הנדסה גנטית: שדרוג ל-human 2.0

קבלו את ניוזלטר T3!

כל התכונות הטובות ביותר, החדשות, הטיפים והמבצעים הטובים ביותר שיעזרו לך לחיות חיים טובים יותר באמצעות טכנולוגיה

תודה שנרשמת ל-T3. בקרוב תקבל מייל אימות.

הייתה בעיה. אנא רענן את הדף ונסה שוב.

ישנן שתי דרכים לשדרג אדם - להתעסק בביולוגיה או להגדיל עם טכנולוגיה. אז כשמגיע הזמן לשדרג ל-Human 2.0, האם עלינו להפוך למחברים בסגנון Bioshock או לספרטנים בסגנון הילה?

השבוע אנו מסתכלים על המדע מאחורי דחיפה גנטית.

• המדע של Mass Effect: כונני Alcubierre, נסיעות FTL, שדות אפקט המונים, בתי גידול של עייפות, פרדוקס פרמי ועוד

מתעסק עם גנים

מדע בדיוני לא מפחד להתעסק עם גנטיקה. של ביושוק אדם הוא סירופ של תאי גזע המוגדלים עם פלסמידים הנושאים תכונות גנטיות על אנושיות. של טרף נוירומוד משפר את היכולות הקוגניטיביות על ידי שחבור גנטיקה של חייזרים לתוך וירוסים המועברים ישירות למוח דרך העיניים. ושל אב טיפוס אור שחור נכנס לתאים ומשנה את הקוד הגנטי שלהם, מפעיל ועורך רצפים רדומים.

אז כמה אנחנו קרובים לשדרוגים גנטיים שמשנים את המשחק?

מירוץ החימוש הגנטי

(קרדיט תמונה: I.C. Baianu et al.)

המהפכה הגנטית החלה בשנות ה-50 עם שני מדענים ערמומיים של קיימברידג'. עם נתונים שנאספו מ עמיתים בלונדון, ווטסון וקריק פענח את מבנה ה-DNA ופתח את תיבת פנדורה. מאז, התחום זז מהר, וזהו עמוס בפרסי נובל.

עד אמצע שנות ה-70, מדענים גילו מספריים מולקולריים חותכי DNA הידועים בשם אנזימי הגבלה, ואנזימי תפירת DNA הנקראים ליגזות. אפשר היה לחתוך ולחבור את הקוד הגנטי, לתפור רכיבים מאורגניזמים שונים כדי ליצור DNA רקומביננטי. חיידקים היו הפכו למפעלים, חילצו מולקולות שהם מעולם לא נועדו ליצור, והנדסה גנטית החלה בארנסט.

(קרדיט תמונה: בת'סדה)

בשנות ה-80 הכל האיץ. תגובת שרשרת פולימראז (PCR) הומצא, מה שמאפשר להעתיק חתיכות של DNA מיליוני פעמים תוך שעות ספורות. ו רצף DNA הפך לאוטומטי, מה שמאפשר לקרוא את הקוד הגנטי מהר יותר מאי פעם.

והשלב ההגיוני הבא ברגע שאתה יכול לקרוא את הקוד הגנטי? קרא הכל.

בשנת 2003, ה פרויקט הגנום האנושי הושלם, חושף את המתכון לאדם בשלמותו. כל שלושת מיליארד האותיות ויותר מ-20,000 גנים. ומה שלקח לצוות בינלאומי עשרות שנים יכול להיות עכשיו חוזר על עצמו תוך ימים.

יש לנו את המדריך ליצור בן אדם. יש לנו את הכלים לקרוא, לכתוב ולערוך DNA. הגיע הזמן להיות יצירתיים.

בחר את הפלסמיד שלך והתפתח

(קרדיט תמונה: משחקים לא רציונליים/משחקי 2K)

מעוניינים לעשות אש עם האצבעות? בסגנון ביושוק פלסמידים כבר כאן. מדי יום מדענים ממלאים אותם בגנים ותוקעים אותם לתאים כדי להעניק להם יכולות חדשות.

פלסמידים מהעולם האמיתי הם לולאות של DNA שנמצאות לרוב בחיידקים, שם הם נושאים גנים לתכונות שימושיות כמו עמידות לאנטיביוטיקה. הם משתכפלים ללא תלות בקוד הגנטי החיידקי הראשי ו ניתן להחליף בין תאים כמו כרטיסי מסחר שמשדרגים את יכולות החיידקים.

ובעזרת ערכת כלים מולקולרית, ניתן לחתוך אותם ולערוך אותם, הנושאים אלפי אותיות של קוד גנטי כמו סוסים טרויאניים מיניאטוריים.

(קרדיט תמונה: מרק מינסטרונה)

פלסמידים יכולים לאלץ תאים ליצור מולקולות חדשות או לשנות את התנהגות הגנים הקיימים שלהם. חיידקים יעשו אינסוף עותקים שלהם לפי דרישה. וכן, ניתן להקפיא אותם ולשמור אותם במשך שנים.

אבל, הם נוטים להישאר מחוץ לכרומוזומים, מרחפים בתא ולעולם אינם מתערבים עם המארח אלא אם כן מופעל לחץ סלקטיבי רציני.

הם טובים לשדרוג זמני, אבל אולי לא לשינויים קבועים ב- Human 2.0. אולי זו הסיבה שהמחברים צריכים תיקון מתמיד של ADAM או EVE כדי לשמור על היכולות שלהם.

(קרדיט תמונה: 2K Games)

וירוסים משנים הכל

מחפש משהו קצת יותר קבוע מפלסמיד? הגדלות ב-Prey הם נמסר על ידי וירוסים, עליית מדרגה מבחינת התמדה.

רטרו-וירוסים (כמו HIV) תופרים את הקוד הגנטי שלהם לקוד של התאים שהם מדביקים, ומתמזגים לצמיתות עם המארח שלהם כדי להבטיח שהגנים שלהם יישארו פעילים דור אחרי דור. בכל פעם שהתא מעתיק את ה-DNA שלו, הוא מעתיק גם את הגנים הנגיפיים.

אז, מדענים הפשיט אותם, חותך את הגנים הגורמים למחלות והפיכתם לכלי הובלה גנטיים ריקים.

(קרדיט תמונה: Bethesda Softworks)

כמו פלסמידים, ניתן למלא את ה'ווקטורים הוויראליים' האלה בקוד גנטי, אבל הפעם הם יתפרו את הגנים החדשים היישר לתוך התא, ויוסיפו את התכונה החדשה לצמיתות. זוהי הטכנולוגיה המשמשת ב-Prey כדי לספק גנטיקה של חייזרים למוחות אנושיים.

הבעיה היא שוירוסים לא כל כך בררנים לגבי המקום שבו הם בוחרים להשתלב. ואם הם תוחבים את ה-DNA שלהם בדיוק באמצע משהו חשוב, הם יכולים להרוס גן מכריע ולהרוס את התא שהם הדביקו. גרוע מכך, החדרה לגנים מסוימים יכולה סרטן הגורם.

ואז יש את הבעיה של לגרום להם להדביק את התאים הנכונים. אם אתה רוצה אש בקצות האצבעות שלך, תצטרך וירוס שיודע את ההבדל בין יד לרגל.

מדענים עובדים על שיפור השימושיות של וקטורים ויראליים, אבל כדי להשיג 2.0 אנושי אמיתי ללא תופעות הלוואי הבלתי צפויות, כנראה שנצטרך גישה ממוקדת יותר. הזן CRISPR.

• המדע של Alien: Covenant: פגוש את הקסנומורפים בעולם האמיתי

הזן CRISPR

(קרדיט תמונה: תומאס ספלטסטוסר)

גישות בסגנון Bioshock או Prey לעריכת גנים עובדות היטב, אבל הן מטושטשות והן לוקחות זמן. CRISPR מספק מניפולציה גנטית מדויקת, במהירות.

ככה זה עובד.

וירוסים, הידועים בשם בקטריופאג'ים, מחדירים את הקוד הגנטי שלהם לחיידקים, והופכים את החיידקים למפעלי וירוסים מיניאטוריים. אבל החיידקים פיתחו דרך להילחם בחזרה.

כשהם מותקפים, הם מאחסנים רצועות של קוד גנטי ויראלי בספריית עזר של CRISPR כך שתהיה להם התחלה אם הנגיף יחזור. כשהוא תוקף שוב, הם בודקים את הספרייה ו- אנזים הנקרא Cas9 חותך כל קוד תואם, ועוצר את ההדבקה.

(קרדיט תמונה: המכון הלאומי לחקר הגנום האנושי (NHGRI) מבת'סדה, MD, ארה"ב)

הדבר הגדול ב-CRISPR הוא שהוא ניתן לתכנות. תן ל-Cas9 רצועה של 20 אותיות של קוד גנטי כדי להנחות אותו, והוא ילעס כל DNA שתרצה. אלה מהירים וזולים להכנה במעבדה, וניתן ליצור את הרצף כך שיתאים לכל מיני גנים שונים. וכשהתא הולך לתקן את החתך, אתה יכול להיכנס עם כל DNA חדש שתרצה להוסיף.

הטכניקה כל כך ריגשה את הקהילה המדעית עד שהיא נקראה 'פריצת הדרך של השנה' מאת Science ב-2015. אבל האם העולם עומד להיות מוצף בספייסרים?

שכתוב הכללים

(קרדיט תמונה: אינגריד מואן וחב'. 2012)

המחברים יכולים להבעיר אש בידיים, לזרוק כדורי קרח ולהיצמד לתקרה כמו עכבישים. מורגן יו יכול להפוך לכוס, לחמם פלזמה וליצור מגנים טלקינטיים. מה נוכל לעשות עם CRISPR שעומד לרשותנו?

עד כה, מדענים תיקנו גן שגורם ניוון שרירים בעכברים, והם ניסוי הטכניקה לתכנת מחדש תאי חיסון אצל חולי סרטן. אנחנו עכשיו במרוץ חימוש CRISPR כאשר מדענים ברחבי העולם ממהרים להיות הראשונים לעשות פריצת דרך לעריכת גנים.

(קרדיט תמונה: בת'סדה)

זה ימים מוקדמים, אבל לטכנולוגיה יש הרבה פוטנציאל. נוכל לערוך טעויות באות אחת בקוד גנטי, לכבות גנים, להפעיל גנים, לבצע שינויים גנטיים. או, הכי טוב, נוכל לשאול גנים ממינים אחרים ולנפץ אותם לתוך התאים שלנו כדי לרכוש תכונות שמעולם לא היינו אמורות להיות לנו, זוהר בגנים הכהים של מדוזה, מישהו?

בשנת 2010, מדענים יצרו את התא הסינטטי הראשון. בשנת 2016, הם עיצב ובנה גנום. בעתיד, ייתכן שנוכל לעצב גנים חדשים לגמרי משלנו.

בניית אנוש 2.0

בואו נודה בזה, זה עדיין חלום, אבל ערכת הכלים להגשים את זה קיימת.

אנחנו עדיין לא יודע למה נועד כל ה-DNA שלנו, שלא לדבר על השינויים שעלינו לעשות כדי לשפר אותו. בהצלחה במציאת הגנים הנכונים לעריכה אם אתה מחפש להפוך את עצמך לגבוה יותר, חכם יותר או מצחיק יותר, שלא לדבר על להמציא אחד שייתן לך כנפיים.

ואז יש את עניין הירושה. עריכה למבוגרים, או 'סומטי', תאים יכולים לשנות אדם בסגנון Bioshock, אבל עריכת זרע וביצית, או'קו נבטתאים, יכולים לשנות מין שלם.

נכון לעכשיו, הטכנולוגיה של הנדסה גנטית נעה מהר יותר מאשר הרגולציה לשלוט בה, ו זה גורם למדענים לדאוג. כולנו ראינו מה קרה לראפטור כשהבלמים הורידו את הקידמה המדעית.

תאי עריכת גנים מוגבלים במדינות רבות, כולל בריטניה, אך ביולי 2017, מדענים סינים קיבל את CRISPR לעבוד בעוברים אנושיים בפעם הראשונה. זו הייתה פריצת דרך ענקית, אבל מתוך 86 עוברים רק 28 נערכו בהצלחה, ולא כולם הגיעו בסופו של דבר עם הגנט המתאים.

התלהבות, עיר שבה האמן לא יפחד מהצנזור, שבה המדען לא יהיה כבול למוסר קטנוני, שבה הגדול לא יהיה מוגבל על ידי הקטן! ועם זיעת אפך, Rapture יכולה להפוך גם לעיר שלך.

למרבה המזל, אף אחד לא מנסה לקחת עוברים אנושיים ערוכים עד הלידה, עדיין. אבל, CRISPR פותח פחית שלמה של תולעים אתיות, ואם יש לך ספק שהשינוי האנושי מגיע, צפה בזה.

תיבת פנדורה פתוחה, ואנחנו מהמרים שבני האדם של העתיד יוגדלו גנטית, אבל זו לא הדרך היחידה שהמין שלנו יכול להשתדרג. תחזור בשבוע הבא כשנבחן את הטכנולוגיה ומה יידרש כדי להצטרף לשורות ה-Master Chief של Halo או Adam Jensen של Deus Ex.

• מדע הטרף: רובו-מקקים, חתולים פלורסנטים, שליטה בנפש ועוד