تناسخ ذاتي

[تصغير|يسار|200بك|[بنية جزيئية|البنية الجزيئية لـ الدنا]]

يُمثّلُ **التَّناسُخ الذاتي** (بالإنجليزية: Self-replication) أي سلوكٍ يصدُر عن نظامٍ ديناميكيٍّ يُفضي إلى بناءِ نسخةٍ مطابقةٍ أو مماثلةٍ لنفسِه. فالخلايا الحيوية، متى توفرت لها البيئة الملائمة، تتكاثرُ عِبْرَ الانقسام الخلوي؛ حيث يتم خلال هذه العملية تضاعُف الدنا ونقله إلى النسل. أما الفيروسات الحيوية، فيمكنها التناسُخُ أيضاً، ولكن عِبْرَ الاستحواذِ على آلياتِ التكاثرِ داخل الخلايا من خلال عملية العدوى. وفي سياقٍ آخَر، يمكن لبروتينات البريون الضارة أن تتكاثر عِبْرَ تحويلِ البروتيناتِ الطبيعيةِ إلى أشكالٍ مشوهة.

وفي العالَم الرقمي، تتكاثر فيروسات الحاسوب مستغلةً العتادَ والبرمجياتِ الموجودةَ بالفعل. كما يُعد التناسُخُ الذاتي في مجال الروبوتات مجالاً خصباً للبحثِ وموضوعاً مثيراً في الخيال العلمي. إنَّ أيَّ آليةٍ للتناسُخِ الذاتي لا تُنتِج نسخةً مثاليةً تماماً (بسبب الطفرات) ستشهدُ تبايناً جينياً وتخلُقُ تنويعاتٍ من ذاتِها؛ وتخضعُ هذه التنويعاتُ لعمليةِ الانتخاب الطبيعي، حيث يمتلكُ بعضُها مَقْدِرةً أفضل على البقاءِ في البيئةِ الحالية، مما يجعلُها تتفوقُ في التكاثرِ على غيرِها.

## نظرة عامة

### النظرية
أرست الأبحاثُ المبكرة التي أجراها جون فون نويمان حقيقةَ أنَّ المُنَسِّخات (Replicators) تتألفُ من عدةِ أجزاءٍ جوهرية:

* تمثيلٌ مَرْمُوز للمُنَسِّخ (كود).
* آليةٌ لنَسخِ هذا التمثيلِ المَرْمُوز.
* آليةٌ لتنفيذِ عمليةِ البناءِ داخل البيئةِ المضيفة.

وعلى الرغم من وجودِ استثناءاتٍ محتملةٍ لهذا النمط، إلا أنَّ جُلَّ الأمثلةِ المعروفة تلتزمُ به. وقد اقترب العلماءُ من بناءِ آر إن إيه (RNA) يمكنُ نَسخُه في "بيئةٍ" تتكونُ من محاليلِ المونومرات والترانسكريبتيز، بَيْدَ أنَّ مثلَ هذه النظم تُصنَّفُ "كتناسُخٍ مُعاوَن" أكثر من كونِها "تناسُخاً ذاتياً". وفي عام 2021، نجح الباحثون في بناءِ نظامٍ يضمُّ ستةَ عشرَ تسلسلاً من الدنا المصممِ خصيصاً، حيث يمكنُ لأربعةٍ منها الارتباطُ معاً بتسلسلٍ معين عبر تغييرِ درجاتِ الحرارة، مما يزيدُ من عددِ النسخِ في كل دورة دون الحاجة لوسيطٍ خارجي مثل الإنزيمات.

### نشأة الحياة
يُعد التناسُخُ الذاتيُّ ركيزةً أساسيةً للحياة. فقد اقتُرِحَ أنَّه ظهر خلال تطورِ الحياة عندما انفصل جزيءٌ يشبهُ متعدد النيوكليوتيد مزدوج الشريط (ربما مثل الرنا) إلى أشرطةٍ مفردة، عَمِلَ كلٌّ منها كقالبٍ لبناءِ شريطٍ مكمل، مما أدى لإنتاجِ نسختين مزدوجتين. وفي نظامٍ كهذا، تتنافسُ المُنَسِّخاتُ الفرديةُ ذاتُ التسلسلاتِ المختلفةِ على المواردِ المتاحة، مما يُطلقُ شرارةَ الانتخاب الطبيعي للتسلسلاتِ الأكثر "صلابة".

### أصناف التناسُخ الذاتي
بدأت الأبحاثُ الحديثةُ في تصنيفِ المُنَسِّخات بناءً على مِقدارِ الدعمِ الذي تتطلبُه:

* المُنَسِّخات الطبيعية: هي التي تستمدُّ جُلَّ تصميمِها من مصادرَ غير بشرية، وتشملُ كافةَ أشكالِ الحياة الطبيعية.
* المُنَسِّخات ذاتية التغذية (بالإنجليزية: Autotrophic): يمكنها التكاثرُ في "البرية" عِبْرَ استخراجِ مواردِها الخاصة. ويُفترضُ أنَّه يمكن للبشرِ تصميمُ منسِّخاتٍ آلية غير حيوية من هذا النوع.
* النظم التكاثرية الذاتية: هي نظمٌ نَظرية تُنتِجُ نسخاً من نفسِها انطلاقاً من موادَّ خام صناعية (مثل القضبان والأسلاك المعدنية).
* نظم التجميع الذاتي: تقومُ بتجميعِ نسخٍ من ذاتِها من أجزاءٍ تامةِ الصنعِ جرى تسليمُها إليها.

### برنامج حاسوبي متناسخ ذاتياً

في علوم الحاسوب، يُعرف "الكواين" (Quine) بأنَّه برنامجُ حاسوبٍ يُنتِجُ كودَه الخاصَّ كمخرجاتٍ عند تنفيذه. على سبيل المثال، في لغة بايثون:

:

إنَّ النهجَ الأكثر بساطةً هو كتابةُ برنامجٍ ينسخُ أيَّ تدفقٍ للبياناتِ يُوجَّه إليه، ثم توجيهه نحو نفسِه؛ وهنا يُعامَلُ البرنامجُ ككودٍ تنفيذيٍّ وكبياناتٍ تجري معالجتُها في آنٍ واحد، وهو نهجٌ شائعٌ في معظمِ النظمِ المتناسخةِ ذاتياً، بما فيها الحياةُ الحيوية.

### التبليط المتناسخ ذاتياً

في الهندسة، التبليطُ المتناسخُ ذاتياً هو نمطٌ يمكنُ فيه ضمُّ عدةِ بلاطاتٍ متطابقة لتكوينِ بلاطةٍ أكبر تشبهُ الأصلية. ويُعد شكل "أبو الهول" (Sphinx) السداسي (hexiamond) هو خماسي الأضلاع الوحيد المعروف الذي يمتلكُ هذه الخاصية.
## التناسخ الميكانيكي
يُعد التناسُخُ الذاتي للآلاتِ نشاطاً بارزاً في مجالِ الروبوتات. وبما أنَّ الروبوتات تمتلكُ ميزاتٍ مشتركة، فإن الروبوتَ المتناسخَ ذاتياً يحتاجُ للقيامِ بما يلي:
* الحصولُ على موادِّ البناء.
* تصنيعُ أجزاءٍ جديدة بما في ذلك العتادُ الدقيقُ وأجهزةُ التفكير.
* توفيرُ مصدرِ طاقةٍ مستمر.
* برمجةُ الأفرادِ الجدد.
* تصحيحُ أخطاءٍ قد تقعُ في النسل.

وعلى مقياسِ النانو، قد تُصممُ "المُجمِّعات" (Assemblers) لتتناسخَ ذاتياً؛ وهو ما أدى لظهورِ فرضية "الهباء الرمادي" (Grey Goo) في روايات الخيال العلمي، والتي تُصورُ نهايةَ العالَم عِبْرَ خروجِ هذه المُنَسِّخات عن السيطرة.

## التطبيقات والمجالات
* الفضاء: الهدفُ هو استغلالُ مواردِ الكواكبِ بكتلةِ إطلاقٍ منخفضة؛ حيث يمكنُ لآلةٍ متناسخةٍ تغطيةَ كوكبٍ بالخلايا الشمسية وبثِّ الطاقة للأرض.
* التصنيع الجزيئي: يعتقدُ علماءُ النانو أنَّ عملَهم لن ينضجَ إلا بتصميمِ مُجمِّعٍ نانويٍّ متناسخٍ ذاتياً.
* الميمات (Memetics): صاغ ريتشارد دوكينز مصطلح "ميم" لوصفِ وحداتٍ سلوكية تُنسخُ من عقلٍ لآخَر عِبْرَ الملاحظة، وهي تشبهُ الفيروساتِ المعلوماتية.
* أمن الحاسوب: العديدُ من المشكلاتِ الأمنية تسببُها برامجُ متناسخة مثل ديدان الحاسوب والفيروسات.

## انظر أيضاً
* نشوء حيوي
* حياة اصطناعية
* تضاعف الدنا
* ريب راب

## المراجع


تصنيف:النمذجة والمحاكاة
تصنيف:علم الحاسوب
تصنيف:محاكاة
تصنيف:واقع افتراضي