מאמצים רבים מושקעים בשנים האחרונות במקומות שונים בעולם, במטרה לחקות תכונות אופייניות למערכות ביולוגיות מורכבות ומתוחכמות. ענף המחקר החדש הזה קרוי כימיה ביו-מימטית, כלומר, כימיה של חיקוי ביולוגי, החוקרים בתחום זה מנסים לפתח וליצור מולקולות סינתטיות פשוטות, יחסית, המסוגלות לחקות תהליכים כימיים וביולוגיים שונים, המבוצעים בטבע על ידי חומרים מורכבים הרבה יותר.

חומרי החיקוי הביו-מימטיים מחקים רק תכונות בודדות ממגוון התכונות הגדול של החומרים הטבעיים. הדבר דומה להחלפת פועלים אנושיים ברובוטים, בקווי ייצור תעשייתיים, הרובוטים אמנם מבצעים את המשימות שמילאו הפועלים האנושיים, אבל הם אינם צריכים ואינם יכולים לשיר, לדבר, לפתור בעיות מתמטיות ועוד כהנה וכהנה פעולות שהפועל האנושי מסוגל לבצע.

כימאים ביו-מימטיים הפועלים במקומות שונים בעולם מנסים כיום לבנות מודל כימי לפעולתם של אנזימים. לא מדובר (בפרט לא בשלב זה) בניסיון לייצר אנזים מלאכותי, אלא בבניית מולקולה שתפעל לפי עקרונות הפעולה של אנזים, וליתר דיוק, תחקה את תהליך ההכרה (הזיהוי) המולקולרית, שהוא השלב הראשון בשרשרת הפעולות שמבצע האנזים (שהאחרונה בהן היא פירוק של חומר מסויים). כאמורי המערכת הביולוגית המבצעת את ההכרה, היא מורכבת מאוד, ואילו הכימאי הביו-מימטי מחפש את הדרך הפשוטה ביותר. שבה אפשר לבצע את ההכרה הזאת. בדרך זו אפשר לבודד תכונות יחידות של האנזים, ואז למצוא לכל אחת מהן תחליף סינתטי פשוט. בסופו של התהליך הזה, בעתיד, ייתכן שאפשר יהיה לסנתז ולכנות אגזימים מלאכותיים, שהמבנה הפיסי התלת-ממדי שלהם יהיה שונה לחלוטין מזה של האנזימים הטבעיים, אבל הם יבצעו את אותן פעולות כימיות וביולוגיות, כמו האנזימים הטבעיים. באותה דרך אפשר יהיה גם לבנות אנזימים מלאכותיים, שיבצעו תהליכים שאינם מתבצעים בטבע.

הכימיה הביו-מימטית נולדה, כאשר התברר שחומר אורגני פשוט יחסית, הקרוי כתר-אתר, עשוי לקשור יון אשלגן ולהעבירו מבעד לממברנה של תא חי. בחידקים מסויימים מבוצעת המלאכה הזאת באמצעות חומר אורגני מורכב למדי הקרוי ולינומיצין. הכתר-אתר בנוי משרשרת טבעתית פשוטה שמסודרת באופן
הבא: שני פחמנים-חמצן שיי פחמנים-המצן וכך הלאה. הוחוקר הצרפתי ז'ן מארי ליין (Lehn), חתן פרס נובל לכימיה, מצא דרך להוסיף חלקי טבעות לטבעת המקורית של הכתר-אתר. שיטה זו עומדת בבסיס הענף המדעי של "עיצוב" ו"תפירת" מולקולות אורגניות למטרות שונות.

בדרך זו הצליחו פרופ' שנצר ועמיתיו לפתח חומר סינתטי ראשון מסוגו בעולם, הגורם לגידול של אוכלוסיית חידקים. חומר סינתטי אחר ש"עיצב" הפרופ' שנצר מצליח לגזול יוני ברזל מטפילי מלריה. חומר זה עשוי לעמוד בעתיד בבסיסה של תרופה ביו-מימטית סינתטית חדשה כנגד טפילי מלריה. חומרים אחרים שיפרו את קליטת הברזל של צמחי כותנה. חומר זה שימש בסיס התחלתי לפיתוחם של המתגים המולקולריים המשנים את צבעם.

השלכותיו של תחום המחקר החדש עשויות להגיע לפיתוח יכולת לייצר חומרים שונים לפי הזמנה, ואפילו לפיתוח סוג חדש של הנדסה גנטית, שתתבסס על מניפולציות כרמה האטומית.


לקריאה נוספת: "אילוף האטום", הנס כריסטיאן פון-באייר, הוצאת גלילאו, 1996.