في عام 1889، نزل طبيب فرنسي يدعى فرانسوا جيلبرت فيولت من جبل في جبال الأنديز، وسحب الدم من ذراعه وفحصها تحت المجهر. ارتفعت خلايا الدم الحمراء للدكتور فيولت، والتي تنقل الأكسجين، بنسبة 42 بالمائة. لقد اكتشف قوة غامضة في جسم الإنسان: عندما يحتاج إلى المزيد من هذه الخلايا الحيوية، يمكنه تصنيعها حسب الطلب.
في أوائل القرن العشرين، افترض العلماء أن الهرمون هو السبب. أطلقوا على الهرمون النظري إريثروبويتين، أو “الصانع الأحمر” باللغة اليونانية. وبعد سبعة عقود، وجد الباحثون الإريثروبويتين الفعلي بعد التصفية 670 جالون من البول.
وبعد حوالي 50 عامًا من ذلك، أعلن علماء الأحياء في إسرائيل أنهم عثروا على خلية نادرة في الكلى تصنع الهرمون عندما ينخفض مستوى الأكسجين بشكل كبير. تسمى الخلية نورن، سميت على اسم الآلهة الإسكندنافية الذين كان يعتقد أنهم يتحكمون في مصير الإنسان.
استغرق البشر 134 عامًا لاكتشاف خلايا نورن. وفي الصيف الماضي، اكتشفتها أجهزة الكمبيوتر في كاليفورنيا بنفسها خلال ستة أسابيع فقط.
جاء هذا الاكتشاف عندما قام الباحثون في جامعة ستانفورد ببرمجة أجهزة الكمبيوتر لتعليم أنفسهم علم الأحياء. قامت أجهزة الكمبيوتر بتشغيل برنامج ذكاء اصطناعي مشابه لبرنامج ChatGPT، وهو الروبوت الشهير الذي أصبح يتقن اللغة بعد التدريب عليه مليارات القطع من النص من الإنترنت. لكن الباحثين في جامعة ستانفورد دربوا أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم على البيانات الأولية حول ملايين الخلايا الحقيقية وتركيبها الكيميائي والجيني.
ولم يخبر الباحثون أجهزة الكمبيوتر بما تعنيه هذه القياسات. ولم يوضحوا أن الأنواع المختلفة من الخلايا لها سمات كيميائية حيوية مختلفة. ولم يحددوا أي الخلايا تلتقط الضوء في أعيننا، على سبيل المثال، أو الخلايا التي تصنع الأجسام المضادة.
قامت أجهزة الكمبيوتر بتحليل البيانات من تلقاء نفسها، وإنشاء نموذج لجميع الخلايا بناءً على تشابهها مع بعضها البعض في مساحة واسعة ومتعددة الأبعاد. عندما تم الانتهاء من الآلات، كانوا قد تعلموا مبلغ مذهل. يمكنهم تصنيف خلية لم يروها من قبل على أنها واحدة من أكثر من 1000 نوع مختلف. واحدة من تلك كانت خلية نورن.
قال جوري ليسكوفيك، عالم الكمبيوتر في جامعة ستانفورد الذي قام بتدريب أجهزة الكمبيوتر: “هذا أمر رائع، لأنه لم يخبر أحد النموذج مطلقًا بوجود خلية نورن في الكلية”.
يعد البرنامج واحدًا من العديد من البرامج الجديدة التي تعمل بالذكاء الاصطناعي، والمعروفة باسم النماذج الأساسية، والتي تضع أنظارها على أساسيات علم الأحياء. لا تقوم النماذج ببساطة بترتيب المعلومات التي يجمعها علماء الأحياء. إنهم يقومون باكتشافات حول كيفية عمل الجينات وكيفية تطور الخلايا.
ومع توسع النماذج، ومع المزيد من البيانات المختبرية والقدرة الحاسوبية، يتوقع العلماء أنهم سيبدأون في تحقيق اكتشافات أكثر عمقًا. قد يكشفون أسرارًا عن السرطان وأمراض أخرى. وقد يكتشفون وصفات لتحويل نوع من الخلايا إلى نوع آخر.
قال الدكتور إريك توبول، مدير معهد سكريبس للأبحاث التحويلية: “اكتشاف حيوي حول علم الأحياء لم يكن من الممكن أن يتم من قبل علماء الأحياء – أعتقد أننا سنرى ذلك في مرحلة ما”.
أما المدى الذي سيصلون إليه فهو موضوع للنقاش. في حين يعتقد بعض المتشككين أن النماذج سوف تصطدم بحائط، يعتقد العلماء الأكثر تفاؤلاً أن النماذج الأساسية ستعالج أكبر سؤال بيولوجي على الإطلاق: ما الذي يفصل الحياة عن غير الحياة؟