עצים זוהרים בחושך: יש פתרון למשבר הדיור, והוא דווקא ביולוגי

גם אם שבעתם מפתרונות על הנייר למשבר הדיור בישראל, כדאי בכל זאת לשים לב לרעיון הבא שמציג ד"ר עידו בצלת מאוניברסיטת בר אילן. "הדירות שאנחנו בונים היום יקרות מאוד לבנייה, יש בהן מקום מועט, הן לא עמידות במיוחד ולא מנצלות היטב את השטח. יש אנשים שאין להם גם את זה. האם זו הדרך הכי טובה לבנות בית? לא. זו סתם דרך שירשנו מאבותינו מסיבות היסטוריות. יש עוד המון דרכים לבנות בתים. ואם הבית שלנו לא היה בנוי, אלא ארוג? לו היינו מקימים אותו בטווייה של חומרים גמישים אבל עמידים? מדוע לא? יש חיות בעולם שעושות זאת. בית ארוג נבנה בקלות, ניתן להרחבה או הצרה בקלות, בהתאם לצרכים של המתגוררים בו, ניתן להזיזו ממקום למקום, וגם יהיה קל יחסית לבנות בית כזה כאשר נגיע ליישב כוכבים אחרים".

בצלת אינו ממציא הבתים הארוגים, אבל זהו אחד מכמה רעיונות העוסקים בחיקוי הסביבה שהציג בכנס של אוניברסיטת סינגולריטי בישראל. האוניברסיטה הזאת היא מיזם שהוקם כחלק מתנועת סינגולריטי שייסד ריי קורצווייל, הטוענת שבני האדם עומדים בפני עידן של חדשנות טכנולוגית מואצת שבו נשבור את כל הגבולות הפיזיים והביולוגיים שלנו, מסביר ארז לבנה, חבר הוועד המנהל של עמותת סינגולריות הישראלית שהקמה לאחרונה. האוניברסיטה היא מיזם של התנועה להפגיש אנשים יצירתיים מכל העולם, שיש להם חלומות גדולים. בכנס האחרון שקיימה, החלומות הללו היו בעיקר מתחום המחקר החם של ביולוגיה סינתטית, כלומר הנדסה של חומרים ביולוגיים חדשים לחלוטין המשלבת יכולות של הטבע עם יכולות אנושיות.

כך תדעו איפה עבר אדם שהתעטש

ד"ר בצלת ידוע בעיקר בזכות עבודתו בתחום הסרטן ובגישה החדשנית שלו לטיפול באמצעות רובוטי דנ"א השטים במערכת הדם. "הרובוטים שלנו יודעים לזהות 12 סוגי סרטן, וצפויים להיכנס בקרוב לניסויים בבני אדם, בטיפול בלוקמיה", הוא עדכן בהרצאה שנשא בכנס. "בעתיד יהיו להם יישומים נוספים. למשל בתחום המוח, הם יכולים לשפר או להפריע לתקשורת בין שני תאי עצב ספציפיים, כדי למחוק או לחזק זיכרונות והתנהגויות". אולם במעבדה של בצלת עוסקים לא רק בסרטן אלא בפנים נוספות של תחום הביולוגיה הסינתטית, ובמיוחד בפתרונות למחסור במשאבים, באמצעות חיקוי של העולם הביולוגי.

"מחסור נמצא במקומות שאנחנו לא חושבים עליהם", אומר בצלת, "כמעט כל אורגניזם בעולם משתמש בכל היכולות והמשאבים שלו, ורק אנחנו לא. למשל, איננו משתמשים בציפורניים, אלא רק מדי פעם. למה? זה חומר מדהים ואנחנו לא עושים עמו כלום. כשאני מציג לסטודנטים שלי את בעיית הציפורניים, הם מציעים דברים מדהימים. אולי אפשר לעצב את הציפורן כך שתהיה מברג או מפתח לדלת? מדוע שלציפורניים לא תהיה פונקציה?"

חיקוי עולם הביולוגיה כולל גם העברה של גנים מיצור מסוים לצמחים או חיידקים, כך שהם יפתחו את התכונה החבויה בגן המקורי. זהו תחום מחקר חם היום במדע, המשלב אנשי מקצוע ממגוון תחומים, למשל קלינטק. "כיוון שצמחים מסוימים יכולים להמיר אנרגיית שמש לדלק באופן מאוד יעיל, אין סיבה שלא נשתיל גנים מצמח יצרן-דלק כזה בתוך צמח שקל לו לצמוח ללא תחזוקה בצדי הדרכים, ואז כאשר מכונית נוסעת ונגמר הדלק - עוצרים, קוטפים ונוסעים", מדגים בצלת. "אנחנו לא בטוחים עדיין שאפשר לעשות זאת אבל הטכנולוגיה של היום בתחום העברת הגנים מצמח לצמח מרמזת שזה רחוק מלהיות מופרך".

מיזם אחר, דומה, כבר קרוב יותר למימוש. "אחד מספוגי הים באוקיאנוס יודע להפיק סיליקון ממי הים ולהפוך אותו לשלד זכוכית שמקיף אותו", מספר בצלת. "האם אנחנו יכולים ללמוד ממנו את המנגנון ולהפיק סיליקון ממי הים? ובכן, במעבדה שלי הצלחנו לשים יד על הגן הזה, וראינו שהוא יכול לאסוף מהים לא רק זכוכית. למשל, ייצרנו בקטריה הכוללת את הגן הזה ואוספת דווקא נחושת מן הסביבה, והפעלנו אותה כך שהיא ייצרה מעגל חשמלי. בעצם, הצמחנו מעגל חשמלי מתוך סביבה נחושתית בתוך שימוש באנרגיית השמש בלבד. זה עולה פחות מתהליכי הייצור היום, בשלושה סדרי גודל".

בצלת נותן דוגמה נוספת שיש לה השלכות יישומיות: "כולנו מכירים חיות שיוצרות בד. בכל תולעת משי יש גן המייצר חומר גלם לתעשייה של 3 מיליארד דולר. השתלנו את הגן הזה בתוך בקטריה ושילבנו את הבקטריה בבד. בקטריות יוצרות ביו-פילם, כלומר מושבת חיידקים היוצרת רצף על גבי משטח. כשחלק מהמושבה נפגע, יתר החיידקים מקבלים על כך שדר והבקטריה פועלת לרפא את עצמה. כשהמושבה נמצאת בתוך בד ומייצרת בד, אנחנו מקבלים בד שמרפא את עצמו. ומדוע באמת שבדים לא ירפאו את עצמם, בדיוק כמו הגוף שלנו? מדוע אנחנו זורקים היום חולצה כשהיא נקרעת? מדוע בגדים לא יתאימו את עצמם לממדי הגוף שלנו כשאנחנו משמינים או מרזים או כשיש שינוי בצו האופנה, במקום שנצטרך לרכוש מלתחה חדשה? זה כל כך הרבה יותר טוב לאיכות הסביבה".

ומה לגבי שילוב של תכונות צמחים או חיות בבני אדם? למשל, האם ניתן להחדיר באדם גן של גחלילית ולהנדס אותו כך שיפיק אור על פי הצורך? לדברי בצלת החזון עוד רחוק. "אנחנו מורכבים מדי", הוא אומר, אבל חיידקים הם מדיום ביניים מוצלח. אולי בעתיד כל אחד מאיתנו יוכל לארח מושבת חיידקים המפיקה אור, ולא ניתקע בחושך גם אם נגמרה הסוללה של הסלולרי.

אבל בואו נחזור לעתיד הקרוב יותר, ולסלולרי. אחד המיזמים הנוכחיים של בצלת, שיושק באופן רשמי בעוד כמה חודשים, משתמש בחיישנים מיוחדים על גבי הסלולרי לצורך איתור וירוסים בסביבה, למשל בעת מגפת שפעת. רעיונות רבים מנסים להיות "הווייז של", אבל המוצר של בצלת באמת די קרוב להיות "הווייז של הווירוסים", משום שהוא משתמש בחוכמת המוני הסלולרים כדי לצייר את מפת הווירוסים. כל אחד יוכל להשתמש בטכנולוגיה כדי לזהות היכן עבר לפני דקה חולה שפעת והתעטש, ויחד אפשר לגלות אזורי סיכון מועדים.

במפה ראשונית שכבר יצר הצוות של בצלת, לעיר תל אביב, התברר שבחורף 2015 היה ביה"ח איכילוב מוקד פעילות של חיידקים ווירוסים. זה כמובן לא מפתיע. מה שמעניין הוא שמרכז אחר - קניון עזריאלי - היה מלא בהם כמעט באותה מידה. "אפשר לעשות עם הממשק הזה חיזוי מטאורולוגי", אומר בצלת, "למשל אנחנו רואים שכאשר מזג האוויר יבש, כך גם הווירוסים מתקשים יותר במעבר מאדם לאדם, ולכן יש היגיון בייבוש האוויר באזורים שבהם הווירוסים נפוצים".

העצים שיחליפו את תאורת הרחוב

חברת ג'ינום קומפיילר, שייסד ד"ר עומרי עמירב-דרורי, כבר היום מיישמת את הרעיונות של חיקוי יכולות הטבע. החברה, שהצגנו ב"גלובס" בעבר, למעשה מחקה את מה שעושים היום מתכנתי מחשב כשהם בונים קוד: לוקחים רצפי גן מכאן ומשם ובונים מהם רצף שישלב כמה תכונות שאנחנו מעוניינים בהן. היום ניתן לשלוח רצף כזה בדואר אלקטרוני ל"מפעל דנ"א" ולקבל חזרה בדואר שליחים מולקולה שמכילה את הרצפים שביקשת.

מדענים בארה"ב כבר הצליחו ליצור תא חי בעזרת ביולוגיה סינתטית, וזה גם החלום של עמירב-דרורי - לתכנן מאפס יצורים חיים. בינתיים הוא מתאר הישגים אחרים, לא פחות מרשימים בתחום - ייצור חזירים מהונדסים גנטית שניתן יהיה לקצור מהם אברים להשתלה, שהמושתל לא ידחה; אצות המגדלות קקאו - כיום הקקאו נמצא במחסור ושיטת הקטיף שלו מורכבת ועתירת כוח אדם, ואצות יכולות להיותת מקור פשוט וזול לקקאו סינתטי; וניל הגדל בשמרים (מסיבות דומות) וגולת הכותרת - עצים זוהרים בחושך.

מיזם העצים הזוהרים השתמש בטכנולוגיה של ג'ינום קומפיילר ונטע גנים של יצורים זוהרים בחושך - אצות מסוימות או גחליליות - בצמחים נפוצים בסביבה העירונית שלנו. מטרת המיזם היא להאיר את הדרכים באופן אקולוגי ובלי להפריע לנוף. לאחר שהוכיח היתכנות מדעית, יצא הצוות לגיוס המונים באמצעות קיקסטארטר.

"הבעיה של עצים היא שהם אינם זוהרים בחושך! אנחנו יצאנו לתקן זאת", אומר בקמפיין אנתוני אוואנס, שהוביל את המיזם. קמפיין הקיקסטארטר הניב כמעט חצי מיליון דולר ויחסי ציבור מעולים. הפרויקט אוגד כחברה בשם Glowing Plants בניהולו של אוונס וקיבל השקעה מ-y-combinator, אחת המשקיעות בשלבים מוקדמים המובילות בתחום התוכנה בעמק הסיליקון. זו ההשקעה הראשונה שלה בתחום הביולוגיה.

"הדור הראשון של הצמחים הזוהרים כבר מאיר מספיק כדי שניתן יהיה לזהות פנים בחדר חשוך. כעת עובדים על הדור השני", אומר עמירב-דרורי, המשמש גם מנכ"ל ג'ינום קומפיילר. "מעבר לעצם קיומם של עצים זוהרים, זוהי הוכחת היתכנות לכל מה שהביולוגיה הסינתטית יכולה לעשות. הבעיה היא בציבור - הנדסה גנטית מלחיצה אנשים, והייתה אפילו התנגדות לפיתוח תמים כמו תפוח שאינו משחיר. חבל, כי בעיניי מי שיבין היטב את המדע שבבסיס ההנדסה הגנטית לא יפחד ממנה כל כך".

ביו-האקינג: כל אחד יכול להיות ביולוג

היצירתיות בתחום הביולוגיה הסינתטית מאיימת לעשות מהפכה במדע הביולוגיה עצמו. הרעיונות והכלים העומדים בבסיסה, והתחומים שעליהם היא יכולה להשפיע, הופכים אותה לדבר החם ביותר ב"ביו-האקינג", תנועה ששמה לעצמה מטרה "לשבור את המונופול של הביולוגיה הממוסדת". החזון של התנועה הוא שבני אדם, לאו דווקא עם רקע בביולוגיה, יוכלו להיכנס לקרביים של מנגנון ההפעלה של עצמם ושל עולם הביולוגיה הסובב אותם.

תומס לנדריין הוא מחלוצי התנועה. "ביו-האקינג זה לא דיסציפלינה מדעית אלא תנועה המחזירה את המשאבים של הביולוגיה לידיים של כולנו ומחברת את הביולוגיה לתחומים כמו ארכיטקטורה, עיצוב ואמנות", הוא אומר בריאיון ל"גלובס". "הביולוגיה צריכה להיות נגישה יותר, זולה יותר וידידותית יותר לסביבה. זמן רב מדי היא הייתה סגורה בידיהם של מעטים הפועלים במסגרת הלוחצת של מוסדות רשמיים".

לנדריין ביקר בישראל כאורח של תוכנית התואר השני בעיצוב חדשנות ויזמות בביה"ס לעיצוב במכללה למינהל, והעביר במסגרת התוכנית סדנה שנועדה לאתגר את הסטודנטים לצאת מאזור הנוחות שלהם. בסדנה עסקו הסטודנטים מעט בביו-האקינג בעצמם והחלו לגבש פרויקטים כמו מדפסת תלת-ממד המדפיסה בקטריות המאפשרות לבצע שינויים בזמן אמת על בד ומוצר הבודק את איכויות ומורכבות הקרקע על ידי נטילת דוגמיות ובדיקתן על ידי חיישנים ובקטריות.

למי שאינו מאמין שזה יכול להיות רלוונטי לחייו, מזכיר לנדריין מה קרה בעולם המחשבים. עד שנות ה-70 הם היו שייכים בעיקר לאוניברסיטאות ולחברות הגדולות והעשירות, אך המחירים ירדו וירדו, וככל שהשוק התרחב גם הממשקים הפכו ידידותיים יותר, והיום לכל אחד מאיתנו יש בחייו לא רק מחשב אחד, אלא כמה וכמה, שבהם הם משתמש באופן יומיומי. לנדריין מאמין בכל לבו שכך יקרה גם בתחום הביולוגיה, ובעיקר בתחום הביולוגיה הסינתטית.

לדברי דיקאן ביה"ס לעיצוב, פרופ' כרמלה יעקובי וולק, כל הסטודנטים שהשתתפו בסדנה בת הארבעה ימים יודעים לבנות את הפרויקטים שתכננו ומתכוננים לעשות זאת. צוות חיידקי הבד יעשה זאת במסגרת התמחות במעבדתו של לנדריין.

"השינוי בעולם המחשבים קרה ברגע שאנשים שלמדו מדעי המחשב, החלו לנסות לבנות לעצמם מכונות חישוב כאלה בבית, במו ידיהם", אומר לנדריין. "פתאום היה יותר מגוון, והפוטנציאל החבוי של הכלי הזה החל להתממש". כך קרה גם לו עצמו, בתחום הביולוגיה. לנדריין היה דוקטורנט בתחום הביולוגיה הסינתטית, אבל זה לא הספיק לו. הוא החליט לפתוח מעבדה שבה כל אחד יכול לעסוק בביולוגיה, בכלים פשוטים. החבורה שהוביל השתלטה על בניין נטוש והחלה לרכוש מכשירי מעבדה משומשים במחיר אפסי. "אפילו רק על בסיס מכשירים שמעבדות גדולות השליכו, הצלחנו לבנות מעבדה פונקציונלית לגמרי", הוא מספר. לנדריין וצוות המייסדים של המעבדה הציע בחינם הכשרה בעקרונות הביולוגיה הסינתטית ובשימוש במכשירים.

"בתוך זמן קצר היו לנו 40 משתתפים, שעבדו יחד על 15 פרויקטים - יותר מכל מעבדה אחרת, ובמימון אפסי", אומר לנדריין. "פיתחנו מכשיר אולטרסאונד זול באופן משמעותי מהמוצרים הקיימים, על ידי שיתוף פעולה בין רופאים ומהנדסים שעבדו אצלנו ללא משכורת, והחזון שלהם היה שכל אחד יוכל לעשות לעצמו בדיקת אולטרסאונד באמצעות הסלולרי ולשלוח אותו לפענוח בענן. אנחנו מאמינים שלמוצר כזה יש שוק ושהוא גם יהיה בסופו של דבר רווחי. כבר קיבלנו מימון מנאסא ו-DARPA (הרשות האמריקאית לפיתוח טכנולוגיות עבור צבא ארה"ב - ג"ו) לעבוד על ביוריאקטור שזול באופן משמעותי מזה הקיים, כדי שניתן יהיה לייצר בחלל מולקולות חדשות מחיידקים. יש לנו שיתוף פעולה עם סוני למוצרים אלקטרוניים מתכלים. ויש לנו גם פרויקט לפיתוח שמשנה צבעים לאורך שעות היום. אין בזה כרגע שום דבר שימושי, ככל הידוע לנו, אבל זו אמנות, ומדוע לא?".

בעולם פועלות היום עשרות מעבדות ביו-האקינג, במודלים עסקיים שונים. חלקן ממומנות מתרומות, בחלקן המשתתפים משלמים דמי חבר לצורך מימון הפרויקטים במעבדה, ובחלקן, כמו במעבדה של לנדריין בראשיתה, אין מימון חיצוני כלל. המעבדות הללו אטרקטיביות מאוד ליזמים בתחום הביולוגיה הנמצאים מחוץ לעולם האקדמיה או הרפואה, שכן קרנות הון סיכון בדרך כלל מממנות פרויקטים כאלה רק משלב האבטיפוס, ואילו לאנשים מחוץ לאקדמיה או לתעשייה הממוסדת המעוניינים לפתח מוצר ביולוגי קשה מאוד להגיע לאבטיפוס באופן עצמאי.

"יוצרים רבים מעולמות שלכאורה אין להם קשר לביולוגיה רוצים היום להשתמש ביכולות ביולוגיות כי לטבע יש תכונות מדהימות. הוא לרוב בר קיימא, פחות רעיל ויותר מזה - תאים חיים עושים אלכימיה, כלומר הם משנים את טיב החומר, מחומר גלם לחומר סופר מורכב ומחומר מורכב - בחזרה לחומרי גלם, בקלות וביעילות. יש כל כך הרבה דרכים שבהן אפשר להשתמש ביכולות הללו בחפצים מהעולם האמיתי, ולכן האינטראקציה בין הביולוגיה לקהל חייבת להתרחש בקרב יזמים, מעצבים, אמנים - ולא במעבדות הקיימות".

האם אין זה מסוכן לתת לכלל האנושות גישה ליכולות כאלה ללא בקרה?

"יש בכך סכנה, ולכן אפילו אנחנו, הדמוקרטים, לא נותנים לכל אחד להיכנס. קודם כול יש להציג את הפרויקט המבוקש, ויש עדיפות לפרויקט שמועיל לאנושות. אנחנו עוקבים אחר הפרויקט כדי לוודא שמה שהוצג הוא אכן מה שנעשה. מעבר לכך, אדם צריך להראות שהוא מבין דבר או שניים במה שהוא מתכוון לעשות. אם לא, זה גם בסדר, אבל אז נצמיד לו מנטור.

"יש לנו גם בקרה הדדית. האקדמיה עושה זאת בכתבי עת מכובדים וסגורים לציבור הרחב. לנו יש ביקורת עמיתים דומה לוויקיפדיה. זו בקרה פחות רשמית שבמספרים גדולים מתגלה כמאוד יעילה. ואצלנו רוב הקניין הרוחני שנוצר במעבדה הוא נחלת הכלל".

לאן התחום הזה הולך בעוד עשר שנים?

"אני מאמין שהאקדמיה תיקח את הטוב ביותר מהתנועה הזאת ותתאים אותה אליה. אנחנו נאתגר את השיטה האקדמית הקיימת ונשנה אותה כך שתהיה פתוחה יותר. הדרך לשנות עולם סגור היא דווקא לא מבפנים, אלא להראות להם מבחוץ מה אפשרי. אנחנו לא שונאים את האקדמיה אלא אוהבים אותה. גם הם לרוב די אוהבים אותנו".