• תפריט
מוסף 17.09.2013

חי, צומח, מחשב

מולקולות שפתרו בעיה מתמטית בתוך מבחנה, מקטע דנ"א שמגבה ספרייה דיגיטלית, מסך גרפי שעשוי ממולקולות וחיידק מתוכנת שישמיד תאים סרטניים לפי פקודה: מוסף כלכליסט שמע מחלוצי המחשוב הביולוגי איך עולמות הרפואה והתעשייה ישתנו בעקבות המהפכה הדרמטית והמוזרה ביותר של המאה ה־21

איתי להט 08:0317.09.13

על צלחת פלסטיק במעבדה באוניברסיטת סטנפורד מתרבה קהילת חיידקי אי קולי, הבקטריה החביבה על חוקרים ברחבי העולם. אחד החוקרים במעבדה מטפטף טיפת נוזל לצלחת, וכעבור חצי שעה החיידקים מתחילים לזרוח באור ירקרק. זהו מראה שגרתי במעבדות, אלא שהחוקרים גאים במיוחד בתוצאה. כמה חודשים לאחר פרסום תוצאות הניסוי הזה במגזין המדעי "Science", ראש המעבדה ד"ר דרו אנדי יזכה במדליית "אבירי השינוי" של הבית הלבן לשנת 2013, ויוכתר כאחת ההבטחות הגדולות בעולם הביוטכנולוגיה, הרפואה, ואולי הכלכלה העולמית.

 

החיידקים הזוהרים של מעבדת אנדי מסמנים שלב חדש באבולוציה של יצורים חד־תאיים, וחשוב מכך, שלב חדש באבולוציה של המחשוב. אלה מחשבים חיים, אורגניזמים שהנדסה גנטית מתוחכמת גרמה להם להתנהג בדיוק כמו שבב מחשב פרימיטיבי: הם קולטים פריטי מידע מהסביבה, מנתחים אותם לפי מערכת הוראות, ולפי התוצאה מבצעים פעולה. מה שהופך אותם למקבילה החיה של שבב מחשב הוא שאת מערכת ההוראות שמפעילה את החיידקים הכתיב לא הטבע, אלא אנדי. הוא וצוותו תכנתו את החיידק, והגדירו מחדש כיצד גופו החד־תאי יפעל.

 

קינן במעבדתו בטכניון עם צלחת פטרי שבתוכה פועל המתמר הביולוגי שלו, ומושבות חיידקים שגידולן מעיד על השלב בתהליכי החישוב. "מודל ראשוני של מחשב מתקדם" קינן במעבדתו בטכניון עם צלחת פטרי שבתוכה פועל המתמר הביולוגי שלו, ומושבות חיידקים שגידולן מעיד על השלב בתהליכי החישוב. "מודל ראשוני של מחשב מתקדם" צילום: אבישג שאר-ישוב

 

האור הירוק בוקע ממולקולה מיוחדת שאנדי תכנת את החיידקים לייצר אם הם מזהים בסביבתם שני חלבונים. אנדי בחר את החלבונים, והנדס את תגובת החיידקים אליהם. הרכב חלבונים אחר היה גורם להם להפיץ אור אדום. השבב הפשוט ביותר בעולם והמתוחכם ביותר בעולם עובד.

 

"כל חיידק מתנהג כמו מחשב", אומר ל"מוסף כלכליסט" אנדי (Endy), שבשבועות הראשונים לאחר פרסום מחקרו הוא צוטט בלא פחות מעשרה כתבי עת מובילים - תפוצה שהיא המקבילה של עולם המדע לסרטון ויראלי. "חיידקים כל הזמן בודקים את סביבתם, את הטמפרטורה, את המזון, את גודל האוכלוסייה, ולפי התוצאה הם מפעילים או לא מפעילים את התוכנה העיקרית שלהם, מנגנון ההתרבות. על היכולת הזאת התבססנו כדי להכניס לאי קולי תוכנה משלנו, ומעין שער לוגי בוליאני, בדיוק כמו במחשב, שעשוי כולו מחומר גנטי. ביולוגיה היא טכנולוגיה, ואנחנו נמצאים ממש בתחילת הדרך ללמוד איך להשתמש בביולוגיה כדי ליצור דברים".

 

"מסך הדנ"א" של קינן מקרין את סמלי הטכניון והמכון האמריקאי סקריפס. תוכנה בצורת חמיסה "מסך הדנ"א" של קינן מקרין את סמלי הטכניון והמכון האמריקאי סקריפס. תוכנה בצורת חמיסה

 

אנדי (43) הוא אחד הביולוגים המפורסמים בעולם. בגיל 33 הוא הקים את iGem.org, קטלוג פתוח להתמצאות בגנים ותפקידיהם. בגיל 36 הוא נמנה עם מייסדי BioBrick Foundation, עמותה שמטרתה לפשט ולהנגיש את ההנדסה הגנטית. בגיל 39 הוא הקים את BioFAB, ארגון שמייצר גנים שלמים, כאלה שאפשר, בעזרת ציוד מעבדה מתאים, לחבר אותם לרצף דנ"א קיים וכך להוסיף ליצורים חד־תאיים תכונות, החל בריח בננה וכלה ביכולת לייצר נוגדני סרטן. ובין לבין הוא נכנס לרשימת "75 האנשים שיעצבו את המאה ה־21" של המגזין "אסקווייר", שבה מופיעים גם ברק אובמה, ג'ף בזוס ואופרה ווינפרי, ולזכות בשורת פרסים.

 

ניסוי "המחשב החיידקי" שלו סימן אותו כמי שמתחיל להגשים את ההבטחה הפרועה ביותר של הביוטכנולוגיה: להפוך את סוד החיים, המנגנון המסתורי ביותר בטבע, לאמצעי שבני האדם יכולים לשלוט בו ולנצל אותו, בדיוק כפי שאנו מנצלים לתועלתנו את חוקי המכניקה, הכימיה והאלקטרוניקה. ההתמחות של אנדי היא בתחום הצעיר שנקרא "מחשוב ביולוגי": שימוש במנגנונים הביולוגיים של צורות חיים זעירות לאחסון מידע ואחזורו, ולתכנותן, ללא מרכאות, לבצע פעולות שונות מאלה שהטבע ייעד להן.

 

"המחשבים האלקטרוניים שבידינו כיום אינם מסוגלים לעבוד ביחסי גומלין עם סביבות חיות", ממשיך אנדי בשיחת סקייפ שמתנהלת ממשרדו בסטנפורד, "אבל לא זו הסיבה לכך שאנחנו רוצים לבנות מחשבים ביולוגיים. אנחנו רוצים לבנות אותם כי כשאנחנו בונים אותם אנחנו מבינים טוב יותר את המנגנונים הבסיסיים ביותר של החיים. ויש עוד עניין", הוא מוסיף, "אבני הבניין של הביולוגיה הן אמצעי הייצור הטוב ביותר על פני כדור הארץ".

 

כל האינטרנט בכונן חי

 

נוח לפקפק בתחזיות על מהפכה מדעית חדשה. בעיקר כשהיא מתקדמת לאט במיוחד, ורושמת אחת לכמה שנים הישג קטן ומסובך להבנה שמתרחש לרוב בתוך צלחת פטרי במעבדה. אבל מהפכת המחשוב הביולוגי עשויה לטלטל את חיי היומיום כפי שאנו מכירים אותם. העתידנים שמתארים עולם שבו דשא יפיץ אור ווירוסים מתוכנתים ירפאו מחלות ממתינים למעשה להישגים כמו זה של דרו אנדי. הם ממתינים לשלב הבא בהנדסה הגנטית, שלב שבו מדענים ייצרו תירס שהוא לא רק גבוה ועמיד יותר, אלא גם מגיב לגירויים באופן שבני אדם יכתיבו לו מראש.

 

לחוקרי מדעי החיים אין ספק שהדבר ייתכן. כל צורות החיים, למעשה, מתנהלות כמו מחשב. הן קולטות מסרים מהסביבה, מעבדות אותם ומגיבות להם: צמחים שפונים לאור או שקוצבים את השימוש במים שברקמותיהם, ומושבות אמבות שמתרבות בכיוון של מקורות מזון. מנגנוני החיים של כל אלה הם ראיות לכך שבתוך הביולוגיה מקודדת - קשה למצוא לכך מילה מתאימה יותר - תוכנה.

 

נוסף על כך, החומרה שממנה עשוי הטבע משוכללת וחסכונית הרבה יותר מטכנולוגיה מעשה ידי אדם.

 

יכולת אחסון המידע של הדנ"א, לדוגמה, מגמדת את זו של המשוכלל בכוננים הקשיחים מעשה ידי אדם. ב־2011 העריכו שבמחשבי העולם צבורים 1.7 טריליון גיגה־בייט של מידע דיגיטלי, שכמותו מוכפלת מדי שנתיים.

 

"צריך להסביר את המספר הזה", אומר ל"מוסף כלכליסט" ד"ר סריראם קושורי (Kosuri), ביולוג מאוניברסיטת הרווארד שמתמחה בחקר המידע הגנטי. "ב־2015 האינפורמציה בעולם כבר תמלא 50 מיליארד כוננים קשיחים של אלף גיגה־בייט האחד. אנחנו מתחילים למתוח את גבולות יכולת האחסון הדיגיטלי". את כל המידע הזה, לדברי קושורי, אפשר לדחוס ב־300 גרם של דנ"א. כל האינטרנט יכול להתאחסן בחומרה ששוקלת כמו שלושה סבוני ידיים. קושורי עצמו, עם חלוץ הביולוגיה הסינתטית ג'ורג' צ'רץ', קודד באחרונה ספר שלם שכולל מידע טקסטואלי וגרפי לתוך פתיל דנ"א. הוא וצ'רץ' הכניסו 7 מיליארד "עותקים" מספרם לתוך מבחנה קטנה, שהיא אולי "כונן הדנ"א" הראשון. כונן שעדיין אינו שימושי, שכן פיענוח מידע שמקודד בדנ"א הוא כיום אטי במיוחד ולא מתקרב לקריאת מידע מכונן מחשב, אבל שמוכיח את היתכנות החזון של ארכיוני מידע ביולוגיים.

 

הביולוגיה חסכונית מטכנולוגיה מלאכותית גם בצריכת אנרגיה. 2,500 קלוריות, כמות האנרגיה שאדם שורף בריצת מרתון, נמוכה מהאנרגיה שדרושה כדי להפעיל שתי נורות ליבון חשמל למשך יום.

 

ובתנאים מסויימים, בעיקר של קור רב, היא גם עמידה להפליא: ביוני השנה פורסם בכתב העת המצוטט בעולם "נייצ'ר" כי מדענים מדנמרק פענחו במלואו גנום של סוס פרהיסטורי שמת לפני כ־700 אלף שנה. "זה בזמן שזיכרון דיגיטלי ממוצע לא מאחסן מידע יותר מ־25 שנה", אומר קושורי. "זיכרון ביולוגי הוא האופציה המהימנה ביותר".

 

ומה עם המחיר?

"מה שאנחנו עושים כיום עם חומר גנטי עלה לפני עשור פי מיליון. ככל שהטכנולוגיה למיפוי גנטי מתקדמת, העלויות שלה יורדות. בסוף העשור הבא העלויות של אחסון מידע באמצעים גנטיים ישתוו לעלות של אחסון דיגיטלי כיום".

 

"השינוי בתפיסה החל עוד עם דארווין ותיאוריית האבולוציה", הוסיף לאחרונה אנדי בראיון למגזין "New Scientist". "התחלנו להסתכל בעולם הטבע לא כמשהו קבוע אלא כמשהו שמשתנה. הביוטכנולוגיה מייצגת שינוי תפיסה דומה. אנחנו רק בתחילת הדרך. המהפכה התעשייתית החלה רק אחרי שיצרו תקנים וחלקי חילוף סטנדרטיים. כעת מישהו צריך להתחיל לעשות את העבודה הלא זוהרת הזאת בענף הביולוגיה, כדי להקל על בניית מערכות ביולוגיות".

 

"הדוגמה החביבה על חוקרים שמתבקשים לתאר את החזון שלהם היא של חד־תאיים שיום אחד יהפכו למחשבים ביולוגיים שיבדקו תאים בגוף ויגיבו לפי מצבם", מוסיף אנדי בשיחה עם "מוסף כלכליסט". "המחשב הביולוגי הזה, לפי החזון הנפוץ, יעבור מתא לתא ויבדוק נוכחות של סרטן. אם הוא ימצא סרטן הוא יתקן את התא או ישמיד אותו, ואם לא ימצא הוא ימשיך הלאה".

 

קושורי. "ב־2015 האינפורמציה בעולם תמלא יותר מ־50 מיליארד כוננים קשיחים. את כל המידע הזה אפשר לדחוס ב־300 גרם של דנ"א" קושורי. "ב־2015 האינפורמציה בעולם תמלא יותר מ־50 מיליארד כוננים קשיחים. את כל המידע הזה אפשר לדחוס ב־300 גרם של דנ"א" צילום: ת'אטצר קוק (פופ טק)

 

מכשור רפואי בצורת חיידק

 

אנדי אינו לבדו במשימה. באוניברסיטאות בכל העולם מבצעים ניסויים במטרה המוצהרת להרחיב את עולם המחשוב כך שיכלול אורגניזמים חיים. ואף על פי שההישגים ראשוניים ומפוזרים, משמעותם דרמטית: הם מצליחים ליישם רעיונות שבעבר היו תיאורטיים בלבד. ההישג המצוטט של אנדי שפורסם השנה במגזין "Science", פיתוח מקבילה ביולוגית של רכיבי מחשב אלקטרוני, מציב את המחשוב הביולוגי במקום שבו מדעי המחשב היו לפני כ־70 שנה: בחיתוליהם, אבל עם מכשירי אב־טיפוס פעילים.

 

אחד הנציגים הבולטים של התחום בישראל הוא פרופ' אהוד שפירא ממכון וייצמן. שפירא, שעשה את הדוקטורט שלו באוניברסיטת ייל, החל את דרכו כחוקר במדעי המחשב ומתמטיקה שימושית. ב־1993 עזב את מכון וייצמן כדי להקים את הסטארט־אפ Ubique, שנמכר ב־1998 ליבמ. לאחר שחזר למכון וייצמן התחיל להתמחות גם בביולוגיה מולקולרית. ב־2004 נכלל ברשימת "50 המדענים המובילים בעולם" של המגזין "סיינטיפיק אמריקן", כמוביל בחקר הננוטכנולוגיה. הוא זכה לכבוד לאחר שהצליח, עם שותפיו למחקר תום רן ושי קפלן, להנדס גנטית חיידק כך שיוכל לזהות מולקולות שמזוהות עם סרטן הערמונית, ואז לפלוט מולקולות שיהרגו את התאים הסרטניים. החיידק של שפירא, שזכה לסיקור בינלאומי, בין היתר במגזין "אקונומיסט", לא היה ניתן לתכנות מורכב, אלא הונדס לבצע משימה אחת מסוימת. גם אותה הוא ביצע רק בתוך מבחנות ולא בגוף של יצור חי. אבל זו היתה תצוגת תכלית ראשונה של אותו חזון עתידני שבו חיידקים ישמשו כמכונות ריפוי.

 

MAYA, מערכת הדנ"א שלא מפסידה באיקס מיקס דריקס. כיום תשומת הלב היא בפיתוח יישומים רפואיים MAYA, מערכת הדנ"א שלא מפסידה באיקס מיקס דריקס. כיום תשומת הלב היא בפיתוח יישומים רפואיים

 

בשנה שעברה יצר שפירא עם עמיתיו גרסה מתקדמת יותר של החיידק. הפעם התוכנית בדנ"א המהונדס שלו גרמה לו להגיב למצבים שונים על ידי הפצת אור - בדומה לחיידקים של אנדי, אך התוצאה הושגה באמצעים אחרים.

 

"המטרה שלנו במחקר האחרון היתה להוכיח שייתכנו התקנים ביולוגיים שמסוגלים לבצע פעולות חישוב", אומר שפירא בשיחת טלפון עם "מוסף כלכליסט". "מחשבים ביולוגיים, שלא תהיה טעות, לא יחליפו את המחשבים האלקטרוניים. הם פשוט יפעלו בסביבה ביולוגית. הצעד הבא יהיה לשלב את הזיהוי עם פעולה. כך, בזיהוי ופעולה, אנחנו מקווים שתיראה הרפואה בעתיד. אנחנו עדיין עובדים על השלב הבא".

 

 אנדי. "כרגע מדברים על חיידק מתוכנת שירפא תאים סרטניים" אנדי. "כרגע מדברים על חיידק מתוכנת שירפא תאים סרטניים" צילום: לינדה אי סיסרו (סטנפורד)

ישראלי נוסף שחתום על הישג תקדימי בתחום הוא פרופ' אהוד קינן מהטכניון, עורך כתב העת המדעי "Israel Journal of Chemistry", נשיא החברה הישראלית לכימיה וחבר ההנהלה של איגוד הכימיה האירופאי.

 

בשנה שעברה קינן וקבוצת המחקר שלו ערכו תצוגת תכלית של מעין "מסך מחשב" ביולוגי: הם ריצפו לוח זכוכית קטן במולקולות דנ"א ששימשו כמעין "פיקסלים" של מסך, וטבלו אותו בשתי תמיסות ששימשו כ"תוכנות": כל תמיסה כללה אנזימים, חלבונים, וכימיקלים נוספים שמצויים גם בתוך תאי הגוף, לרבות המולקולות שמעניקות אנרגיה לתאים, ושימשו כמקור האנרגיה של "המחשב המסיס". נוסף על כך, התמיסה כללה פתילי דנ"א מהונדסים, שעם האנזימים ניתחו את ריצוף הדנ"א על לוח הזכוכית, ובהתאם, לפי סדרת ההוראות שקינן קודד בדנ"א, גרמו לפיקסלים הנכונים להפיץ אור. תמיסה אחת הדליקה את לוגו הטכניון, והאחרת את לוגו המכון האמריקאי סקריפס.

 

הניסוי, שפרטיו פורסמו בכתב העת המדעי "Angewandte Chemie", היה יצירה חד־פעמית, אבל זו היתה הפעם הראשונה שבה רכיבים ביולוגיים ביצעו פעולה שעד אז עשו רק מסכי מחשב וטלוויזיה. "היא גם מדגימה את האפשרות ליצור מערכות ביולוגיות של הצפנה ופענוח", מוסיף קינן בשיחת טלפון עם "מוסף כלכליסט". "אפשר ליצור מעין 'מסכים' שעשויים חומר ביולוגי, אבל שהמסר שקודד בהם יידלק רק כשיפגוש את התמיסה עם מערכת המולקולות שמיועדת אליו".

 

בניסוי חדש יותר, שתוצאותיו התפרסמו השנה בכתב העת "Chemistry & Biology", קינן וצוותו יצרו תמיסה ביולוגית מרשימה עוד יותר: מולקולות ואנזימים שבשרשרת פעולות מסוגלים לבצע שינויים, חיתוכים והדבקות בפתילי דנ"א, לפי הנחיה שתוכנתה בהן מראש, ואף לפרק מולקולת דנ"א אחת וליצור במקומה מולקולה חדשה. במאמר קינן מכנה את המערכת "מתמר ביולוגי". "שרשרת הפעולות הזאת, שבה תוצאה של פעולה אחת משפיעה על הפעולה הבאה, היא למעשה מודל ראשוני של מחשב מתקדם. המתמר הזה, שנמצא כולו בתוך טיפת מים, מסוגל לקרוא מידע, לעבד אותו, לבצע לפיו פעולה, ולפי התוצאה שלה לבצע את החישוב הבא. זו יכולת חשובה בעולם המחשוב. לא יצרנו התחלה של מחשב כפי שהציבור חושב עליו. יצרנו מערכת שיכולה לסייע במדעי החיים, מערכת שמחוללת סדרת אירועים כימיים, ושאפשר לתכנת אותה כמו מחשב".

 

לדברי קינן, מחשבים ביולוגיים הם חזון בר הגשמה, "אבל הם לעולם לא יתחרו במחשב האלקטרוני", הוא אומר. "לאלקטרונים יש מהירות אדירה ביחס לתהליכים הכימיים שמתרחשים בביולוגיה. היתרונות של מחשבים ביולוגיים יגיעו מיכולתם לתקשר עם מערכות חיים, מיכולת הקידוד ואחסון המידע שלהם, ומהיכולת לפתור איתם בעיות מסוימות שמחשבים אלקטרוניים מתקשים לפתור".

 

חלוץ המחשוב הביולוגי ג'רג' צ'רץ'. קודד ספרייה  לתוך דנ"א חלוץ המחשוב הביולוגי ג'רג' צ'רץ'. קודד ספרייה לתוך דנ"א צילום: רויטרס

 

הדנ"א שפתר חידה מתמטית

 

הניסויים של אנדי, שפירא וקינן אינם הראשונים בתחום. הם שלב מתקדם ובשל במרדף שהחל לפני שני עשורים, וידע תהפוכות, אכזבות ושינויי כיוון. ב־1994 העולם האקדמי סער כשפרופ' לאונרד אדלמן, ביולוג, מדען מחשב ואחד מאבות ענף אבטחת המידע, הראה שתמיסת דנ"א יכולה לפתור בעיה מתמטית שעד אז היתה נחלתם של מחשבים בלבד.

 

הבעיה היא "בעיית הסוכן הנוסע", שבה המחשב נדרש למצוא את המסלול הקצר ביותר שעובר דרך מספר נתון של נקודות. האתגר הוא שכל נקודה נוספת מזניקה את מספר הנתיבים האפשריים. בעוד שבין שתי נקודות עובר רק קו ישר אחד, בין 12 נקודות אפשר להעביר כחצי מיליארד נתיבים.

 

לפתרון הבעיה אדלמן נעזר באחת התכונות המסתוריות של הביולוגיה: הנטייה של דנ"א ליצור גיוונים ומוטציות. הוא סנתז במעבדתו פתילי דנ"א קצרים ושונים זה מזה שייצגו "משתנים מתמטיים": כל פתיל דנ"א ייצג או אחת משבע נקודות או נתיב שעובר בין שתי נקודות. מכל פתיל יצר כמה מיליארדי שכפולים, והעביר את כולם לתמיסה במבחנה. לסלילי דנ"א אין נטייה טבעית לפתור דווקא בעיות בתורת הגרפים, אבל יש להם נטייה להתחבר זה לזה באקראי וליצור גנים חדשים ושונים. בתוך כחצי שעה נוצרו במבחנה של אדלמן כמה מיליארדי "מסלולים", כלומר רצפים אקראיים של פתילי דנ"א באורכים שונים ובהרכבים שונים. באמצעות תהליך כימי הוא סינן את כל פתילי הדנ"א שהיו קצרים מכדי לעמוד בתנאי הבעיה, או ארוכים מדי, ונשאר עם גן שהיה, למעשה, ביטוי של התשובה האידאלית.

 

התעלול הזה טלטל את עולם המדע ואת העיתונים החשובים בעולם, מ"האקונומיסט" עד "הניו יורק טיימס", שהתרגשו מהרעיון החדש של "מחשבי דנ"א" כל־יכולים, שבהם מיליארדי מולקולות יחליפו את המעבד המרכזי של המחשב ויבצעו במקביל מיליארדי פעולות שונות, בעוד שמעבדים מעשה ידי אדם מבצעים את הפעולות בזו אחר זו, ולכן לאט יותר. בראיון ל"ניוזוויק" אדלמן תיאר את המחשבים הביולוגיים של העתיד כ"סדרה של מבחנות שחומרים עוברים ביניהן, באופן אוטומטי כמובן".

 

אבל אדלמן נכנע. ב־2002 הוא הודיע כי נכשל בניסיונותיו לפתח מערכת מורכבת יותר מזו שפיתח ב־1994, כיוון שלמולקולות ותאים יש נטייה לפעול, לפעמים, באופן לא צפוי ולהגיע לתוצאות לא צפויות, מה שלא מאפשר להסתמך עליהן כמו על חומרת מחשב.

 

ב־2003 פרופ' מילאן סטוואנוביץ' מאוניברסיטת קולומביה בנה את MAYA, מחשב דנ"א שפועל לפי עקרונות דומים לאלה של אדלמן, ושמתוכנן לשחק איקס מיקס דריקס מול בני אדם. כל מהלך נמשך כחצי שעה - משך היווצרות התגובה הביולוגית של המולקולות, אך המחשב לא טועה לעולם. אלה היו הפיתוחים האחרונים של "מחשבים ביולוגיים" שמזכירים יישומים של מחשבים שולחניים. מאז, חוקרי המיחשוב הביולוגי ויתרו על הניסיון לחקות מחשבים שולחניים, והשקיעו את מרצם בתיכנות של צורות חיים ומערכות אורגניות. כעת, זה הכיוון.

 

להצמיח בית מהאדמה

 

עד כמה אנחנו קרובים ליציר המעבדה הראשון שאפשר יהיה להגדיר אותו כמחשב ביולוגי לכל דבר?

אנדי: "יש לנו כבר מנגנונים לאחסון מידע דיגיטלי בדנ"א. בשנה שעברה ביצענו ניסוי מוצלח שבו וירוס מסוג M13 העביר בין שני תאים מקטע דנ"א שתכנתנו לתוכו כ־4 קילו־בייט של מידע. ב־4k מידע אנחנו יכולים להעביר שדרים כמו הוראות תנועה, והוראה להתחיל להתרבות או להפסיק להתרבות, והמרחק שהווירוס עבר, 7 ס"מ, מקביל לאלפי ק"מ בעולם שלנו. זה כמעט כמו אינטרנט אלחוטי ביולוגי.

 

"ולגבי זיכרון ביולוגי, אחד הדברים שיש לי לומר לקוראים של עיתון כלכלי הוא זה: חשבו מהו ערך השוק של זיכרון ביולוגי כיום, והתשובה היא בסביבות אפס דולר לשנה. אני בטוח שב־2020 כבר יהיה מדובר בשוק של מיליונים. בטווח הארוך אין טכנולוגיה שמסוגלת להתחרות עם אחסון מידע בדנ"א, ואני מדבר גם על זיכרון ארכיבי, כלומר גיבויים שישרדו אלפי שנים, וגם על זיכרון חי, בתוך התאים עצמם, כזה שיכול להכיל מידע חשוב כמו גורמים מזהמים שהתא נחשף אליהם, או כמה פעמים התחלק. זיכרון כזה שכאשר תיגש לרופא שלך הוא ישלוף את המידע הזה, ולפיו יעניק טיפול".

 

אז מה השלב הבא?

"אנחנו כבר מקבלים מרחבי העולם בקשות לעשות שימוש בטכנולוגיה. מתאילנד פנו אלינו כדי שנייצר מחשב ביולוגי שיחיה בבריכות גידול אצות ויבקר את איכות המים. כלומר, שהמים יתחילו לזהור בירוק כשהחיידקים המתוכנתים שלנו יזהו מזהמים. בקרה בזמן אמת על מזון ומים היא תחום שבו יכול להיות לטכנולוגיה הזאת יישום נרחב. אבל החזון היותר גדול שלנו, והוא כנראה הפרויקט הבא שעליו נעבוד, הוא ייצור ביולוגי. אין מערכת ייצור טובה יותר מזו של הטבע. אלה מערכות הוליסטיות, בנות קיימא, שאינן משחררות רעלים, ובמונחי אנרגיה הן יעילות באופן שמבייש את התעשייה האנושית. אני רואה איך מחשוב ביולוגי יכול להיות הטכנולוגיה שבבסיס פס הייצור למרכיבים הלא־אורגניים של המחשב השולחני שלך".

 

אתה יכול לייצר לי כיסא ממחשוב ביולוגי?

"האמת היא שזה בדיוק מה שאנחנו עומדים לעשות", אומר אנדי ומגחך, "אבל אני לא יכול לגלות בדיוק איך ומה. אני אתן לך רמז. כשאתה מתבונן באופן שבו המין האנושי עבד עם אבנים, אתה מגלה שהיו שלוש תקופות. השלב שבו האדם הקדמון ליטש אבנים לכלים, השלב שבו אבנים עברו סטנדרטיזציה והפכו ללבנים שיצרו משטחים, והשלב שבו בני אדם החלו לטחון אבנים כדי ליצור משטחים לפי רצונם, בעיקר מהחומר שאנחנו מכנים בטון. אנחנו כבר מצאנו דרך לעשות מעצים את מה שהטכנולוגיה עשתה עם סלטים ובטון, ויש לנו דרך שתאפשר, בעזרת מחשוב ביולוגי, לגדל עצים סינתטיים לפי תבנית שאנו מכתיבים. אנחנו רוצים שתהיה לנו אפשרות לגדל כיסאות, וגם בתים. יותר מזה אני לא יכול לומר לך, אבל אני חושב שאנחנו יכולים לעשות את זה".

 

בטל שלח
    לכל התגובות
    x