرياضيات الخيالي الذي لعب دوره جيف غولدبلوم في الفيلم الذي أنتج عام 1993، والذي يحذر الشخصيات الأخرى من المخاطر المحتملة للطموح العلمي الجامح. "نحن العلماء... نفكر فيما إذا كان ينبغي لنا، وليس فيما إذا كان بإمكاننا."