معالم وأفاق التكنولوجيا البيولوجية

“ترتبط التكنولوجيا البيولوجية (Biological Technologies) في عالمنا المعاصر بالأمن القومي من خلال دمج البيولوجيات والهندسة، وعلوم الحاسب الآلي في منظومة عمل واحدة لخلق قوة النظم الطبيعية ، نتعرف في هذا المقال المعالم الأساسية لهذه التقنية وآفاقها المستقبلية ”   

التكنولوجيا مثل البيولوجيا تتطور وتستمر

البيولوجيا هي علم الأحياء وهي كامل المخلوقات التي خلقها الله سبحانه وتعالي وهي تتطور وتستمر في النمو والتفاعل ويعمل الإنسان منذ بداية الخليقة على الاستغلال الأمثل لمكوناتها من البكتريا وحتى الكائنات الضخمة فمثلا يسعي برنامج DARPA التابع لوزارة الدفاع الأمريكية الانتقال لتكنولوجيا التحول (shifting technology) والتي تعطي أهمية غير مسبوقة لحقل البحوث فلم يعد من الممكن النظر إلى محيط الطبيعة بدون التكنولوجيا المتطورة. وقد بدئت البيولوجيا تأخذ مكانها بين العلوم الأساسية التي تمثل مستقبل تكنولوجيا الدفاع.       

استكشاف التقاطع الديناميكي المتزايد بين الأحياء والعلوم الفيزيائية

يهدف هذا المفهوم لتسخير قوة النظم البيولوجية من خلال تطبيق الأدوات الصارمة في الهندسة والتخصصات ذات الصلة، وتصميم تقنيات الجيل التالي المستوحاة من الأفكار المكتسبة من علوم الحياة وسلوك الكائنات الحية. فتبدأ مثلا من المقاييس المكانية والزمانية و الخلايا الفردية للإنسان والكائنات الحية الأخرى والمجتمعات التي تعمل فيها، والوقت الذي تستغرقه الشبكة العصبية من أطلاق الإشارة العصبية والوقت الذي قد يستغرق فيروس جديد في الانتشار في جميع أنحاء العالم على مستوي ناقلي العدوى وعدد العطسات التي تنشرها. وهذا يتطلب استكشاف آليات معقدة ومتكيفة للغاية من العمليات الطبيعية وإظهار الكيفية التي يمكن تطبيقها على مهمة الدفاع الوطني.

علوم الدفاع و تكنولوجيا مايكروسيستمز

الدور الفعال بين علوم الدفاع (Defense Sciences) و تكنولوجيا مايكروسيستمز (Microsystems Technology) يتمثل في التقدم الذي أحرز مؤخرا بين علم الأعصاب، وتصميم أجهزة الاستشعار والمايكروسيستمز، وعلوم الكمبيوتر، وغيرها والتي أنتجت أجهزة استشعار تخاطب الدماغ البشري. وتضم التكنولوجيا البيولوجية التي يعكف عليها برنامج DARPA تقنية (HAPTIX) وهي واجهات الحس العميق واللمس في صناعة الأطراف الاصطناعية والتي ستشكل ثورة جديدة لان تلك الأطراف الصناعية ستتمكن من الشعور باللمس والحس العصبي وهي اختصار لمفهوم ” Hand Proprioception & Touch Interfaces” ويتوسع هذا المفهوم لموثوقية واجهة التكنولوجيا العصبية والتي تجمع علماء الأحياء، علماء الأعصاب، والمهندسين وبالتالي تجتمع التخصصات التقليدية والناشئة التي تحقق موثوقية التكنولوجيا الطرفية الحسية وتعكس ثلاثة مجالات للأبحاث هي حجم ونطاق المهمة ومدي التركيز البحثي.

الاستعداد العسكري في الحفاظ على قدرات المقاتل في الحرب

الحفاظ على قدرات المقاتل جزء أساسي في الاستعداد العسكري ” military readiness” ويعتمد على صحة ورفاهية أفراد الخدمة والتركيز على الاكتشافات الجديدة التي تساعد على الحفاظ على قدراتهم في ذروة المحاربين الأكفاء واستعادة تلك القدرات في أسرع وقت وأكمل وجه ممكن عند حدوث تدهور في المعنويات بما في ذلك تطوير الأطراف الصناعية المتقدمة للواجهات العصبية، كذلك تطوير تقنيات جديدة واستراتيجيات علاجية لمعالجة التهديدات الحالية والناشئة، ولكن عملها تتجاوز التطبيقات الطبية لتشمل استكشاف القضايا البيولوجية المعقدة التي يمكن أن تؤثر على قدرة المحاربون على العمل والتفاعل في العالم البيولوجي والفيزيائي.         

بناء نظم للعلاجات الناشئة (SUBNETS)

SUBNETS هي اختصار لعبارة ” Systems-Based Neurotechnology for Emerging Therapies” وهي تعني بتصميم نظم  التكنولوجيا العصبية من اجل العلاجات الناشئة وهي تهدف لاستعادة وظيفة حيوية في الإنسان فقدت. ونجد من أهم تلك النظم مثلا ، التشخيص الذاتي (Autonomous Diagnostics) يتمكن هذا الأسلوب التقني البرمجي من تشخيص الحالات وعمل الوقاية والتداوي والتي تسعي بوسائل جديدة لتحديد وحماية المصابين ضد الأمراض المعدية.كما يعمل على تخفيف أو تحييد التهديدات البيولوجية. تسخير الأنظمة البيولوجية مع القدرات الوظيفية والتركيبية المتطورة من النظم البيولوجية يمكن أن تطور منتجات وأنظمة جديدة لدعم الأمن مع مزايا أكثر ، حتى الكيمياء وتصنيع التقنيات التقليدية والمنتجات الأكثر تقدما ستساعد على تحقيق تلك النظم بكفاءة.

تسعي التكنولوجيا البيولوجية BT لتأسيس فهم أساسي من العمليات الطبيعية وقواعد التصميم الأساسية التي تحكم سلوك النظم البيولوجية، وتطبيق هذه المعرفة لإنتاج منتجات جديدة ورؤية جديدة.   

برنامج المعيشة المسبكة (Living Foundries program)

مفهوم جديد يندرج ضمن معالم وأفاق التكنولوجيا البيولوجية والتي تركز في جزء منه على خلق منصة تصنيع مقرها بيولوجيا تهدف للوصول السريع لمواد جديدة ذات خصائص هادفة مع تحجيمها والتي تسمح بتمكين جيل جديد من المنتجات الميكانيكية والكهربائية والبصرية.

برنامج وقائع الأنساب تدل على الأصول (CLIO)

هو اختصار لمفهوم (The Chronicle of Lineage Indicative of Origins ) و يهدف هذا البرنامج لوضع الوقائع الإرشادية للجينات الوراثية وذلك لجعل لهندسة البيولوجية أكثر أمانا من خلال إقامة دائمة لعناصر التحكم التي تحمي ضد الهندسة الوراثية الضارة عمدا، ومنع الحيازات غير المشروعة أو سوء استخدام السلالات الملكية، وتوفير أدوات الطب الشرعي للمساعدة في التحقيق في الحوادث البيولوجية، وتسمح للمحققين الأمنيين من كشف حالات الامتثال لممارسات التلاعب البيولوجية تعتمد على تطبيق التعقيد البيولوجي من مقاييس مكونة من مجموعة هائلة مكانية ومادية وزمنية، بعض الكائنات الحية تزدهر كخلايا فردية ولكن معظمها تعتمد على التفاعلات الديناميكية مع الأنواع الأخرى.فعلى سبيل المثل نجد البشر، يعيشون في مستعمرات بشرية وتستعمرهم خلايا من قبل المجتمعات الحيوانية الأخرى التي يفوق عددها خلايا البشر ولها تأثيرات كبيرة محتملة ولكن لا تزال غامضة إلى حد كبير على عملية التمثيل الغذائي، الحالة النفسية، والأداء، والصحة. ولفهم أفضل للتفاعلات بين أنواع الثدييات وغير الثدييات والكائنات الحية الدقيقة يمكن أن نعزز النهج الجديد لتعزيز الصحة النفسية والجسدية في الروتين الذي يهدد حالاتنا المعيشية. وبالمثل، ناقلات الأمراض المهاجرة في جميع أنحاء العالم ببطء وخلسة في بعض الأحيان، وأحيانا أخرى على شكل موجات مدمرة من التقاط الأنفاس التي تنقلها الرياح و التي تعكس سرعة ديناميكية غير مفهومة يمكن أن تقوض الأمن الاجتماعي.

وهناك صعوبة بالغة في تحليل الظواهر البيولوجية والإيكولوجية ، وأثارها على مستوى السكان المتصلين بالزراعة والأمن الغذائي. لذا يتطلع العلماء إلى مواصلة رؤى جديدة مستمدة من التعقيد البيولوجي وديناميات نظام المعيشة بهدف تطوير تطبيقات لتعزيز الاستقرار على نطاق عالمي تحقق رفاهية الإنسان.

برنامج Biochronicity

يدرس برنامج Biochronicity دور الوقت في الوظائف البيولوجية. من خلال النظر والملاحظة للحصول على التعليمات الزمنية، أو “العمليات البيولوجية على مدار الساعة” للكائنات البيولوجية، ويهدف البرنامج إلى إمكانية إدارة آثار الزمن على فسيولوجيا الإنسان.

عوائق أفاق التكنولوجيا البيولوجية

البرامج والمعالم التي سبق ذكرها ستحقق قفزات علمية هائلة ولكنها ستواجه المعضلات الأخلاقية والقانونية والاجتماعية التي يمكن أن تثيرها التكنولوجيات البيولوجية الجديدة والتي يعكف عليها العلماء من مختلف التخصصات لذا فان العلماء في DARPA يعقدون دوريا مؤتمرات مع ذوي الخبرة القانونية والاجتماعية والأخلاقية لمناقشة وبحث الطرق الملائمة التي تواكب بين التقدم القادم والقوانين البشرية الحالية في مختلف دول العالم.