دوران شگفتی‌های ژنتیک

بگذارید با رُوی آمارا آغاز کنم. روی می‌گوید که در بارهبیشتر فناوری‌های جدید و اثر‌گذاری‌هایشان غلو شده است، و بعدا در دراز مدتآن‌ها را دست کم گرفته‌ایم چون به آن‌ها عادت کرده‌ایم. این روز‌ها واقعاً دوران معجزه و شگفتی است. آن ترانه زیبا از پاول سیمون را بیاد داری؟ دو بیت در آن بود. آن زمان به چه چیزی معجزه می‌گفتند؟ کند کردن چیز‌ها -- سرعت آهسته -- و مکالمه از راه دور. البته که، عادت داشتیتا اپراتور‌ها وسط مکالمه بیایند و بگویند، «مکالمه راه دور،می‌خواهی که قطع کنی؟» و حالا اصلاً به تماسبا اطراف دنیا فکر نمی‌کنیم. خوب، ممکن است چیزی شبیه به آن در خواندن و برنامه ریزی حیات هم پیش بیاید. اما قبل از باز کردن آن، بیایید کمی در باره تلسکوپ‌ها صحبت کنیم. در آغاز در تاثیر تلسکوپ‌ها کمی اغراق شد. این یکی از مدل‌های اولیه گالیله است. فکر می‌کردند که تمامیادیان را از بین می‌برد. (خنده حضار) ما خیلی به تلسکوپ‌ها توجه نمی‌کنیم. اما، مسلم است که تلسکوپ‌هایی که ۱۰ سال پیشبکار افتادند، همانطور که شنیدید، اکر این فولکس‌واگن را به ماه ببریم، می‌توانی نور چراغ‌های روشنآن را از کره ماه ببینید. و با این قدرت تفکیک می‌توانیم تا ذرات غبار کوچکی که اطرافخورشید‌های دور شناور است را ببینیم. لحظه‌ای تصور کن که این خورشیدی استکه یک میلیارد سال نوری از ما دور است، و ذره‌ای غبار در مقابل آن می‌آید. پیدا کردن سیارات دور این گونه است. و موضوع جالب اینکه، تلسکوپ‌هاییکه الان ارسال می‌شوند اجازه می‌دهند تا یک شمع را روی ماه ببینید. و اگر به اندازه یک پلاک جدایشان کنید، می‌توانید دو شمع جداگانه رااز این فاصله ببینید. به این اندازه از توان تفکیکی نیاز دارید تا بتوانید از آن ذره غبار عکسی بگیرید وقتی که دور خورشیدش می‌گردد و بتوانید مشخصه آبی-سبز آن را ببینید. و اگر مشخصه آبی-سبز داشت، یعنی حیات در جهان معمولی است. اولین باری که یک مشخصه آبی-سبز رادر یک سیاره دور دیدید، یعنی آنجا فوتوسنتز وجود دارد، آنجا آب هست، و احتمال اینکه بتوانید تنها سیارهدیگری که فوتوسنتز داشته باشد را دیده باشید نزدیک صفر است. و این اتفاقی است که تاریخ را تغییر می‌دهد. برای تنها بودن ما در جهانقبل و بعدی وجود دارد: کشف هر قاره دیگری را فراموش کن. همینطور که به این موضوع فکر می‌کنید، اکنون ما تصویر برداری از بیشترجهان را شروع کرده‌ایم. و این دورانی از معجزه و شگفتی است. که به شکلی آن را عادی فرض کرده‌ایم. در باره حیات هم دارد اتفاق مشابهی می‌افتد. از گوشه و کنار چیز‌هاییدرباره حیات می‌شنویم. از کریسپر می‌شنویم، و از این فناوری می‌شنویم، و از این فناوری می‌شنویم، اما حرف آخر درباره حیات این استبه نظر می‌رسد که حیات کُدگذاری باشد. و حیات به شکل کد‌گذاری موضوعواقعاً مهمی است چون معنی‌اش اینکه، به همان شکلی که می‌توانید جمله بنویسید به انگلیسی یا فرانسه یا چینی، همانطور که می‌توانید یک جمله را کپی کنید، همانطور که می‌توانیدیک جمله را تصحیح کنید، همانطور که می‌توانید یک جمله را چاپ کنید، بتدریج می‌توانید همین کار رابا حیات انجام دهید. این یعنی ما شروع به فهمیدناین زبان کرده‌ایم. و این مسلما زبانی استکه این پرتقال استفاده می‌کند. این پرتقال چگونه برنامه را اجرا می‌کند؟ مثل کامپیوتر با یک و صفراین کار را نمی‌کند. روی درخت می‌نشیند، و یک روز: پلاپ! که معنی‌اش: اجرای برنامه. AATCAAG: برایم یک ریشه کوچک درست کن. TCGACC: برایم که ساقه کوچک درست کن. GAC: برایم چند برگ درست کن. AGC: برایم چند شکوفه درست کن. و بعد GCAA: برایم چند پرتقال درست کن. اگر من روی یک واژه پرداز به انگلیسیجمله‌ای را تصحیح کنم، اتفاقی که می‌افتد این است که می‌توانیداز این کلمه به کلمه دیگر بروید. اگر من چیزی را در این پرتقال تصحیح کنم با استفاده از کریسپر، GCAAC را بگذارمیا چیز دیگری که از آن شنیده‌اید، این پرتقال تبدیل می‌شود به لیمو، تبدیل می‌شود به گریپ فروت، تبدیل می‌شود به نارنگی. و اگر از هر هزار حرف یکی را تغییر دهم، تو تبدیل به آدمی می‌شویکه امروز کنارت نشسته. مواظب باش که کجا نشسته‌ای. (خنده حضار) اتفاقی که دارد می‌افتداین که واقعاً شروع آن گران است. شبیه مکالمات تلفنی راه دور. اما هزینه‌اش ۵۰ درصد سریعتراز قانون مور کم می‌شود. وِریتاس تحلیل کامل ژن۲۰۰ دلاری را دیروز اعلام کرد. پس به این ساختار‌ها نگاه می‌کنید، مهم نیست، مهم نیست، مهم نیست، و بعد هست. بگذارید نقشه‌ای از اینچیز‌ها را نشان‌تان دهم. این کشفی بزرگ است. ۲۳ عدد کروموزوم داریم. خوب. حالا بیایید از یک نوع تلسکوپاستفاده کنیم، اما بجای تلسکوپ، از میکروسکوپ برای بزرگ کردن نمونه پایین‌تری از آنکروموزوم‌ها استفاده کنیم، که کروموزوم Y است. یک سوم اندازه X است. نهفته و جهش یافته است. اما ببینید، نَر است. و وقتی به این‌ها نگاه می‌کنید، که نگاهی محیطی است در سطح تفکیک ۴۰۰ جفت پایه، و بعد با درشت نمایی ۵۵۰، بعد با درشت نمایی ۸۵۰، و هرچه بزرگتر می‌شود به تدریجشروع به تشخیص ژن‌ها می‌کنید. و بعد تا سطح پایه بزرگ می‌کنید، و می‌توانید بگویید که چه کسیسرطان خون دارد، چگونه سرطان خون گرفته‌اند، چه نوعی از سرطان خون دارند، چه چیزی، از کدام ناحیهبه کدام ناحیه جابجا شده. و بعد مثل گوگل تا نمایشخیابانی بزرگ می‌کنید. اگر سرطان روده بزرگ داشته باشیدبه این شکل است برای یک مریض کاملاً خاصبا تفکیک حرف به حرف. کاری که با این چیز‌ها می‌کنیمجمع‌آوری اطلاعات است تنها جمع‌آوری حجم زیادی از اطلاعات. این یکی از بزرگترینپایگاه‌های داده کره زمین است و سریعتر از کامپیوتریکه ذخیره‌اش کند رشد می‌کند. می‌توانید نقشه‌های خیلیعالی با این چیز‌ها بسازید. می‌خواهید در باره طاعون بدانیدو اینکه چرا شکل غده‌ای دارد و آن یکی نوع دیگری از طاعون است و آن یکی نوع دیگری از طاعون است؟ خوب، این نقشه طاعون است. بعضی‌هایش قطعا برای انسان مرگ آورند، بعضی‌ها نه. و توجه کنید، در این میان، همانطور که به پایین می‌روید، چطور با سِل مقایسه می‌شود؟ این تفاوت میان سِلو انواع مختلف طاعون است، و با این چیز‌ها می‌توانیدکلی تحقیق انجام دهید، چون می‌توانید یک نوع خیلی خاص از وبا که در هائیتی اثر گذاشته را در نظر بگیرید، و ببینید که از کدام کشور آمده، از کدام ناحیه آمده، و احتمالاً کدام سرباز آن رااز آن کشور آفریقایی به هائیتی برده. کوچک می‌کنیم. فقط درشت نمایی نیست. یکی از جالبترین نقشه‌هایی استکه تا کنون انسان بوجود آورده. کاری که آن‌ها کرده‌اند اینکهتمام اطلاعات ژنتیکی که داشته‌اند در باره تمام گونه‌ها، کنار هم گذاشته‌اند، و یک درخت زندگیدر یک صفحه درست کرده‌اند که می‌شود بزرگ و کوچکش کرد. این چیزی است که اول آمده، چطور متنوع می‌شود، چطور شاخه پیدا می‌کند، این ژنوم چقدر بزرگ است؟ روی یک صفحه. بگونه‌ای مانند جهان حیات روی زمین است، و دائما بروز و کامل می‌شود. و همینطور که به این چیز‌ها نگاه می‌کنید، تغییر واقعاً مهم این استکه زیست شناسی قدیمی معمولا ثابت بود. معمولا تعداد زیادی زیست شناسهمراه با میکروسکوپ، و ذره‌بین مشغول بررسی جانوران بودند. زیست شناسی جدید پویشگرا است. فقط به چیز‌ها نگاه نمی‌کند، چیز‌هایی می‌سازد. و این تغییر واقعاً بزرگی است چون اجازه می‌دهد تا کار‌هاییمثل این انجام دهد. می‌دانم که از دیدن این تصویرواقعاً هیجان زده‌اید. (خنده حضار) چهار سال و ۴۰ میلیون دلار خرج داشت تا بتوانیم این عکس را برداریم. (خنده حضار) و کاری که کرده‌ایم اینکه کد‌های کامل یک سلول را گرفته‌ایم -- نه یک ژن، نه دو ژن، کل ژن‌های یک سلول را بیرون آورده‌ایم -- و یک کد ژنی کاملاً جدید ساخته‌ایم، و داخل سلول تزریق کرده‌ایم، راهی پیدا کرده‌ایمتا سلول آن کد را اجرا کند و یک گونه کاملاً جدید بسازیم. این اولین نمونه حیات مصنوعی دنیا است. حالا با این چیز چه کاری باید کنیم؟ خوب، این چیز قرار است دنیا را عوض کند. بگذارید سه روند کوتاه مدت رابرایتان بیان کنم که چطور دنیا را تغییر می‌دهد. اولی این که قرار استیک انقلاب صنعتی جدید را ببینیم. و واقعاً همین منظورم است. به همان شکلی که سوئیس و آلمان و بریتانیا دنیا را با ماشین‌هایشان مثل همانیکه در لابی می‌بینید تغییر دادند، قدرت خلق کردند -- به همان شکلی که CERN دنیا را تغییر داده، با استفاده از ابزار‌های جدیدو تغییر تفکر ما نسبت به جهان -- گونه‌های برنامه پذیر حیاتهم جهان را تغییر می‌دهند چون وقتی که یک سلول رابرنامه ریزی کردید به همان شکلی که تراشه رایانه رابرنامه ریزی می‌کنید، می‌توانید تقریباً هر چیزی را بسازید. تراشه رایانه‌تان می‌تواند تصویر تولید کند، می‌تواند موسیقی تولید کند، فیلم تولید کند، می‌تواند نامه عاشقانه بنویسد، صفحه گسترده بسازد. پر است از یک‌ها و صفر‌ها. اگر بتوانید کد‌های ATCG رادر سلول‌ها جاری کنید، حالا این نرم‌افزار سخت‌افزارخودش را می‌سازد، یعنی می‌تواند به سرعت بزرگ شود. مهم نیست چه اتفاقی بیفتد، اگر تلفن همراهتان را کنار تخت بگذارید، صبح یک میلیارد تلفن همراه ندارید. اما اگر همین کار را با یکارگانیسم زنده انجام دهید، می‌توانید این چیز‌ها رادر اندازه زیاد بسازید. یکی از کار‌هایی که می‌توانیدانجام دهید شروع به تولید سوخت‌های نزدیک به کربن خنثی به شکل تجاری تا ۲۰۲۵ است، که ما با Exxon انجام می‌دهیم. اما می‌توانید زمین‌هایکشاورزی را جایگزین کنید. بجای آنکه با ۱۰۰ هکتارروغن یا پروتئین تولید کنیم، می‌توانیم در این مخازن تولید کنیم با ۱۰ یا ۱۰۰ برابر بهره‌وری در هکتار. یا می‌توانید اطلاعات را ذخیره کنید، یا می‌توانید تمام واکسن‌های جهان را در این سه مخزن تولید کنید. یا می‌توانید بیشتر اطلاعاتی که در CERNنگهداری می‌شوند را در آن‌ها ذخیره کنید. دی ان ای واقعاً وسیلهذخیره سازی قدرتمندی است. گردش دوم: شما شاهد پیشرفتزیست‌شناسی نظری خواهید بود. دانشکده‌های پزشکی از محافظه‌کار‌ترینمحل‌های روی کره زمین هستند. روشی که امروز آموزش آناتومی می‌دهندشبیه روشی است که آناتومی را ۱۰۰ سال پیش آموزش می‌دادند. «دانشجویان، خوش آمدید. این جسد شماست.» چیزی که دانشکده‌های پزشکی در آنخوب نیستند ایجاد بخش‌های جدید است، به همین خاطر این خیلی غیر عادی است. ایساک کوهین حالا بخش جدیدی رابر پایه انفورماتیک، داده، دانش در دانشکده پزشکی هاروارد ایجاد کرده. و از نگاهی دیگر، چیزی که دارد شروع می‌شود اینکه زیست شناسی به اندازه کافیاطلاعات جمع می‌کند که حالا می‌تواند مسیر فیزیک را دنبال کند، که قبلا تنها فیزیک مشاهده‌ای بود و فیزیکدانان آزمایشی، و بعد شروع به ایجاد زیست‌شناسی نظری کردند. خوب، این چیزی است که حالا می‌بینید چون پرونده‌های پزشکی بسیاری دارید، چون اطلاعات خیلی زیادی از مردم دارید: ژنوم آن‌ها را دارید، ژن‌های ویروس‌ها را دارید، ترکیب میکروب‌هایشان را دارید. و همینطور که این اطلاعات جمع می‌شوند، حالا می‌توانید پیش‌بینی کنید. سومین چیزی که اتفاق می‌افتداینکه این‌ها حالا به مصرف کننده می‌رسد. پس شما هم می‌توانیدتوالی ژنی‌تان را داشته باشید. و این ابتدای شرکت‌هایی مثل 23andMe است، و شرکت‌هایی مثل 23andMe برای شما اطلاعات بیشتر و بیشتری فراهم می‌کنند، نه فقط در باره خویشاوندانتان، بلکه درباره شما و بدنتان، و در حال مقایسه چیز‌هاست، و چیز‌ها را در طول زمان مقایسه می‌کند، و این‌ها بانک‌های اطلاعاتیخیلی بزرگی خواهند شد. اما این آغاز تاثیر گذاری بر کار‌هایی دیگر به شیوه‌ای کاملاً غیر منتظره است. معمولا، وقتی چیزی را تبلیغ می‌کنینمی‌خواهی که مصرف کننده آن را به دستشویی ببردو رویش ادرار کند. البته، مسلما غیر از IKEA. چون وقتی این را از مجله جداو رویش ادرار کنید، اگر باردار باشید رنگش آبی می‌شود. (خنده حضار) و برای تخت بچه به شما تخفیف می‌دهند. (خنده حضار) درست؟ این یعنیقدرت بخشی به مصرف کننده، و این از حوزه زیست‌فناوری خارج می‌شود، واقعاً منظورم همین است. ما حالا در شرکت «سینتتیک جنومیکس»شروع به تولید چاپگر‌های رومیزی کرده‌ایم که اجازه می‌دهد تا سلولی را طراحی کنید، و سلول را چاپ کنید، و برنامه را در سلول اجرا کنید. حالا می‌توانیم واکسن چاپ کنیم درهمان زمان، وقتی هواپیما بلند می‌شود قبل از آنکه فرود آید. امسال ۷۸ عدد از ایندستگاه‌ها را ارسال می‌کنیم. این زیست شناسی نظری نیست. این زیست شناسی چاپی است. بگذارید درباره دو روند طولانی مدت صحبت کنم که در مدتی طولانی‌تربرایتان پیش خواهد آمد. اولی اینکه ما مشغولطراحی مجدد گونه‌ها هستیم. و شما این را شنیده‌اید، نه؟ ما درخت‌ها را طراحی می‌کنیم. ما گل‌ها را طراحی می‌کنیم. ما ماست را طراحی می‌کنیم، پنیر، هرچیزی که بخواهید. و آن، البته، این سوال را پیش می‌آورد: کِی و چطور باید انسان رادوباره طراحی کنیم؟ و خیلی‌‌ها فکر می‌کنند که، «اوه، نه، ماهیچوقت نمی‌خواهیم انسان را طراحی کنیم.» مگر اینکه، البته کودک شماژن هانتینگتون داشته باشد و محکوم به مردن باشد. یا، غیر از اینکه شما ژنسرطان پستان را انتقال می‌دهید، در هر صورت، نمی‌خواهیدکه فقط خودتان را دوباره طراحی کنید، می‌خواهید که بچه‌هایتانو بچه‌های آن‌ها را هم دوباره طراحی کنید. و این‌ها بحث‌هایی پیچیده هستندکه همین حالا در جریان است. یک مثال موجود را برایتان می‌آورم. یکی از مباحثاتی که امروزدر آکادمی ملی در جریان است این که شما می‌توانید ژنمولدی را در پشه‌ها قرار دهید که تمامی پشه‌های ناقل مالاریا را بکشید. بعضی‌ها می‌گویند، «این روی محیط تاثیر بیشاز حدی خواهد گذاشت، نکنید.» دیگران می‌گویند، «این یکی از چیز‌هایی استکه میلیون‌ها انسان را سالانه می‌کشد. تو که هستی که بگویی مننمی‌توانم کودکان کشورم را نجات دهم؟» چرا این بحث اینقدر پیچیده است؟ چون اگر بگذاری این اتفاق در برزیل بیفتد یا در جنوب فلوریدا -- پشه‌ها به دیوار احترامی نمی‌گذارند. تصمیمی برای تمام جهان گرفته‌ای وقتی که یک مولد ژنی را رها کنی. این انسان ارزنده برندهجایزه نوبل شده است، و پس از بردن جایزه نوبل، نگران این است که حیات در سیاره‌اش چگونه آغاز شده است و احتمال اینکه در محل‌هایدیگر هم باشد چقدر است؟ کاری که می‌کند این است کهپیش فارغ التحصیل‌ها می‌رود و به فارغ التحصیل‌هایش می‌گوید، «برایم حیات را بسازید اما از هیچ مادهشیمیایی یا ابزار جدیدی استفاده نکنید. چیز‌هایی که سه میلیارد سالپیش اینجا بوده‌اند را برایم بسازید. از لیزر نمی‌شود استفاده کنید.از این نمی‌توانید. از آن نمی‌توانید.» نمونه‌ای از چیزی که سه هفتهپیش ساخته بود را به من داد. چه ساخته است؟ اساسا چیزی شبیه به حباب صابونیکه از لیپید ساخته شده. او ماده اولیه RNA را ساخته. او ماده اولیه RNA را ساختهکه جذب سلول می‌شود و بعد سلول را وادار به تقسیم کرده است. ممکن است هنوز آنقدر جلو نرفته باشیم -- فرض کن ده، شاید هم بیست سال دیگر -- که حیات را از بنیان از مجموعه‌های پروتو-سلولی تولید کنیم. روند طولانی مدت دوم: ما در دوران دیجیتالزندگی کرده‌ایم و می‌کنیم -- ما شروع کرده‌ایم تا در دوران ژنوم‌ها و زیست‌شناسی و کریسپرو زیست‌شناسی مصنوعی زندگی کنیم -- و تمام این‌ها در حالترکیب شدن با دوران مغز است. ما به نقطه‌ای می‌رسیم که می‌توانیم بیشتراجزاء بدن‌مان را بسازیم، به همان شکلی که اگر استخوانی را شکستییا پوستت را سوزاندی، دوباره می‌روید. در حال یاد گرفتن این هستیم کهچطور نای را دوباره برویانیم یا چطور مثانه‌مان را دوباره برویانیم. هر دو این‌ها در انسان‌ها پیوند شده‌اند. تونی آتالا روی ۳۲ عضو مختلف کار می‌کند. اما هسته آن اینطور خواهد بود، چون این تو هستی و مابقی بسته بندی است. هیچکس فراتر از۱۲۰، ۱۳۰، ۱۴۰ عمر نخواهد کرد مگر آنکه این را حل کنیم. و این جالبترین چالش است. این مرز بعدی است، همراه با: «حیات در جهان چقدر عمومیت دارد؟» «ما از کجا آمده‌ایم؟» و سوالاتی مانند آن. بگذارید این را با سخنیساختگی از انشتین پایان دهم. [می‌توانید طوری زندگی کنیدانگار همه چیز جادویی است، یا گونه‌ای زندگی کنید انگارهیچ چیز جادویی نیست.] انتخاب با شماست. می‌توانید روی بد‌ی‌ها متمرکز شوید، روی ترسناک‌ها متمرکز شوید، و مسلما کلی چیز‌های ترسناک آنجاست. اما ۱۰ درصد از مغزت را برایاینکار استفاده کن، یا شاید ۲۰ درصد، شاید هم ۳۰ درصد. اما فقط بخاطر داشته باش، ما واقعاً در دورانمعجزه و شگفتی زندگی می‌کنیم. خوش اقبالیم که امروز زندگی می‌کنیم. خوش اقبالیم که این چیز‌ها را می‌بینیم. خوش اقبالیم که با چنین افرادی مرتبطیم که همه چیز‌های این اتاق را ساخته‌اند. پس از همه شما متشکرم، برای همه کار‌های که می‌کنید. (تشویق حضار)