שלב ראשון ביצירת "חיים אי-אורגניים"

המדען Lee Cronin, פרופסור לכימיה באוניברסיטת גלזגו, סקוטלנד, וצוות המחקר שלו, הדגימו דרך חדשה להכנת תאים-כימיים-אי-אורגניים המכונים בשם הלועזי iCHELLs

תא מלאכותי אי אורגני. איורף לי קרונין, אוניברסיטת גלזגו
תא מלאכותי אי אורגני. איורף לי קרונין, אוניברסיטת גלזגו

דר. משה נחמני
מדענים מאוניברסיטת גלזגו, סקוטלנד, טוענים כי הם הצליחו לבצע את השלבים הראשונים ביצירת "חיים" מתוך כימיקלים אי-אורגניים, פיתוח שיוכל להגדיר תחום חדש לחלוטין של "ביולוגיה אי-אורגנית".

המדען Lee Cronin, פרופסור לכימיה באוניברסיטת גלזגו, סקוטלנד, וצוות המחקר שלו, הדגימו דרך חדשה להכנת תאים-כימיים-אי-אורגניים המכונים בשם הלועזי iCHELLs.

מסביר החוקר הראשי: "כל הפרטים החיים על פני כדור הארץ מבוססים על ביולוגיה אורגנית (כלומר, פחמן המופיע באבני הבניין הבסיסיים כגון חומצות אמינו, נוקליאוטידים, סוכרים וכדומה), אולם העולם האי-אורגני נחשב כחסר-חיים. "מה שאנו מנסים לעשות זה ליצור תאים אי-אורגניים מתפתחים, המשכפלים את עצמם כך שיהפכו בסופו של דבר לחיים. אפשר לכנות זאת ביולוגיה אי-אורגנית."

ניתן לבנות מתחמים נבדלים בתוככי התאים על ידי יצירת קרומיות פנימיות המאפשרות בקרה על המעבר של חומרים ואנרגיה דרכן – כלומר, ניתן לבודד מספר תהליכים כימיים בתוך אותו התא – בדיוק כמו בתאים ביולוגיים.

החוקרים טוענים כי התאים, המסוגלים לאחסן גם חשמל, יוכלו לשמש פוטנציאלית בסוגים שונים של יישומים בתחומי הרפואה, כחיישנים או לשם תיחום של תגובות כימיות. מחקר זה הינו חלק ממיזם של החוקר הראשי שמטרתו להוכיח כי תרכובות כימיות אי-אורגניות מסוגלות לשכפל את עצמן ולהתפתח – בדיוק כפי שעושים תאים ביולוגיים אורגניים (מבוססי-פחמן).

"המטרה הגדולה הינה לבנות תאים כימיים מורכבים בעלי תכונות דמויות-חיים שיוכלו לסייע בידנו בהבנת הופעתם של החיים וכן להשתמש בגישה זו על מנת להגדיר טכנולוגיה חדשה לחלוטין המבוססת על התפתחות בעולם החומרים – סוג של טכנולוגיה אי-אורגנית חייה.

"חיידק הוא בעצם אורגניזם חד-תאי המורכב מכימיקלים אורגניים, ובאופן דומה מדוע לא נוכל לייצר מיקרו-אורגניזמים מכימיקלים אי-אורגניים ולאפשר להם להתפתח?

"אם הגישה שלנו תצליח, הדבר יעניק לנו תובנות מופלאות בנוגע להתפתחות ויוכיח לנו כי יש מעבר לתהליכים ביולוגיים בלבד. בנוסף, נוכל להוכיח כי חיים שאינם מבוססי-פחמן יכולים להתקיים והדבר יגדיר מחדש את התפיסות שלנו בנוגע לעיצוב ותכנון מבנים כימיים."

הרצאת החוקר בנוגע למחקרו
הידיעה על המחקר

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

28 תגובות

  1. עומרי:
    הרי בעצמי הראיתי שהיא אפשרית ורק טענתי שאינה סבירה – אז למה אתה מוצא לנכון להראות שהיא אפשרית ולעשות זאת על ידי הצגת דרך שהיא עוד פחות סבירה מן הדרך שהצגתי?
    (אני באמת משוכנע שהיא הרבה הרבה פחות סבירה אבל נראה לי ש"הנדסת בעלי חיים בלתי סבירים" אינה נושא הדיון כאן ולכן אמנע מפירוט הסיבות למחשבתי זו).

  2. למיכאל:
    ניראה לי שהיווצרות גלגל דווקא כן אפשרית בתנאי כדור הארץ.
    אני מצטט אותך:
    "בעיקרון – אפשר לפתח חלקי גוף שמנותקים מאחרים – אחת הדרכים היא פיתוח גוף שכל חלקיו מחוברים ואחר כך הפרדת חלקים באמצעות מוות מתוכנן של תאים (מוות מתוכנן של תאים שותף גם להיווצרות גופנו).
    כמובן שהתוצאה היא עדיין בעייתית כי אחת מן השתיים – או שהגלגל צריך להיות עשוי מחומר קשיח שלא יתבלה במהלך החיים – או שצריך להיות בו מטבוליזם שלם (במונחים הקיימים – של תזונה, מערכת חיסון, מערכת תיקון עצמי ומערכת הזרמת דם) שהוא נפרד מן המערכת של שאר הגוף."
    אתה אומר שהמערכת חייבת להיותץ נפרדת משאר הגוף, אבל למעשה היא יכולה להיות דומה מאוד למערכת שיניי הכריש.
    הגלגלים יכולים להיווצר כל פעם מחדש, ולהחליף גלגלים שקיימים.

    אבל באמת שלדעתי זה מיותר לשאול למה דברים התפתחו באופן אחד, ולא באופן אחר, כי אי אפשר לדעת את כל הנסיבות שגרמו לדבר לקרות איך שהוא.

    אתם שואלים פה שאלות של "למה לא נוצרו פה יצורים עם 10 רגליים ו8 כנפיים?".
    זה פשוט לא קרה, כי זה פשוט לא קרה.

    יש יצורים שמנצלים חלקית חומרים לא אורגניים, אז למה צריך יצורים שבנויים לגמריי מחומרים אלו?

  3. דוד:
    אינני רואה את הקשר בין דבריך לדברי.
    לא אמרתי דבר על תכולת הפחמן של המשכפל הראשון.
    עוד בתשובתי ליהודה אמרתי שכדי לדון בנושא צריך לדעת יותר פרטים על הניסוי (כמו איזה חומרים משתתפים בו) וזו נשארת עמדתי.
    שאר הדיון הוא על ספקולציות ביחס לדברים לא ידועים.

    חוקי האבולוציה לא היו שונים מעולם כי אלה חוקים מתמטיים שמאפשרים גם לתוכנה לעבור אבולוציה.

  4. למיכאל
    לא הבנתי את תגובתך למרום גולן
    מדוע לא יכול להיות שהמשכפל הראשון היה ללא פחמן,והפחמן התווסף בשלב מאוחר יותר?כ"מוטציה מוצלחת" ..
    למשכפל הראשון לא היתה בכלל תחרות.
    אפשר להניח שחוקי האבולוציה היו שונים בהתחלה?

  5. ר.ח:
    מכיוון שנושא הגלגל הועלה על ידיך לא מצאתי לנכון להזכיר את השוטון (כי היה ברור לי שידוע לך על השוטון ובכל זאת אמרת שאין גלגלים). הבנתי שאתה מתכוון לרב תאיים והסברתי מדוע הדבר לא סביר שם.

    לגבי חומרים שאינם בשימוש – אינני יודע אם יש או אין לכל חומר מי שניזון ממנו ואני נוטה להניח שבכל מקרה מטבוליזם שונה לחלוטין מונע תחרות עזה. למעשה, דומני שאפילו בחומרים אורגניים מסוימים נעדר השימוש ברכיבים בעלי כיראליות הפוכה (ובוודאי שאין תחרות עליהם). לדעתי, במקרה זה, האפשרות של מורכבות בלתי פריקה (בתנאי כדור הארץ) יותר סבירה.
    (הוספתי את הביטוי "בתנאי כדור הארץ" כיוון שאפשר לתאר מצבים שבהם חומר מסוים הדרוש לחיים אלה קיים בכדור הארץ אבל איננו נמצא בו בריכוז גבוה מספיק כדי לתמוך בהתפתחות חיים המבוססים עליו והיכולת לבסס עליו חיים בכדור הארץ מותנית בגורם תבוני שירכז את החומרים הדרושים ויצור סביבה מלאכותית שתאפשר את אותם חיים)

  6. לכל מי שהגיב על גלגלים,
    .
    היכולת לייצר גלגלים קיימת בטבע. שוטון החיידק הוא גלגל לכל דבר עם ציר ומנוע. למרות זאת, זהו מקרה ייחודי והטבע משום מה הלך לכיוון של תנועה ע"י גפיים ולא גלגלים. אותו דבר לגבי תנועה סילונית, יש בטבע מספר מקרים כמו למשל הדיונונים אולם זו לא צורת התנועה השלטת. "למה" היא שאלה מאד בעייתית וקשה לתשובה.
    אותו דבר לגבי ה"למה" לא נוצרו יצורים כמתואר במאמר.
    בכל זאת, הסבר אפשרי הוא שלמעט מספר מתכות אצילות וכמה חומרים נוספים, אין משאב על כדור הארץ שאיזו צורת חיים לא משתמשת לכן קשה לדמיין צורת חיים שלא מתחרה עם אף אחד על אף משאב. בהנחה שצורות החיים האורגניות יותר מוצלחות לא היה סיכוי לצורות חיים לא אורגניות לשרוד.

  7. מירום גולן ור.ח:
    את הטיעון של היכחדות במירוץ האבולוציוני העליתי כאן בעבר ביחס לצורות חיים אחרות (למיטב ידיעתי הייתי הראשון שאי פעם העלה טיעון זה במקום כלשהו, אבל אינני יודע זאת בוודאות אלא רק שמום שלא קראתי טענה כזו בשום מקום).
    עם זאת, אני חושב שבמקרה שלפנינו ההסבר הזה לא מספק כי התחרות בין בעלי החיים השונים היא בסופו של דבר על החומרים המרכיבים אותם ואם ה"יצורים" הנדונים כאן אינם עשויים מחומרים אורגניים יכול להיות שבכלל אין תחרות על משאבים בינם לבין האורגניזמים המוכרים לנו.

  8. אסף:
    חשבתי בעבר על הנושא והגעתי למספר מסקנות:
    בעיקרון – אפשר לפתח חלקי גוף שמנותקים מאחרים – אחת הדרכים היא פיתוח גוף שכל חלקיו מחוברים ואחר כך הפרדת חלקים באמצעות מוות מתוכנן של תאים (מוות מתוכנן של תאים שותף גם להיווצרות גופנו).
    כמובן שהתוצאה היא עדיין בעייתית כי אחת מן השתיים – או שהגלגל צריך להיות עשוי מחומר קשיח שלא יתבלה במהלך החיים – או שצריך להיות בו מטבוליזם שלם (במונחים הקיימים – של תזונה, מערכת חיסון, מערכת תיקון עצמי ומערכת הזרמת דם) שהוא נפרד מן המערכת של שאר הגוף.
    זה אכן מסובך ולא סביר שיקרה.

    לאנונימי שדיבר על כבישים:
    גם דבריך נכונים אבל אינם יכולים להיאמר באופן כה נחרץ.
    למשל, כמו שאנחנו יודעים – יש גם רכבי שטח שאינם זקוקים לכבישים.

    אני חוזר ומדגיש – אני חושב ששני ההסברים נכונים אבל לא בגלל שהם מייצגים חוסר אפשרות אלא רק בגלל שהם מיצגים חוסר סבירות.

  9. יהודה,
    יכול להיות שחיים כאלה אכן התקיימו בשלב מוקדם של האבולוציה אך פשוט לא שרדו את המירוץ האבולוציוני. באותה מידה יכולנו לתהות מדוע אין עמנו ניאנדרטלים היום, ולהסיק מכפ שקיומם לא היה אפשרי. אילו אכן צורות חיים כאלה התקיימו בראשית החיים בפלנטה שלנו, הן לא היו משאירות היום זכר.

  10. יהודה:
    כדי לענות על שאלתך (ולטעמי – אפילו כדי לשאול אותה) צריך לדעת יותר פרטים על הניסוי שנעשה.
    אחת התשובות האפשריות היא זו שבאמצעותה נאבקים הבריאתנים באבולוציה – בעיה של מורכבות בלתי פריקה.
    יכול להיות שאין דרך המובילה את חומרי הגלם בתהליך אבולוציוני שבו כל שלב מקנה יתרון על קודמו עד לשלב שבו נוצרים התאים המלאכותיים שנוצרו בניסוי, בשעה שלגבי החומרים האורגניים קיימת דרך כזו.

  11. יהודה, אני ההוכחה לכך שגם דברים שלא יכלו להיווצר נוצרו.
    בכל מקרה עדיין לא ראיתי שנוצר חיידק עם כנפיים של עוף.

  12. נקודה יקרה
    תראה איך אחרי מיליארדי שנות אבולוציה אפילו אתה נוצרת, נקודה מאוד מיוחדת!
    ולמשתמש האנונימי אני חייב להגיד לך שאתה טועה בנוגע לכבישים, כי עובדה שנוצרו יצורים מעופפים אפילו שלא היו שדות תעופה!
    (:))
    שבוע טוב
    סבדרמיש יהודה

  13. יהודה, אתה מניח בשאלה שלך שכל דבר שהיה יכול לקרות קרה במסגרת האבולוציה… :\
    אין יותר מה להוסיף.

  14. למיKהל ואחרים
    חזרתי למאמר וקראתי אותו שוב בעיוןן. הפריע לי המשפט היסודי הבא:-
    "חיידק הוא בעצם אורגניזם חד-תאי המורכב מכימיקלים אורגניים, ובאופן דומה מדוע לא נוכל לייצר מיקרו-אורגניזמים מכימיקלים אי-אורגניים ולאפשר להם להתפתח?". סוף ציטוט.
    ואז אני שואל את השאלה הבאה:- אז למה אם כן חידק אי אורגני כנ"ל לא התפתח כאן בכדור הארץ??
    הרי חומרים לא היו חסרים בכדור הארץ הקדום וזמן יש מספיק והותר ואם יש גם אבולוציה אז חידק אי אורגני היה אמור כבר להיווצר אבל לא כך הדבר.
    לכן משהו לא מסתדר כאן, ואינני יודע מהו.
    מצד שני הרי אני מכיר את עצמי וכניראה גם מיכEל מכיר ואני מסכים שיכולים להיות חיים לאו דוקא כדוגמת החיים בכדור הארץ, אז שוב נישאלת השאלה הקשה
    למה צורות חיים כאלה לא נוצרו על פני כדור הארץ??
    האם יתכן שצורת החיים הפחמניים שלנו מנעה היווצרות חיים מסוג אחר?
    האם ניתן להשוות זאת עם דוגמת החיים הוירטואליים שהביא מיHאל שיש בהם אפילו אבולוציה?, אז למה לה אני מסכים שהיא יכולה להתקיים, וכאן, במקרה של החיידק האי אורגני אני מראש פוסל אותו?
    וכל אחד מהדברים האלה אני עושה באמונה שלמה אף על פי שניראה כאילו שהדברים עומדים בסתירה!
    ממה אני אצטרך להיסוג? מדעתי על החידק האי אורגני?, מדעתי על אפשרות לחיים שונים מאלו הקיימים בכדור הארץ? או שפיקששתי משהו.
    זה ניראה כאילו יש לי כאן בעיה במערכת קוונטית שהתשובה מתאימה את עצמה לשאלה אותה אני שואל.
    מה חושב מיכהל?, ר,ח, ?, אחרים? אשמח לשמוע
    אבל נא להגיב בעדינות ובנימוס אפילו אם אני טועה בגדול (:))
    יום טוב
    סבדרמיש יהודה

  15. למיKהל ואחרים
    חזרתי למאמר וקראתי אותו שוב בעיוןן. הפריע לי המשפט היסודי הבא:-
    "חיידק הוא בעצם אורגניזם חד-תאי המורכב מכימיקלים אורגניים, ובאופן דומה מדוע לא נוכל לייצר מיקרו-אורגניזמים מכימיקלים אי-אורגניים ולאפשר להם להתפתח?". סוף ציטוט.
    ואז אני שואל את השאלה הבאה:- אז למה אם כן חידק אי אורגני כנ"ל לא התפתח כאן בכדור הארץ??
    הרי חומרים לא היו חסרים בכדור הארץ הקדום וזמן יש מספיק והותר ואם יש גם אבולוציה אז חידק אי אורגני היה אמור כבר להיווצר אבל לא כך הדבר.
    לכן משהו לא מסתדר כאן, ואינני יודע מהו.
    מצד שני הרי אני מכיר את עצמי וכניראה גם מיכאל מכיר ואני מסכים שיכולים להיות חיים לאו דוקא כדוגמת החיים בכדור הארץ, אז שוב נישאלת השאלה הקשה
    למה צורות חיים כאלה לא נוצרו על פני כדור הארץ??
    האם יתכן שצורת החיים הפחמניים שלנו מנעה היווצרות חיים מסוג אחר?
    האם ניתן להשוות זאת עם דוגמת החיים הוירטואליים שהביא מיכאל שיש בהם אפילו אבולוציה?, אז למה לה אני מסכים שהיא יכולה להתקיים, וכאן, במקרה של החיידק האי אורגני אני מראש פוסל אותו?
    וכל אחד מהדברים האלה אני עושה באמונה שלמה אף על פי שניראה כאילו שהדברים עומדים בסתירה!
    ממה אני אצטרך להיסוג? מדעתי על החידק האי אורגני?, מדעתי על אפשרות לחיים שונים מאלו הקיימים בכדור הארץ? או שפיקששתי משהו.
    זה ניראה כאילו יש לי כאן בעיה במערכת קוונטית שהתשובה מתאימה את עצמה לשאלה אותה אני שואל.
    מה חושב מיכהל?, ר,ח, ?, אחרים? אשמח לשמוע
    אבל נא להגיב בעדינות ובנימוס אפילו אם אני טועה בגדול (:))
    יום טוב
    סבדרמיש יהודה

  16. למעשה בטבע כבר קיימים גלגלים. או לפחות מנגנון תנועה סיבובי שרק נותר להצמיד לו גלגל. atp synthase למשל.

  17. לא יודע מה הם מבלבלים את המוח.
    כשאני לוחץ CTRL+C ואח"כ CTRL+V אני רואה במסך תוצאה של שכפול…
    בעצם, במקלדת יש פחמן, אז כל הטיעון שלי נופל…

  18. קשה להאמין שיצורים חיים יכולים לגדל גלגלים.
    כדי להשתמש בגלגל צריך ציר שאינו מחובר לגוף הגלגל. איך יצור חי יכול לגדל את הגלגל אם הוא לא מחובר לגוף שלו.

  19. למ*Hאל
    חייב להודות שנתת לי חומר למחשבה ,
    אחשוב ואענה.
    יום טוב
    סבדרמיש יהודה

  20. יהודה:
    אבולוציה קיימת אפילו בתוכנות מחשב.
    גם תוכנות מחשב לא נוצרו מעצמן על כדור הארץ.
    אבולוציה היא תהליך מוגדר המציית לחוקי ההסתברות וממש לא חשוב לו איך הוא התחיל.
    כנראה שהסוג הזה של חיים לא יכול היה להתפתח מאליו על כדור הארץ אבל זה לא אומר שאלה אינם חיים (שלא לדבר על כך שאבולוציה בכלל אינה נחוצה להגדרת החיים – הרי גם אילו יצרו אותך באופן סינטטי ולא היית תוצר של אבולוציה – היית חי)

  21. יהודה:
    ואני דווקא ציפיתי שתיקח את הידיעה הזאת לכוון יותר אופייני לך ותטען שזה מראה שחיפוש חיים בחלל לא חייב להתבסס על חיפוש ההשלכות של הכימיה האורגנית והתנאים המאפשרים אותה (כמו מים, טווח טמפרטורות, חומרים מסוימים וכדומה) – דבר שהוא נכון בפני עצמו אבל אין לו כל משמעות מעשית כל עוד איננו מכירים חיים לא אורגניים ולכן איננו יודעים כיצד לחפש את השפעותיהם או את התנאים המאפשרים אותם.

  22. לר.ח.
    1. אם הייתה אבולוציה בחיים/ מכונות מהסוג הזה, אז וודאי שהיינו רואים גם חיים מהסוג שמופיע במאמר בכדור הארץ. אבל, מכיוון שאנו לא רואים חיים מהסוג הזה בכדור הארץ. לכן אין לנו כאן אבולוציה ולכן אלו "סתם" מכונות.
    הן כמובן מכונות מאוד משוכללות אך לא יצורים חיים.
    2. יצורים עם גלגלים לא נוצרו במהלך האבולוציה כי העדפה הייתה לכיוון של תעופה ויצורים "העדיפו" להתפתח בכיוון של כנפיים במקום גלגלים. אבל לא לשכוח שתכונת סיבוב (חלקי) ניתנה לאברים מסוימים בגוף כגון עיניים.
    מסכים אתך שהעולם שונה מאותו עולם ראשוני בו נוצרו חיים לראשונה. אחד השינויים החשובים הוא שיש בו כבר חיים. ולכן, ולו רק מהסיבה שיש כבר חיים כיום, יצורים חדשים לא יתפתחו כבעבר, אם בכלל.
    3. במילים "סתם ננו מכונה" התכוונתי שאין מדובר בייצור חי. אני לא יודע מה זה ייצור חי אבל אני יודע מה זה לא ייצור חי! הננו מכונות האלה הם לא יצורים חיים. הם בס"ה מכונות משוכללות!
    יום טוב
    סבדרמיש יהודה

  23. יהודה,

    כל הכבוד! הודעה כה קצרה ופסקנית המעוררת כל כך הרבה תמיהות.

    1) למה שלא תהיה אבולוציה בתאים כאלה? אם הם ישתכפלו בצורה לא מדוייקת וייתחרו על משאבים מוגבלים או שתופעל כנגדם סלקציה, תהיה גם תהייה.

    2) למה הם לא נוצרו במהלך האבולוציה? למה יצורים עם גלגלים לא נוצרו במהלך האבולוציה? למה היא שאלה לא כל כך לגיטימית שבדרך כלל קשה מאד לענות עליה. בכל מקרה למה אין היום יצירה ספונטנית של מולקולות משתכפלות חדשות נובע כנראה מכך שהעולם רווי בחיים שמנצלים כל מה שניתן כך שלאיזה מוליקולה שברירית חדשה אין שום סיכוי היום.

    3) מה זה "סתם ננו מכונות מתוחכמות ולא יותר.רחוק מהמושג של חיים."? האם חיידק הוא לא סתם נאנו מכונה מתוחכמת? ואם כן האם הוא חי? מה ההגדרה שלך לחיים?

  24. קשה לי להאמין שזה אפשרי שהרי מיליארדי שנות אבולוציה היו אמורים לפתח גם חיים מהסוג הזה
    או שאולי אבולוציה לא תהיה קיימת ביצורים הנ"ל?, במקרה כזה הרי יהיה מדובר על סתם ננו מכונות מתוחכמות ולא יותר.רחוק מהמושג של חיים.
    שנה טובה
    סבדרמיש יהודה

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן