از خون تا مغز و همبرگر: همه چیز در آزمایشگاه تولید خواهد شد! (+عکس)

موبنا – مدتهاست که در داستان های علمی تخیلی ایده دستگاهی که می تواند هر نوع شی قابل تصوری را تولید کند، ارائه شده است. ممکن است با معرفی یک دستگاه واحد با چنین توانایی فاصله بسیار زیادی داشته باشیم، اما از تولید برخی موارد دلخواه خود در شرایط آزمایشگاهی چندان دور نیستیم.

 

در حال حاضر، پرورش حیوانات برای استفاده از گوشت و لبنیات آنها رایج است، درختان جنگل ها برای استفاده از چوبشان قطع می شوند، پیوند اعضا صورت می گیرد و زمین را برای یافتن الماس حفر می کنیم. اما چه می شود اگر همه این موارد و بسیاری دیگر در آزمایشگاه قابل رشد و تولید باشند؟

گوشت

بخش قابل توجهی از زمین های کشاورزی و دامپروری کره زمین برای تولید گوشت مورد استفاده قرار می گیرند. چند دهه است که پژوهشگران روی جایگزین های آزمایشگاهی گوشت متمرکز شده اند و طی چند سال اخیر این فناوری های نوآورانه به حضور روی قفسه فروشگاه ها نزدیک و نزدیک‌تر شده اند.

ایجاد چیزی شبیه به گوشت برای نخستین بار بیش از یک دهه پیش مورد توجه قرار گرفت، اما مسائل متعددی توسعه این فناوری را کند کرد. رشد تکه های کوچک گوشت از سلول ها در آزمایشگاه ممکن است یک چیز باشد، اما ایجاد ساختارهایی پیچیده مانند استیک ها تا همین اواخر چالش برانگیز بوده است.

لبنیات

روند تولید بستنی، کره و پنیر همگی با شیر، اغلب شیر گاو، آغاز می شود. در کنار چربی ها، ویتامین ها، مواد معدنی و آب، یک جفت پروتئین کلیدی یعنی وی و کازئین برای تولید شیر نیاز است.

برای تولید شیری غیرحیوانی و تقریبا شبیه به شیر گاو، چندین شرکت زیست‌فناوری روش های جدیدی را برای تولید این پروتئین های کلیدی شیر ارائه کرده اند. شرکت پرفکت دی (Perfect Day) یکی از شناخته شده‌ترین نمونه ها در این زمینه است که از قارچ های مهندسی شده برای تولید این پروتئین ها استفاده می کند. ایمجین‌دایری (Imagindairy) شرکت دیگری است که روی تولید لبنیات با شیر غیرحیوانی کار می کند و از مخمر زیست مهندسی شده برای این کار استفاده می کند.

پرفکت دی همکاری با شرکت های غذایی برای تولید محصولات لبنی فاقد شیر حیوان با استفاده از پروتئین های شیر تولید شده در آزمایشگاه را آغاز کرده است. هدف نخست تولید بستنی است و در حال حاضر چندین محصول در قفسه فروشگاه های آمریکا عرضه شده اند.

الماس

الماس ها از کربن خالص شکل می گیرند. آنها نتیجه میلیون ها سال فشار و دمای بالا در اعماق زمین هستند. اما بیش از نیم قرن است که دانشمندان قادر به ایجاد الماس ها در شرایط آزمایشگاهی شده اند.

پیشرفت های فناوری و تولیدی ساخت الماس های آزمایشگاهی را ارزان‌تر کرده اند، در شرایطی که نگرانی های زیست محیطی و اخلاقی نیز موجب شده تا بسیاری از صنعت مشکل‌ساز معدن کاوی الماس دوری کنند.

د بیرز (De Beers) یکی از نام های شناخته شده دنیای جواهر فروشی در سال 2018 اعلام کرد که خط تولید جواهرات الماس آزمایشگاهی را راه اندازی کرده است. همچنین، شرکت پاندورا یکی دیگر از نام های شناخته شده در بازار جواهرات در سال 2021 اعلام کرد که دیگر الماس های استخراج شده از معدن را به فروش نخواهد رساند.

چوب

از کاغد تا ساخت و ساز و گرمایش، چوب همچنان یک منبع اصلی برای بیشتر فعالیت های روزمره است. اما آیا امکان رشد چوب در آزمایشگاه وجود دارد؟ پروژه ای جدید به رهبری دانجشوی دکترا در دانشگاه ام‌آی‌تی نشان می دهد که این امکان وجود دارد.

دانشمندان روشی را برای تبدیل سلول های گیاهی زنده که در محیط آزمایشگاهی پرورش داده شده به ساختارهای چوب مانند توسعه داده اند. در همین راستا، از دو هورمون گیاهی خاص برای تحریک سلول ها و تولید لیگنین، پلیمری ارگانیک که موجب سختی چوب می شود، استفاده می شود.

سپس، یک ماتریس ژلی برای هدایت شکل رشد سلولی استفاده می شود. ویژگی های ساختاری مواد شبیه به چوب را می توان با تغییر سطوح هورمون های گیاهی که تولید لیگنین را تنظیم می کنند، کنترل کرد.

این فناوری هنوز در ابتدای راه خود قرار دارد اما موضوعی عملی به نظر می رسد. ممکن است در آینده از این تکنیک برای رشد ساختارهای چوب مانند به هر شکل دلخواه مانند یک میز، صندلی، درب و غیره استفاده شود.

خون

پیشرفت های چند دهه گذشته به دانشمندان در تبدیل سلول های بنیادی به انواع مختلفی از سلول های بالغ کمک کرده است. اما تولید سلول های خونی در آزمایشگاه کمی چالش برانگیزتر بوده است.

با این وجود، پیشرفت های اخیر در حال تغییر بازی هستند. در سال 2017، دو تیم پژوهشی جداگانه مطالعاتی را ارائه کردند که به تکنیک های جدید برای تبدیل سلول های بنیادی پرتوان به سلول های بنیادی خون اشاره داشتند.

اگرچه تا زمان تولید محصولات کامل خونی در آزمایشگاه راه درازی در پیش داریم، اما اکنون مسیری روشن برای پیشرفت در مقابل ما قرار دارد. ذخایر نامحدود خون پرورش یافته در آزمایشگاه دیگر جنبه علمی‌تخیلی ندارند.

اندام ها

پژوهشگران نخستین گام را در جهت رشد اندام های انسان در اندازه کامل در آزمایشگاه برداشته اند. تعدادی از نوآوری ها در سال های اخیر به توسعه اندام های کاربردی کوچک به نام ارگانوئیدها (اندام‌واره) منتج شده است.

قلب، ریه و حتی مغز همگی از سلول های بنیادی در ظروف آزمایشگاهی شکل گرفته اند. تاکنون این ارگانوئیدها صرفا ابزاری برای مطالعه بیماری های انسان بوده اما پیشرفت فناوری و رشد اندام های انسانی بزرگ در آزمایشگاه دیگر موضوعی غیرممکن نیست.

پزوهشگران بریتانیایی سال گذشته یک سامانه داربستی زیست مهندسی پیشرفته را ارائه کردند که می توانست با استفاده از سلول های بنیادی برای رشد یک تیموس کامل انسان با عملکرد کامل بکار گرفته شود. خوش بینی محتاطانه ای در این زمینه وجود دارد و اگرچه راه درازی پیش روی رشد اندام های انسانی آزمایشگاهی قرار دارد، اما در مسیر درستی حرکت می کنیم.

خودروها

این مورد عجیب به نظر می رسد و در حوزه مفاهیم دیوانه کننده قرار دارد، اما پروژه بلندپروازنه BIOME مرسدس بنز در سال 2010 نشان می دهد که تا چه اندازه می شود روی این ایده کار کرد. شاید در آینده نزدیک قادر به رشد ابرخودروها نباشیم اما باید توجه داشت که ایده های علمی تخیلی به طور فزاینده ای در حال تبدیل شدن به واقعیت هستند.

مرسدس بنز در زمان معرفی طرح مفهومی خود بیان کرد که قسمت داخلی BIOME از دی‌ان‌ای موجود در ستاره مرسدس بنز در قسمت جلو و قسمت خارجی خودرو از ستاره ای که در قسمت عقب قرار دارد، رشد می کند. برای برآورده کردن نیازهای هر مشتری، ستاره مرسدس بنز به صورت ژنتیکی مهندسی می شود و خودرو زمانی رشد می کند که کد ژنتیکی با کپسول دانه ترکیب شود. چرخ های خودرو نیز از چهار دانه جداگانه رشد خواهند کرد.

 منبع: عصرایران