ما هي الأفكار الموضوعة والمقررة لتحول فهمنا عن العالم من حولنا وعن علاقتنا به؟ بعد فترة ليست بالطويلة، ينظر عالم جديد إلى التقدم الذي سيحدِثُ حقاً الفرق. نطلب من خبراء رائدين بأن يخبرونا ما الذي سيُحدث ثورة في مجالهم آخذين بما في ذلك بعضاً من أفكارنا؟
نبدأ بالثورة الآتية من علم الأحياء والحياة والأرض: مثل جديلة DNA والتطور الخارق وخرائط الدماغ وكوكب ما بعد السمعي والصوتي. بعضهم ضربات من العبقرية وبعضهم يميل قليلاً نحو المسألة القديمة وآخرون ينتهجون طرائق جديدة أساسية للقيام بالملاحظات والمشاهدات. كل هذه الأفكار ستغير العلم ضاربة الرقم القياسي.
• الخلايا الصنعية: الحياة هي أغشية
الطبيعة الدقيقة للخلية البدائية وماذا سيحدث لكل الحياة فيما بعد، مازالت أمراً غامضاً. إنه لغز مثير، لكن إعادة تركيب الأحداث التي حدثت منذ 4 بلايين سنة مضت ليس بالأمر الهين.
لحسن الحظ، أن هنالك الكثير من الممكن تعلمه من معالجة هدف أكثر بساطة وهو بناء خلايا صنعية بسيطة والبداية من جدرانها. الأغشية البدائية مصنوعة من حموض دهنية تبدو وكأن لديها كل الخصائص الصحيحة، مثل السماح للنمو التلقائي والانقسام وأيضاً ترك المواد الغذائية بأن تنفذ إلى الخلية.
ما الذي دفع هذا الانتقال من مثل هذه الأغشية إلى أغشية حديثة، وأيٍ منها يستند على فوسفوليبيدات phospholipids أكثر تعقيداً؟ قد يكون لدى RNA البدائي محفز لتركيب فوسفوليبيدات، لكن ما هي الفائدة التي قد منحتها الفوسفوليبيدات للخلايا البدائية؟
ربما يدل الجواب أولاً إلى انهيار الأحداث بسرعة والتي أدت إلى علم الأحياء المعاصر. إذا استطعنا أن نجدها في الخلية الصنعية، فسنكون قد انتقلنا إلى بداية تطور وأصول الحياة وأساسها كما نعرفها.
• تقييم التأثير: مراجعة لآثار الأرض القديمة
تاريخ الحياة حافل بالثورات الكبيرة التي جعلتها تزخر بالتنوع طوال فترتها ثم تمسحها بعد ذلك، وقياساً على حدث هانغيبيرغ وانقضاء 359 مليون سنة خلت على نهاية العصر الديفوني. هل تُعد هذه الفترة ومضة خاطفة؟
صورة1
كانت نهاية الفترة الديفونية وقتاً عصيباً للفقريات. انقرض العديد من الكائنات البدائية كالقرش والأسماك العظمية التي كانت سادة الماء آنذاك والبرك الضحلة، والحيوانات ذوات القوائم الأربعة التي في نهاية الأمر تكيفت وتحولت إلى ديناصورات وثدييات غزت اليابسة.
رأينا هذا كتغير تدريجي، وقد استثارتنا سلسلة الانقراضات المتلاحقة التي امتدت إلى ما يناهز 25 مليون سنة ذات الأيام الأعلى حرارة في العصر الديفوني. لكن الآن تبدو أنها كانت تعبث بالمقارنة مع حدث هانغيبيرغ، الذي أباد كل الأنواع الديفونية النموذجية وأخذت استعدادها للنظام الحياتي للعالم الجديد. 
لا نعرف ما هو سبب هذه الكارثة؟ لكن أهمية التقييم الأساسي والجذري والمستحاثات القديمة ترينا كم لدينا من الحقول الخصبة لفكر جديد.
• التكيف الخارق: تغيير للصالح العام
في دراسة التكيف، كان نصف القرن الماضي عصر الانقسام المنصف، عندما كان كل شيء تم تفسيره تحت شروط المصلحة الفردية والجينات الأنانية. الآن نحن ندخل عصر البيولوجيا والذي يقر بمستعمرات مجتمع الحشرات والمجتمعات الإنسانية وعلى الأقل بعضاً من الأنظمة البيئية ذات الأنواع المتعددة التي يمكن عدها ككائن حي وحيد تحت ظروف ضغوط انتقائية.
جاءت نقطة التحول في السبعينيات حينما اقترح عالم الأحياء لين مارغوليس أن الخلايا ذات النوى المعقدة نشأت كتجمعات تعايشية من الخلايا البكتيرية. الآن معروف أن كل كينونة معترف بها ككائن حي وهي مجموعة منظمة من الخلايا الفردية، تجعلها من الصعب إنكار تلك المجموعات من الكائنات الحية التي بإمكانها أن يكون لديها خصائص مشابهة للكائن الحي وكذلك بوسعها أن تتطور سوية.
صورة2
اختيار العملية من خلال هذه المجموعة وكيف تحدث تم رفضها رسمياً أثناء عصر المذاهب الفردية، لكن داروين فهمها فهماً صحيحاً. السلوك الإيثاري "لمصلحة المجموعة" سواء كانت تلك المجموعة ذات أنواع أو نظام بيئي تتطلب عملية بين اختيار المجموعة للتطور وتميل إلى أن تكون غير محددة بالانتقاء الفردي ضمن المجموعات.
ما هو الجديد بفكرة اصطفاء المستوى العالي ليست متفوقة بشكل ثابت على الاصطفاء ذو المستوى الأدنى وفي الحقيقة تنجح أحياناً. الآن علينا أن نلتقط من خلال المعاني المتضمنة تلك الرؤية والتي امتدت من أصل الحياة إلى بنية الأنظمة البيئية وإلى طبيعة الدين والثقافة البيولوجية عن التطور.
• التحكم الإدراكي: حيث يكمن الوعي
السؤال: "ما هو الوعي؟" هذا السؤال يمثل أحد الحدود الكبرى والمهمة في العلم المعاصر. بفضل الدراسات التي تقوم على الإنسان والحيوان، ندرك الآن حالة دقيقة جداً تتفاوت في طبيعتها وكثافتها بحسب المستوى الضمني للدماغ ونشاطه ومناخه الدقيق الكيميائي والمعلومات التي يتلقاها من الخارج.
باستخدام التقلبات الطبيعية من حالات الاستيقاظ والنوم والحلم. سنشرع الآن باكتشاف كيف يكون الوعي ظاهراً ومضبوطاً. على سبيل المثال: قد ضمنت الدراسات مقارنة نشاط الدماغ في تحكم النوم مع حالات الحلم الهادئ والتي فيها نحتفظ بالكثير من وظيفة الدماغ التنفيذية. إنه وعلى ما يبدو أنها تؤكد الأهمية الأساسية للمنطقة الأمامية للدماغ حيث يكمن اللحاء الأمامي الذي ينظم الكثير من السمات الرئيسية للوعي بما في ذلك الانتباه واتخاذ القرار والعمل الطوعي.
مجموعة من التقنيات التصويرية والإجراءات الحصيفة ذات الرأي السديد من تجربة شخصية وخلوية مفصلة ودراسات المستوى الجزيئي التي ستستمر في تعميق فهمنا لمراكز الأوامر الإدراكية في السنوات القادمة. وبها نأمل أن نفك لغز الوعي ونحل أسراره، وربما نصحح حالات الاختلال الوظيفي للدماغ والذي ندعوه بالمرض العقلي.
• مراصد المحيط: الربط بين السطح في الأعلى وبين العمق في الأسفل
واسعة هي المحيطات على الأرض، والمناطق غير المكتشفة مليئة بأسئلة لا إجابة لها. أي جزء من المحيطات يلعب دوراً في تغير المناخ؟ كيف تنشأ الزلازل في المناطق القابعة تحت البحر، وأي حساب 90 % لكل الطاقة الزلزالية المنطلقة حول العالم؟ كيف تبدو الحياة في أسفل البحر وقاعه؟
للإحاطة بهذه الأسئلة وغيرها، تم عرقلة الإجابة عليها، وذلك لندرة البيانات. ينبغي لمشروع جديد أن يغير ذلك. وبدلاً من الاعتماد على طرائق المخابر التقليدية لبعثات بحرية، توجد الآن مبادرة المراصد المحيطية التي تهدف إلى ربط المحيطات. شبكة من الحساسات مربوطة من سطح المحيط إلى القاع في مناطق خارج نطاق الساحل الأمريكي وأبعد بكثير في المحيط الهادئ والأطلسي، وسيتدفق من خلال هذه المراصد بيانات علمية وبيانات أساسية مصورة تظهر في المختبرات، بل أيضاً في المدارس والمنازل عن طريق الشابكة (الإنترنت).
بدأ العمل في وقت متأخر من السنة الماضية، وبتواصل التفاعلات الفورية يمكن أن تقدم التطور المهم الذي نحتاجه كي نكتشف الحد النهائي لكوكبنا.
• الأنزيمات الصنعية: جزيئات لكل حين
سواء كان عقار جديد أو خلية شمسية، نحاول جاهدين بأن نصمم ونبني جزيئات جديدة معقدة، وذلك لجعلها فعالة بما يكفي من الإنتاج التجاري. إذا أخذنا ورقة شجرة من كتاب الطبيعية التي تستخدم أنزيمات عالية التخصص كمحفزات لإنتاج نوعيات أسرع من حاجات الحياة الجزيئية.
بشكل متزايد، يمكننا أن نأخذ الأنزيمات البيئية ونلفها عشوائياً ريثما تعطينا جزيئات فعالة التي نروم إليها. بأقل إستراتيجية لا على التعيين. بإمكاننا أن نستعمل حاسوب قيادي "تصميم عقلاني" يعرض العمليات ليصنع أنزيمات صناعية من نقطة البداية.
في النهاية، الهدف هو مضاهاة الطبيعة. وذلك بالمقارنة مع المحفزات والأنزيمات الصنعية الملتفة نسبياً حول سلسلة محدودة من المعادة في نواتها. وبتجميع أفضل المحفزات الطبيعية والصنعية، قد نكون قادرين على صنع منتجات أنزيمية نهائية التي تكون قادرة على أي شيء وببساطة.
• مشروع الألف مورثة: تصنيف التنوع البشري
التخطيط للعوامل المورثة البشرية قد تم بشكل كبير منذ 10 سنوات خلت. كان عملاً جديراً بالملاحظة حقاً. لكن إذا كان علم الجينات يحقق إمكانياته في مجابهة المرض مثلاً، فإننا نحتاج إلى أن نعرف كيف تتفاوت سلاسل DNA بين الأفراد.
ضمن السنوات القليلة القادمة ينبغي أن نقوم بذلك. مشروع الألف مورثة هو جمعية توحد بين القطاعين الخاص والعام تأسست في عام 2008 وهي تهدف إلى إيجاد خريطة مفصلة عن الاختلاف الجيني والوراثي البشري. تتضمن المشروعات التجريبية 885 شخصاً تمت عليهم التجارب بالكامل في حزيران هذه السنة وتم التعرف على 16 بليون تنوع واختلاف في سلسلة DNA تقريباً، نصفها لم يكن معروفاً قبل ذلك. وهذا يؤدي إلى اقتراح أنه ربما ثمة حوالي 60 مليوناً لمثل هذه التنوعات التي يمكن إيجادها.
يحلل المشروع الكامل مورثات 2500 شخص من 27 شخص في كافة أنحاء العالم وهو جارٍ الآن.
تركز المورثات ذات التفاعل الحيوي على المجموعات المجهرية والاختلاف الوظيفي للجينات ونشاطها عند ذاك المستوى. وهي تقوم بالتقليل من الحاجة إلى "فكرة الأنواع" ستكون النتيجة ذات بصيرة حادة أكثر تنفذ إلى علاقات نسيج الحياة المتشابك.
• عملية الربط: الخرائط العقلية
إن فهم الطرائق التي يتم بها مشاركة المعلومات فيما بين الأعداد الهائلة لخلايا الدماغ، ستكون الخطوة المهمة نحو فهم كيف تكون وظيفة أدمغتنا. ومع أنه يمكننا أن نستدل على الاتصالات الفردية، إلا أنه ليس لدينا مخطط ربط أساسي لدماغ الإنسان.
هذا نادراً ما يدهشنا. تقريباً يحوي الدماغ على 100 بليون خلية عصبية، وتتصل الخلية العصبية الواحدة بعشرة آلاف خلية عصبية أخرى. إلا أن التقنيات المتقدمة التي في المتناول الآن تعني أنها تجعلنا نتقدم مباشرة نحو هذه المهمة الصعبة.
باستعمال المجاهر الإلكترونية، بإمكاننا أن نسبر أدمغة الحيوانات كل خلية عصبية بخلية عصبية، وكل اتصال باتصال، على أمل أن نكتشف دارات كهربائية تعيد نفسها في أنحاء الدماغ كافة. ومن منظور أوسع، نتخيل تقنيات الدماغ كخريطة للطرق السريعة الممتدة "بالكابلات" ويحتوي على ألف اتصال بين منطقتي دماغ مختلفتين.
قد بدأ المعهد الوطني الأمريكي للصحة بتمويل مشروع الربط في الدماغ البشري وبجهد فعال لإعطاء خريطة شاملة عن ارتباطات الدماغ البشري الواسعة النطاق. وبتتبع جهاته، قد نصل إلى فهم أفضل عن كيفية تفاعل المناطق الدماغية لتقوم بالتصرف.
صورة3
• تخطيط التعقيد الخلوي: الإنتراكتومات- Interctomes
البروتينات وسلاسل RNA والجزيئات التي تشفرها الجينات، نادراً ما تعمل منعزلة عن بعضها. تتشارك بعض البروتينات مع بروتينات أخرى، إما لتنظمها أو لتشكيل آلية أكبر. تؤدي الأخريات مهام محددة وذلك بتغليف سلاسل DNA معينة أو بربط نفسها بإحكام مع جزيئات RNA.
طوال القرن العشرين، أُطلق على هذا التلاحم النسيجي المدهش من التفاعلات "بالإنتراكتوم" وذلك للتلميح إلى المورث الذي بقي منيعاً. على أية حال، في العقد الأخير، معلومات كاملة عن سلسلة مورث وأدوات المعلوماتية الحيوية القوية جداً أتاحت لنا بأن نوجد ونحلل مخططات الإنتراكتوم الأولية للبشر ونماذج كائنات حية أخرى.
مع أنها لم تكتمل، إلا أن هذه الخرائط تسعى لتحقيق التوازن لتعمل كمنصات لنماذج متطورة جديدة عن كيفية عمل الخلية. حيث الكثير من الأوبئة البشرية يمكن أن يتم تفسيرها باضطرابات التفاعلات الجزيئية ضمن الخلية، وستغير الإنتراكتوم جداً كيف نفكر بشأن صحة الإنسان وكيف نبدأ بتركيب العقاقير واتخاذ التدابير الوقائية لمواجهة المرض.
صورة4
• معالجة من الأعلى إلى الأسفل: ماضينا يحدد حاضرنا
عين الإنسان هي بمثابة آلة تصوير تلتقط وتسجل كل شيء يمر من أمامنا بأمانة. تمر المعلومات من خلال المعالج البصري للدماغ قبل أن تخرج كاكتشاف إدراكي.
العملية "من الأسفل إلى الأعلى" هذه تمثل رؤية منهجية. في الحقيقة، نحن ندرك أن تجربتنا هي أقرب إلى شكل حقيقة متضخمة والتي فيها دماغنا يعيد رسم ما نراه بالشكل الأفضل ليتناسب مع توقعاتنا وذكرياتنا.
بالطريقة نفسها تتجه أحاسيسنا الأخرى، والشك المتزايد يكمن في أن العقد بهذا النظام "عملية من الأعلى إلى الأسفل" قد تسلط الضوء على الاضطرابات العصبية مثل الشيزوفرنيا (داء الفصام) أو انفصام الشخصية والتوحد وعُسر التكلم. سواء ظهرت لتكون حالة أم لم تظهر، فهذه الفكرة تقوم بتغيير وجهة نظرنا كلياً كيف يؤثر ماضينا في حاضرنا هنا والآن.
• المحيطات الميتة: حيث يتغير المناخ يكون هو في الدرجة الأولى
بينما نقلق بشأن التأثيرات الطفيفة التي تطرأ على تغيرات المناخ على الأرض المأهولة وعلى أنفسنا، فإن ارتفاع درجة الحرارة في محيطات العالم هي التي تشكل التهديد الخفي. على مدى قرون، والحرارة المنبعثة إلى الغلاف الجوي والتي تقوم بتغييره تتسرب ببطء إلى البحار، قد يحمل الماء الدافئ أوكسجيناً منحلاً أقل بكثير مما يحمله الماء البارد، وهذا يؤدي بأسماك المحيط والكائنات الأخرى إلى الاختناق.
المناطق الميتة هي المناطق المحرومة من الأوكسجين وهي موجودة في المحيطات، بما في ذلك منطقة تمتد لآلاف الكيلومترات المربعة في خليج المكسيك. تبين محاكاة أن تغير المناخ قد يزيد في المنطقة بأكملها سبعة أضعاف في ألفي سنة قادمة.
حتى إن لم تكترث بالأسماك، فإن المناطق المحرومة من الأوكسجين ستكون خالية وقد تستقطب إليها البكتريا التي تطلق أوكسيد النتروجين وتقوي غازات (الدفيئة) أو البيت الزجاجي. وبحساب المدى المحتمل لمثل عملية التغذية الاسترجاعية هذه وابتكار مخططات لمجابهتها، وسيكون الانشغال والاهتمام الرئيس لعلماء المناخ في السنوات القادمة.
• يوجد حياة أكثر من المورثات: الفيمونات (المظاهر الوراثية)- Phemones
إذا أردنا حقاً أن نفهم العالم الحي، فلن تقوم المورثات بذلك. نحتاج بأن نبدأ بفهم المظاهر الوراثية وأن نأخذ بمجامع الميزات والآثار كافة من الجينات إلى السلوك التي ينشأ منها الشيء الحي.
إذا فكرت بذلك، قد تكون على صواب. فكر بمظهرك الوراثي الخاص بك. توجد آثار واضحة مثل لون عينيك وسمات طولك ومعالم وجهك. ثم هنالك أشياء غير ملموسة مثل نسبة أيضك وشخصيتك ومدى قابليتك بالتأثير بمرض ألزهايمر أو مرض النسيان والملايين الملايين من الأمور الأخرى. كل هذه تأتي من خلال تفاعل مورثك وبيئتك، بدءاً من اللحظة التي حملتك بها والدتك.
من أجل هذا التعقيد لا يوجد إلى حد الآن "مشروع عن الظواهر الوراثية البشرية"، ومع هذا، فهذا الأمر قد تم طرحه أولاً في عام 2003، لكن هذا لا يمنع من أن توجد مشروعات على نطاق ضيق مثل مشروع قاعدة بيانات الظواهر الوراثية للفأر الذي بدأ بالظهور الآن. من الطب الشخصي إلى فهمنا للتكيف، العلم هو المستفيد بالدرجة الأولى.
• الفحص الدقيق للأرض: ما الذي يقبع تحتنا؟
نعرف عن الفضاء الخارجي أكثر مما نعرفه عن كوكبنا الداخلي. لكن يمكن للمختصين بعلم الأرض أن يستمعوا إلى اهتزازات ثلاثية تهتز داخل الأرض. تحاليل سرعة وقوة هذه اهتزازات تظهرها لنا صورة ما الذي يكمن تحتنا.
على سبيل المثال هناك برنامج لفريق أمريكي يتوق بشدة إلى فحص القارة بأكملها من الشرق إلى الغرب، وقد بين هذا البرنامج كيف لبركان شديد يقبع تحت منتزه يلوستون "الحجر الأصفر" الوطني بأن يعطي من عمق 1000كم حرارة من صخور تتدفق للأعلى. مشروع آخر يبين لنا كيف أن القارة الهندية تسند سلسلة جبال هملايا بالكامل.
يأمل العلماء على متن سفينة تنقيب بحرية تدعى تشيكيو بأن يباشروا الحفر من خلال قطعة رقيقة من أدمة المحيط ليصلوا إلى غطاء الأرض. عندئذٍ سنكون قادرين على تقصٍ مباشر عن كيفية دوران الصخور حول الأرض وامتزاجها بالغطاء، وكيف هذا المرجل يخض دافعاً بالطبقة التكتونية لتشكل في النهاية سطح الأرض. الأسئلة الأساسية تدو حول كوكبنا المجهول أساساً.
صورة5
• تغير المناخ الجيني الحيوي: التكيف أطلق الأرض
العودة 1.5 بليون سنة مضت هو موضوع يجلب لنا الفضول عن تاريخ الأرض. منذ بداية تلك الحقبة كانت تزخر بالكائنات الحية تدعى (يوكاريوتيك)، وهي وحيدة الخلية. وفي نهايتها يبدو العالم أشبه بعالم اليوم، مليئاً بالنبتات الضخمة والفقريات والأسماك.
بين هاتين النقطتين، تُبين لنا السجلات الجيولوجية بأن الأرض قد تم نشرها وانقسامها بين حقبتين، حقبة ذات حرارة مرتفعة وحقبة لكوكب كامل من الجليديات أي كانت الأرض عبارة عن كرة ثلج. تقول وجهة النظر التقليدية إن العمليات الجيولوجية مثل الاصطدامات بين قارتين أدت إلى عدم استقرار مناخي. على كل حال، يوجد الآن إدراك متزايد أن التغذية الاسترجاعية قامت بدور مهم ومحوري في عملية التكيف.
على سبيل المثال: هل من الممكن أن تكون جليديات كرة الثلج السبب بتكيف الطحالب ذات الخلايا المتعددة والإسفنجيات؟ كلاهما ربما قد تغذيا على كربون البيت الزجاجي من الغلاف الجوي، مقللة من قدرة الهواء على حمل الحرارة، لكن عندما ماتت، فإن الكربون قد هوى وسقط معها كرواسب إلى قاع البحر. ثم هل كانت الأرض في النهاية وتم إنقاذها بفعل كرة الثلج من خلال ابتكار إعادة إنتاج الكربون وتكيفت المخلوقات "من خلال شرنقة"؟.
من المؤكد أن هذا شيء آسر بأن تكون جليديات كرة الثلج موجودة على نطاق واسع قبل تكيف الحيوانات. مثل هذه الأسئلة هي أكثر من غريبة، وكلما حاولنا أن نفهم جيداً وبعمق تأثيرنا على مناخ الأرض، كلما أعطتنا منظوراً أساسياً جديداً عن تاريخ كوكبنا ودور الحياة فيها.
صورة6
• الهندسة الجيولوجية: أهو تطفل أكثر لعلاج أمراض الكوكب؟
الهندسة الجيولوجية وبحسب تعريف الجمعية الملكية في المملكة المتحدة: "هي المعالجة المدروسة على نطاق واسع لبيئة الكوكب لمواجهة تغير المناخ". هذه الهندسة تدخل في تنوعين رئيسيين ووجهتي نظر تبحثان لتعكس أشعة الشمس المرتدة إلى الفضاء، وكلتاهما تهدفان إلى نزع غاز ثنائي أوكسيد الكربون من الهواء ودفنه تحت الأرض.
النوع الأول، يحقن الهباب أو الدخان الكبريتي العاكس لأشعة الشمس الموجود في الغلاف الجوي وهو نسبياً حل رخيص وسريع وسهل. وبفضل الانفجارات البركانية نعرف بأن هذه العملية ستنجح. لكن بالمقابل بدون التقليل الكبير من الانبعاث، مثل البرنامج الذي يجب أن يخشى دائماً وأن يكون دائم التخوف إذا لم يستمر. وربما أيضاً عرقلة الرياح الموسمية الآسيوية التي يعتمد عليها البلايين لجلب المطر لمحاصيلهم. مثل هؤلاء المجهولين سيقومون باتفاقية دولية على صعيد الإجراءات الصعبة، بغية تحقيقها.
وبالمقابل، فإن جهود السياسة وتقنيات الخزن في هذا الأمر ضئيلة، بل إن هذه الفرص تبدو بعيدة المنال ومكلفة إذا ما قورنت بحقن الدخان والفوائد التي ستستغرق مدة طويلة كي ندركها.
هذه التفرعات الثنائية هي صميم الهندسة الجيولوجية وهي تمثل حدوداً جديدة أساسية في الربط ما بين العلم والطبيعة. من شأننا ألا نصرف النظر عنها، بل ينبغي أن نقر بأن في نهاية الاعتراضات الاجتماعية قد يمكن التغليب أكثر من التقنيات الأخرى. نحن نتجاهل دروس الطاقة المبهمة والمحاصيل المعدلة جينياً في مخاطرتنا. 
• غذاء للفكر: النووتروبيكس- Nootropix
لديك تقرير لا بأس به للحفظ والساعة مازالت تدق. لو يمكنك أن تركز بشكل أدق، استرجع الحقائق والصور بمثابة أكثر، أو انتفض من ذلك الشعور بالإعياء بعد ليلة الأمس المتأخرة.
حالاً قد يدفعك الدماغ إلى زيارة صيدليتك الموجودة في منطقتك. إن العقاقير المنبهة النفسية مثل الرينالين والأديرال الموصوفة لعلاج عجز الانتباه واضطراب النشاط المفرط، كلها تستخدم من أجل العلاج من مرض النسيان أو الزهايمر، قد ظهر هذا الدواء لتنشيط الذاكرة وتحسين التركيز للناس الذين لا يعانون من أي شيء أيضاً.
مثل هذه العقاقير ليست متوفرة في الوقت الراهن بدون وصفة طبية، إنما يقول بعض الباحثين ينبغي لها أن تتوفر، فإنها تضاعف القوة الدماغية أكثر لسبعة بلايين فرد من الجنس البشري. ويقولون أيضاً بأنها تعود بالنفع إلى المجتمع وذلك بالسعي وراء المعرفة والعلم الذي حالما ما يبدأ هذا المجتمع بجمعها. لكن هل يكون العرق المزود بالعقاقير من أجل أدمغة خارقة هو ما نبتغيه حقاً؟ غذاء للفكر فعلاً.
• نسخ الخلايا العصبية: المفتاح في كيفية أن نتعلم ونفكر
القول: "القرد يرى، والقرد يفعل" قد لا تكون حقيقية جداً. بفضل "نسخ الخلايا العصبية" إنها لا تنطلق فقط عندما نقوم بعمل بأنفسنا بل حينما نرى الآخرين يقومون بذلك، تقلد أدمغتنا الرئيسة لا شعورياً كل سلوك تشهده.
هذه النظرية "نسخ الخلايا العصبية" تم اكتشافها على الأقل في تسعينيات القرن العشرين، والفحوصات بالرنين المغناطيسي تبين لنا الاستخدام الوظيفي للدماغ وهي تدل على أنها موجودة في الإنسان أيضاً. لكنها لم تكن حتى حلول شهر أيار من عام 2010، حيث أجرى الباحثون إطلاق نسخ الخلايا العصبية في الإنسان مباشرة، مستعملين أقطاب كهربائية غرسوها في أدمغة المصابين بالصرع الذين ينتظرون العمل الجراحي.
في حين يقول المؤيدون عن قوة نسخ الخلايا العصبية ويؤولون كل شيء على سبيل التعاطف والشفقة إلى حد الولع والشغف بالخلايا، لكن تبقى مدلولاتها وأهميتها مثيرة للجدل. وسترينا السنوات القليلة المقبلة التوجه بما يمكنهم وبما ليس بإمكانهم أن يوضحوا عن الإدراك الإنساني.
• علم الوراثة القديم: مخططات DNA من الماضي
حتى فترة قريبة، كنا نعتقد أنه من المستحيل أن نفك شِفرة المخطط الوراثي للكائنات الحية المنقرضة. في أيار من هذه السنة قام فريق دولي بنشر مورث كامل عن الإنسان النياندرتالي الذي سكن الكهوف.
إن تسلسل DNA الأسرع والأوفر قام بمعالجة الآلاف أو الملايين من السلاسل حالاً، مما أتاح لأخصائيي علم الوارثة القديم بأن يجمعوا الـ DNA المتضرر وأزالوا عنه الأجزاء الفاسدة. وبوسعهم أن يخرجوا أيضاً 5% من عيّنة متحجرة تعود إلى نوع قديم، وبدلاً من تلوث جرثومي لاحق وذلك بإمساكها بالـ DNA الذي تعلق بها وبأنواع موجودة. في السنوات الخمس الماضية، سلم هذا مورثات لعدة أنواع أيقونية مثل ذلك الدب الكهفي بعمر 40,000 سنة والماموث والنياندرتالي.
ماذا يدلنا ذلك؟ الكثير عن شجرة عائلتنا منذ البداية. إن فكرة سلاسل DNA القديمة قد تمكننا من إعادة إحياء حياة منقرضة منذ مدة طويلة وإنشاء حديقة ديناصورات، وهذا أمر أكثر من خيالي، لكن ليس علينا أبداً بأن نقول أبداً.
• الحياة كطبعة: طي الـ DNA
مادة الحياة لزجة: ضع أساسين صحيحين للـ DNA مع بعضهما واربطهما. خذ جديلتين منفردتين من DNA وألقهما في جديلتين صناعيتين، يمكن للروابط الموجودة على الجديلتين القصيرتين بأن تعطيا للجديلتين الطويلتين أشكالاً معينة وتمسكا بهما سوية.
تقنية "طي الـ DNA" هذه هي إحدى الطرائق العديدة الواعدة التي تجعل الجزيئات أن تتجمع ذاتياً في تراكيب ذات أبعاد ثلاثية. قد تم استخدامها لصنع مواد متنوعة مذهلة من التروس المسننة إلى صناديق بأبعاد ثلاثية مع آلية القفل والمفتاح. وأخيراً، يكمن الأمل في استعمال مثل هذه الصناديق في توزيع العقاقير وفي استخدام الطي والفك للجزيئات الحيوية لصنع مكونات حاسوب بمقياس متناهي الصغر (النانو).
• التركيب الضوئي الصنعي: طاقة من خارج طبقة الهواء الرقيقة
ورقة الشجرة جميلة. إنها أيضاً أعجوبة الهندسة الكيميائية. ضمنها يتم تفاعل التركيب الضوئي في المراكز التي تجمع الطاقة الشمسية بحيث تقوم بتحويل الماء وثنائي أوكسيد الكربون الموجود في الهواء إلى سكريات لتغذي وتنعش وتبني النبات.
هل يمكننا أن نقوم بشيء مماثل؟ الشمس هي المصدر الأكبر وإلى حد بعيد كما نعرف. لكن لا تستطيع أشعة الشمس أن تكون في كل مكان وطوال الوقت. إن تمكنا من إيجاد طريقة رخيصة لتحويل الطاقة الشمسية إلى وقود كيميائي يمكن خزنه ويمكن نقله، فسنكون على درب جيد لتنظيف الطاقة بالنسبة للكل.
بعض من قطع هذه الصورة في مكانها مسبقاً.

يمكن أن تكون الجسيمات الجامعة للضوء المتناهية في الصغر أن تكون متوحدة على الغشاء لتمتص الطاقة وتطرح غاز ثنائي أوكسيد الكربون وتهرق جزيئات الماء. المنتجات لن تكون سكريات، بل هي الكربون الطبيعي الذي يمكن تحويله إلى وقود وهيدروجين والميتان وإلى كثافة طاقة عالية من الفيوتين وهو وقود محسن من أجل استعماله في مركبات معينة مثل الطائرات.
في عام 2010 رصدت وزارة الطاقة الأمريكية 122 مليون دولار للبدء ببناء مركز مشترك للتركيب الضوئي الصنعي في كاليفورنيا. هنا وفي أنحاء العالم كافة يقوم السباق على تطوير امتصاص جديد ومحفزات وأغشية ستسمح للإدراك الواسع النطاق بأن يستوعب فكرة بأنه يمكن تغيير العالم نحو الأفضل.
صورة7

• علم البيئة المالي: هندسة النظام البيئي الاقتصادي
علم البيئة مازال فتياً ومازال في حالة نمو وتطور. وكأنه قد انتقل من علم وصفي كبير إلى علم راسخ وتصويري أقوى والأفكار الرومانسية عن "توازن الطبيعة" قد فسحت المجال لفهم مفصل عن كيفية تركيب شبكة الأغذية لتسمح لغزارة الأنظمة البيئية بأن تبقى كما هي.
يمكن للاقتصاد بأن يتعلم شيئاً ما هنا. الأزمات المصرفية الأخيرة جعلت هذا الأمر واضحاً جداً بأن الإستراتيجيات المعقدة للغاية لتدارك المخاطر في المؤسسات المالية الفردية لم تأخذ بحسبانها وتلفت انتباهها إلى الخطر المحدق بالنظام ككل. لكن الكلمات الرنانة المبهمة عن التوازن الاقتصادي للتوازن الطبيعي والمساعدات الخفية أن الإنتاج الفعال هو ذلك الإنتاج الفعال "للتوازن العام" إذا كان خالياً بما يكفي من القيود التنظيمية والتي مازالت تُسمع من عدة مصرفيين متخمين عن معونات سيقدمونها.
الرسوم الساخرة والنماذج الرياضياتية عن الأنظمة البيئية المصرفية، تعطينا وجهة نظر جديدة، فهي تلتقط بعض الديناميكيات الضرورية عن تفاعل الشبكات المالية، ولديها تطابقات وتوازٍ مهم طبعاً مع الاختلافات الهامة للغاية مع العمل السابق على استقرار والتعقيد البيئي. ستصبح مثل هذه النماذج مهمة للغاية كلما حاولنا أن نتقدم نحو الأنظمة المالية المنظمة والقائمة على مواجهة الخطر المحدق. لكن قلب الأفكار الراسخة ليس بالأمر السهل.
صورة8
• الخلايا السلالية الذاتية النشوء: كيف تنمو أعضاؤنا
الخلايا السلالية هي الحد الأكثر إثارة للجدل القائم في مجال الطب الآن. معظم خلايا الإنسان متخصصة تخصصاً ثابتاً أو متميزة عن 200 نوع تقريباً. من ناحية أخرى، الخلايا السلالية هي عبارة عن ألواح فارغة ذات إمكانية تطورية بأساليب مختلفة.
وهذا يعني أنه بالإمكان استعمالها لشفاء عدد ضخم من الأنسجة المريضة أو المتضررة. معظم البحث حتى الآن ركّز على إيجادها من الأنسجة الحديثة النشوء أو البالغة إن صح القول في المختبر، حيث يقوم علاج تطورها وذلك باستخدام "عوامل النمو" الكيميائية وزرعها في المكان المطلوب. لكن قد توجد طريقة أذكى وأفضل وذلك بتنبيه الخلايا السلالية الذاتية النشوء في أجسامنا وذلك بغية تحقيق إعادة التوليد الطبيعي.
باستطاعة الحيوانات الأخرى أن تقوم بذلك. فمثلاً البرمائيات بوسعها أن تنمي مجدداً أطرافها المفقودة، في حين تقوم هي بنشاطها اليوم. يوم ما سيتجه التفكير وببساطة إلى إدخال المواد الكيميائية التي قد تكون كافية بحيث تتيح لنا بأن ننمي كُلية جديدة أو بنكرياساً جديداً أو حتى ساق.
• إعادة الإنتاج العصبي: الثقافة متطفلة
نشأت البنية الهندسية لأدمغتنا قبل زمن طويل من وجود الكتابة والدين والفن. فإذاً كيف اكتسبنا هذه الميزات والقدرات الثقافية بهذه السهولة؟
الجواب القياسي يكمن في أن لدى أدمغتنا الكبيرة والبلاستيكية قدرة فريدة على التعلم بشكل عمومي. لكن هل هذا صحيح؟ دماغ الإنسان ليس متجانساً، لكنه منظم ضمن مناطق متخصصة. وغير ذلك، يكشف تصوير الدماغ أن القدرات مثل القراءة والرياضيات لديها مواقع عصبية ملائمة متميزة وهي محصورة جداً في دوائر دماغية.
وهذا يرغمنا على أن نخضع لدليل يحمل الفكرة المعروفة بإعادة الإنتاج العصبي: بأن قدراتنا الثقافية غزت وتطفلت على الدوائر الدماغية التي هي أصلاً كانت مخصصة للتطور قبلاً، وبالوظائف المتعلقة بهذا الشأن. على سبيل المثال: القدرات تبدو بأنها تحتل الدوائر الحساسة بأشكال معقدة مع ارتباطات وثيقة مع المناطق التي تقوم بالتعامل مع اللغة. إذا كان هذا صحيحاً، فإن أدمغتنا هي التي تصور ثقافتنا بدلاً من أن ثقافتنا هي أدمغتنا. الإبداع البشري لا يتوقف وليس له حدود، إنما تعيقه البنية التركيبية العصبية.
• لقاح إنفلونزا عالمي: كبح قاتل عالمي
قد ينحسر إنفلونزا الطيور والخنازير، لكن الخوف الحقيقي يبقى في وباء عالمي يكمن في سلالة جديدة من الإنفلونزا.
وذلك بسبب أن الإنفلونزا تتغير، لذا فإن الإمساك به في سنة واحدة قد لا يفلح وهذا لا يمنع بالإمساك به في السنة القادمة. لهذا نقوم بصنع لقاحات الإنفلونزا سنة إثر سنة. ولهذا السبب ظهرت في العقود الأخيرة سلالة إنفلونزا ذات صفات جينية جديدة لتجنب قطعاننا المناعة وهذا يؤدي إلى تضرر عالمي.
كيف نمنع ذلك؟ وذلك بتطوير لقاح عالمي فعال يواجه كل السلالات. وتنهض إمكانيات مختلفة لإحداث تفاعل مناعي ضد أقسام الفيروس التي لا تتغير وهي قيد الإنجاز الآن. وقد ظهرت هذه الإمكانيات على عدة أشخاص. فإذا كانت هذه الإمكانيات فعالة، والتي نلقح بها أطفالنا ضد الإنفلونزا، فقد يصبح مرض الإنفلونزا شبه منسي.