بداخل كل شيء حي
يوجد أغرب الجزيئات في الكون
إنه الحمض النووي
إنه يحمل الشفرة التي تكون كل واحد منا
و كل أشكال الحياة الأخرى على الأرض
ببساطة إنه رائع
و في العقد الأخير أصبح فهمنا للشفرة الوراثية
ليس أقل من أن يطلق عليه ثورة
انتهينا أخيراً من قراءة الجينوم البشري
صنعنا قائمة تحوي كل واحدة
من الـ 3 مليارات وحدة التي تكون الحمض النووي البشري
يمكنك أن تقول أنه بعد 13 عام و مليارات الدولارات
قرأنا أخيراً كتاب الحياة
لكن كيف يعمل كتاب الحياة هذا ؟
كيف لهذه القائمة الطويلة الموجودة في حمضنا النووي أن تجعلنا متفردين ؟
كيف تؤثر على شكلنا ؟
و مدى ذكائنا ؟
و عمرنا و نهايتنا ؟
كيف يجعلك الجينوم أنت أنت ؟
شفـــــــــــــــرة الجيـــــــــــــــن
فــــــــك شفرتنــــــــا
ترجمة أحمد محمد صديق
أنا دكتور آدم رذرفورد
بعد سنوات في المختبر أعمل أخصائي في علم الوراثة
و الآن صحفي يكتب كيف يشكل علم الأحياء حياتنا
أعتقد أن علم القرن الجديد قد ولد
منذ 10 سنوات تحديداً
في فبراير عام 2001 نشرت أولى نتائج مشروع تكلف مليارات الدولارات
و وحد آلاف العلماء من جميع أنحاء العالم
لقد قرأنا شفرتنا الوراثية كلها
بلا شك هذه هي الخريطة الأشد أهمية و الأكثر روعة
من بين الخرائط التي صنعها البشر على الإطلاق
نحن اليوم نتعلم اللغة التي خلق الله بها الحياة
مهما كانت آراءك الدينية فهذا بيان واضح
أعتقد أن هذا الأمر قد غير العلم و العالم
و لكن ربما ليس تماماً كما تصورنا أنه سيفعل
لذا بعد 10 سنوات علينا أن نسأل أنفسنا
إلى أي مدى قد وصلنا ؟
إلى أي مدى يخبرنا فك تركيبنا الجيني عن كوننا بشر ؟
الجينوم البشري هو إجمالي معلوماتنا الوراثية
القائمة الكاملة المحتوية على كل قاعدة
من القواعد البالغ عددها 3 مليارات قاعدة في حمضنا النووي
هذه القواعد هي درجات السلم الكيميائية بداخل اللولب المزدوج
هناك 4 أنواع مختلفة
تمثل الأدينين A الـ
تمثل الثايمين T الـ
تمثل السيتوزين C الـ
تمثل الجوانين G و الـ
في عام 2001 قمنا أخيراً بفك شفرة القائمة الكاملة للإنسان العادي
و أصبح ذلك المرجع
الذي يتم مقارنة الآخرين به
لقد كان إيذاناً ببدء عصر جديد
حيث أصبح غير المتخيل سابقاً سهلاً و ممكناً الآن
على سبيل المثال يمكننا الآن أن نغوص بصورة روتينية في أعماق حمضنا النووي
و نحن مرتاحون في بيوتنا
هذا هيو راينهوف
مرحباً ، كيف حالك ؟
كيف تسير الأمور ؟ سعيد لرؤيتك
بنته الصغرى بي ولدت في عام 2003
متى اكتشفت أن هناك شيء غير طبيعي بابنتك ؟
في اللحظة التي ولدت فيها
عندما ولدت بي بعملية ولادة قيصرية
و لاحظت أن قدميها طويلتان جداً
و لديها أصابع منثنية
و لديها وحمة في وجهها
لدى بي أيضاً رجلان طويلتان مرنتان و نقص في التوافق الحركي
تأخر في النمو و عيناها بعيدتان عن بعضهما البعض
بصفته متخصص في علم الجينات الإكلينيكية
عزا راينهوف أعراض ابنته الفريدة إلى سبب جيني
لم يستطع الأطباء معرفته
لذا بدأ في الغوص بداخل جينومها في مختبر مؤقت بمنزلهم في سان فرانسيسكو
بدأ يكتشف شفرتها الوراثية
و بفضل التقدم الذي حدث في مشروع الجينوم البشري
أصبحت التقنية المطلوبة لفعل ذلك متاحة
هذه أدوات الحمض النووي و التي يمكنك شراءها
و بداخلها المحاليل التي تسمح لك
بتنقية الحمض النووي
لذا ففي نهاية اليوم عندما أضيف الكحول
فإن هذا يفصل الحمض النووي عن المحلول
ليبدو مثل قطعة قطن بيضاء
تسبح في سائل شفاف
لكن المراحل التالية لم يكن يمكن تخيلها قبل 10 سنوات فقط
لقد فصل أجزاء معينة من حمض بي النووي
قام بنسخها ثم أرسلها إلى معمل تجاري ليتم قراءتها
لقد أخذت هذه القطعة من حمضك النووي
و أبحث عن الأماكن التي لا يتطابق فيها حمضك النووي
مع الجينوم المرجع
بهذه التقنية الجديدة و بإصرار و عناد الأب
وجد راينهوف أجزاء من الشفرة
ربما تكون مفتاح حالة بي
وجدنا أحد الجينات ليس بالصورة الصحيحة في بي
و هو مختص بتكوين العضلات
ممتاز
راينهوف واثق أنه وجد علاقة مباشرة
بين حمض ابنته النووي و حالتها
ليس علاجاً و لكنها بلا شك فطنة كبيرة
هناك شيء من الارتياح عند معرفة سبب المشكلة
حتى لو كنت لا تستطيع فعل شيء
حتى لو كنت لا تعلم ما الذي تتوقعه في المستقبل
ما زال من الجيد أن تعرف الخلل
فكر لدقيقة فيما أنجزه هيو راينهوف
إنه حقاً مثير للإعجاب
بعمله المنفرد بلا دعم من جامعة أو مستشفى
استطاع فك شفرة الحمض النووي الذي تسبب في حالة ابنته الفريدة و الغير معروفة
هذا هو ما أخذنا إليه علم الوراثة
لكن لنفهم تماماً إلى أي مدى قد وصلنا
نحتاج أن نعود إلى الوراء 50 سنة إلى فجر علم الوراثة الحديث
كنا قد اكتشفنا للتو حينها
أن آلية الوراثة و الحياة نفسها تكمن في الحمض النووي
لكن ماهية الحمض النووي و الطريقة التي يعمل بها كانت لا تزال غامضة
الرحلة الطويلة لاكتشاف كيف جعلنا حمضنا النووي على ما نحن عليه
و كيف يمكن أيضاً أن تحدث الأخطاء
بدأت صبيحة أحد أيام الصيف قبل حوالي 50 سنة
في الثامن من يوليو عام 1953
وصل مظروف إلى مكتب بجامعة كامبريدج
كانت رسالة من أمريكا موجهة إلى فرانسيس كريك
الذي قام هو زميله جيم واطسون قبل 3 اشهر فقط
باكتشاف أن جزيء الحمض النووي يشبه في شكله السلم اللولبي
اللولب المزدوج الشهير
وجهت الرسالة سؤالاً
لم يكن كريك و واطسون قادرين على إجابته
كيف تعمل شفرة الحمض النووي ؟
الغريب أن الرسالة لم يكتبها عالم أحياء
بل فيزيائي يدعى جورج جاموف
مشهور أكثر بنظرياته في النشاط الإشعاعي و الانفجار الكبير
كانت الرسالة مليئة بالأخطاء الإملائية
لكنها تحتوي على نفاذ بصيرة
شيء لم يكن علماء الأحياء قد فكروا به
كان جاموف ينظر إلى ما هو أبعد مما أسر عقول الجميع
في اكتشاف كريك و واطسون و هو الشكل اللولبي الشهير
لقد كان ينظر عوضاً عن ذلك إلى داخل اللولب المزدوج
إلى درجات السلم
لقد رأى جاموف معلومات في حين رأى الآخرون مجرد جزيء لولبي
لقد فتن بالجزيئات الأربعة المختلفة
التي تكون درجات اللولب
G و C ، T ، A
و التتابعات التي يكونونها
لقد خمن أن الطريقة التي يعمل بها الحمض النووي
هي من خلال شفرة الكامنة في التتابعات
التي تكونها هذه الجزيئات الأربعة بداخل لولب الحمض النووي
لقد افترض وجود لغة بأكملها كامنة في جزيء الحمض النووي
لقد قال فرانسيس كريك أن أهمية عمل جاموف
أنه كان نظرية مجردة عن التشفير
لم تشوشها التفاصيل الكيميائية الغير ضرورية
و هي طريقة مهذبة لقول أنه كان سيئاً للغاية في علم الأحياء
لكن بصيرته ثاقبة
في خلال سنة قام كريك و واطسون و جاموف
و حفنة من علماء جيلهم اللامعين
بتكوين فريق لمحاولة فك الشفرة
لمحاولة فهم
كيف تحولت الحروف إلى لحم و دم
كان العلماء يعرفون بالفعل
أن المواد الكيميائية المسماة البروتينات تكون الأنسجة الحية
كل أعضاء أجسامنا العضلات و الجلد و القلب و المخ
كلها مكونة من أو بواسطة البروتينات
و البروتينات نفسها مكونة من وحدات بناء أصغر
تدعى الأحماض الأمينية
و رغم وجود ملايين البروتينات إلا أنها تتكون
من تتابعات 20 حمض أميني فقط لتكون كل أنواع البروتين
تخيلها كلعبة مكعبات بلاستيكية
يوجد بها فقط 20 نوع مختلف من المكعبات
كل حمض أميني يمثله مكعب مختلف
و كالأحماض الأمينية تماماً
يمكن أن تختلف المكعبات في الشكل و الحجم
كي تصنع بروتين كل ما عليك فعله
هو أن تبني سلسلة من المكعبات المختلفة
و لكن كيف لجزيء الحمض النووي
ذو الشفرة السرية التي توقعها جاموف
أن يصنع البروتينات التي تكون أجسادنا ؟
كان من الواضح أن الحمض النووي
لابد أن يحتوي على شفرات للأحماض الأمينية
وحدات بناء هذه البروتينات
لكن اكتشاف كيف يقوم الحمض النووي باختيار أحماض أمينية معينة
لن يتم قبل ثمان سنوات أخرى
حتى عام 1961 في مدينة واشنطن
اثنان من العلماء الشباب المغمورين
مارشال نيرنبرج و هينريك ماتاي
اعتقدا أنها اكتشفا شيئاً لم يكتشفه أحد من قبل
كيف لنا أن نعرف أي حروف من الحمض النووي
تمثل شفرة لأي حمض أميني من أجل صناعة أي بروتين
لقد جربا بمشقة تتابع بعد تتابع
من الأحماض الأمينية و البروتينات و أجزاء الحمض النووي
إذا حصلا على التتابع الصحيح
فسيكونان قد شرعا في كشف
الكيفية التي تعمل بها شفرة الحمض النووي
مرت أسابيع دون أي بارقة أمل
و في أحد أيام السبت في وقت متأخر من الليل قما بتجريب تتابع لم يجرباه من قبل
فقط T لقد وضعا شفرة تتكون من حروف الـ
و اكتشفا أن شفرة هذا التتابع تحديداً
تؤدي إلى حمض أميني واحد هو الفينيل ألانين
لقد كانت لحظة تشبه لحظة فك رموز حجر رشيد
لقد قام نيرنبرج و ماتاي بفك الشفرة
في الشفرة الوراثية T لقد اكتشفا أن تتابع من حروف الـ
هو أمر للخلية أن تحضر بعض الفينيل ألانين
و أن تضعه في صورة بروتين
و بذلك يكونان قد أخذا الخطوة الأولى
في فك رموز الشفرة الوراثية
لقد قاما بترجمة الكلمة الأولى من اللغة السرية لجيناتنا
لكن ما لم يكن يعلمه أحد
هو كيف للحمض النووي أن يجعل كل فرد منا مختلفاً عن الآخرين
اي اجزاء الحمض النووي هي التي تجعلنا طوال أو لنا أعين زرقاء أو نعاني من الربو أو مرض السكر
هل يمكننا عزل أجزاء من الحمض النووي التي تصنع بروتينات معينة
و تعطينا ملامح معينة و صفات
يمكننا أن نراها بسهولة
كي نبدأ في فهم ذلك هناك فكرة أخرى أود شرحها
إذا قلت لك أن هذه الأسرة
لديها شيء مشترك على المستوى الوراثي
ربما تستطيع بسرعة تخمين ما هو
لديهم جميعاً جين الشعر البني
ما هو الجين إذن ؟
الجين هو وحدة الوراثة
مادياً هو جزء صغير من الحمض النووي يؤثر في صفة معينة
مثل اللون البني للشعر أو لون العين أو حتى تشمع الأذن
تتهجى الجينات في حمضنا النووي التركيب الدقيق لبروتين ما
هذه الأسرة لديها جين ملون
به شفرة لإنتاج بروتين يعطي شعرهم اللون البني
الشفرة في ذلك الجين تختلف بوضوح
عن الشفرة الموجودة في الأشخاص الشقر على سبيل المثال
و هذا الاختلاف في الشفرة يسمى جين بديل
لكن أي الاماكن في جزيء الحمض النووي هي التي تحمل أجزاء الشفرة
التي تعطينا الشعر البني أو الأشقر ؟
كان العثور على هذه الجينات تحدياً كبيراً
فجزيء الحمض النووي لدينا طويل للغاية
يحتوي على أكثر من 3 مليارات حرف من الشفرة و هي مجهرية
لكن ماذا لو أن هذه الأجزاء من الشفرة يمكنها أن تعطيك ليس شعراً بنياً
بل مرض قاتل ؟
لذا فإن العثور عليهم هو أمر في غاية الأهمية
و كان هذا هو التحدي التالي الذي واجهه علماء الوراثة
في ثمانينيات القرن العشرين في بريطانيا
كان البحث لربط الأمراض بجينات معينة
تقوده الأستاذة كاي ديفيز و هي باحثة شابة طموحة
ركزت على مرض تنكسي
الحثل العضلي الدوشيني الذي يصيب الأولاد
الحثل العضلي الدوشيني
هو مرض يؤدي إلى هزال في العضلات بصورة متصاعدة
لذا فإن هؤلاء الأولاد لديهم صعوبة في المشي و صعود السلالم
في عمر 4 إلى 5 سنوات
يستخدمون عموماً الكرسي المتحرك في عمر 12 عاماً
و يموت الكثير منهم قبل بلوغ سن الـ 20 عام
كنا نعلم أن الحثل العضلي الدوشيني هو جين عضلي
لم تكن لدينا فكرة عن وظيفته
كانت هناك كل أنواع النظريات
لكن لم يكن من الممكن معرفة الجين الذي توجد به الطفرة
بسبب وجود آلاف الجينات التي تستخدمها العضلات
لكن كيف أمكنها تتبع الجين المشتبه به ؟
التكنولوجيا المتوفرة حينها
كانت تعني أنه ليس بإمكانها قراءة الشفرة الوراثية مباشرة بسهولة
لكن بإمكانها النظر إلى أجزاء كبيرة من الحمض النووي تسمى الكروموسومات
الكروموسومات هي أجزاء من الحمض النووي المكدس
يبلغ طولها مئات الملايين من أزواج القواعد
لدينا نحن البشر 23 زوج من الكروموسومات
واحد من كل زوج من أحد والدينا
في حالة الحثل العضلي الدوشيني كان لدى الأستاذة ديفيز دليل حاسم
ليساعدها على العثور على البديل الجيني غير الطبيعي
كانت تعلم أن المرض يصيب الأولاد فقط
و هذا يعني أنه يمكنها تتبع الخطأ الوراثي
في أحد الكروموسومات المرتبطة بالجنس
في هذه الحالة X و هو الكروموسوم
X لذا فقد كانت خطوتها الأولى أن تجمع بنك من كروموسوم
من العائلات التي لديها تاريخ به هذا المرض
X كان علينا تنقية كروموسومات
حتى يمكننا تضخيم المادة
و وضعها في بكتيريا و تنميتها و النظر إليها
و لم يكن بإمكاننا فعل ذلك من قبل
لقد قامت ديفيز بتقطيع الكروموسومات كيميائياً إلى أجزاء صغيرة
يمكنها الآن أن تبدأ البحث في الحمض النووي للعائلات المصابة
عن الاختلافات في شفرتهم الوراثية
كي تفعل ذلك فقد صنعت شجرة عائلة لكل من العائلات المصابة
تظهر أنماط ظهور المرض
المتوارث خلال الأجيال
ثم قارنت هذه الشجرة
بأشجار توضح أنماط الوراثة
التي جمعتها X لأجزاء كروموسوم
عندما تتطابق إحدى هذه الأشجار مع الشجرة التي توضح وراثة المرض
تعرف حينها أن هذا الجزء من الحمض النووي
مرتبط جداً بالجين المسؤول
عن الحثل العضلي الدوشيني
كان الأمر يمثل تحدياً ثم أصبح موجهاً أكثر عندما
علمنا أنه ضمن هذه الـ 5 ملايين زوج من قواعد الحمض النووي
و كل ما كان علينا هو أن نعثر على الجين
اجتاج هذا البحث الدؤوب من العديد من المجموعات إلى أكثر من 10 سنوات
لكن في النهاية تم العثور على الجين المسؤول عن الحثل العضلي الدوشيني
كانت اللحظة التي عثرنا فيها على مكان الجين هي لحظة الانتصار
و علمنا حينها أنه بإمكاننا تشخيص المرض قبل الولادة
الأمر الذي لم يكن متاحاً حتى تلك اللحظة
لذلك فقد كانت لحظات مثيرة
كانت هذه هي المرة الأولى التي يكون فيها لعلم الوراثة تأثير إكلينيكي كبير
يمكننا الآن تشخيص مرض وراثي يسبب العجز في جنين قبل الولادة
على سبيل المثال قمنا بتشخيص المرض في عائلة
بها أم كان لديها سابقتي إجهاض
لأنها لم تكن تريد ذكراً مصاباً
و هذا أمر شائع في العائلات التي تعاني من الحثل العضلي الدوشيني
لأنه مرض مفجع
ثم أصبح بإمكاننا أن نشخص المرض
و نتنبأ ما إذا كان الجنين مصاباً أم لا ، و كان هناك توأم
أتذكر الأمر جيداً لأن التشخيص أفاد
بأنها ستضع طفلين سليمين
في الحقيقة كان أحد التوأمين ولد و الأخرى بنت
لذا فإن هذه السيدة رزقت بأسرة فورية
كان التوأمان طبيعيين عند الولادة
و الأنثى لم تكن حاملة للمرض
لذا فقد كانت تلك قصة رائعة
كان اكتشاف الاستاذة ديفيز لبديل الجين المرتبط بالحثل العضلي الدوشيني علامة مميزة حقيقية
أخيراً أصبح لسنوات من البحث الوراثي تأثيراً حقيقياً على البشر
و قد أطلق هذا طلقة البداية في سباق نحو فهم
الأمراض الوراثية السيئة الأخرى مثل التليف الكيسي و مرض هنتنجتون
لكن تشخيص أن لديك مرض وراثي
ليس بالضرورة أمراً يمكن تقبله بسهولة
لأن فهم أسبابه ليس هو العلاج
NBC كان تشارلز سابين مراسلاً حربياَ لقناة
عمل في أفغانستان و العراق و الكويت
ثم قيل له في عام 2003 أن لديه الجين الخاطئ
الذي يسبب مرض هنتنجتون
في كل التجارب التي مررت بها
مروراً بأسري على يد مقاتلي المجاهدين
و ربط قنبلة برأسي
لم تخفني أي من هذه التجارب بنفس درجة مرض هنتنجتون
بسبب النهاية الحتمية و النهاية الرهيبة للمرض
هذا المرض يذهب بكرامتك
و حتى الآن لا يوجد أي أمل
هذا ما يجعله غير قابل للتعايش معه
مرض هنتنجتون هو مرض وراثي يهاجم المخ
و يؤدي في كل الحالات إلى تدهور عقلي و بدني
ثم الموت بلا استثناء
أول ما شعرت به هو هذا الشعور المفاجئ
بفقدان السيطرة على كل مناحي حياتي
لأنه فجأة لم أصبح أنا الذي يقرر
الطريق الذي ستسير فيه حياتي
بل أصبح القرار مناصفة مع هذا الجين الموجود بداخلي
و الذي لا أملك سيطرة عليه
في ثمانينيات القرن العشرين باستخدام تقنيات شبيهة بالتي طورتها كاي ديفيز
استطاع العلماء أخيراً العثور على الجين
المسؤول عن هذا المرض القاتل
وجدنا جين هنتنجتون على الكروموسوم رقم 4
كان هذا ثورة في مرض هنتنجتون
حيث اصبح بإمكانك إخبار الناس الذين يريدون معلومات
يمكنك إخبارهم إذا ما كانوا سيصابون أم لا
و يمكنك وقايتهم -إذا رغبوا في ذلك- من أن يكون لديهم أطفال مصابون في المستقبل
كان هذا تقدماً كبيراً
و رغم أن تشارلز ربما لا يشفى
إلا أنه بفضل هذا التقدم و المسح الوراثي
فإن سابين يعلم أن ابنته لن تصاب بهذا المرض المرعب
وجودها و معرفتي بأنها لا تحمل جين مرض هنتنجتون
يسعدني أكثر من أي شيء آخر في الدنيا
نجاح المسح الوراثي جعل من ثمانينيات القرن العشرين حقبة مهمة في قصة الجينوم
لكن كل الأمراض التي تم عزلها في الثمانينيات بها شيء مشترك
كلها يتسبب بها جين واحد
كلها أحادية الجين
لكن الأمراض أحادية الجين غير شائعة
لأن معظم الأمراض و الصفات البشرية
لا ترتبط ببساطة بجين واحد
بل بالكثير ، أحياناً بعشرات الجينات
خذ الطول مثلاً
من الواضح انك الأطول لذا قف على هذا الجانب
و تعال أنت في هذا الفجوة
بطول 5 أقدام و 10 بوصات يزيد طولي عن المتوسط القومي ببوصة واحدة
لكن هناك مدى واسع حول هذا المتوسط
ما الذي يحدد طولك إذن ؟
عندما تفكر في الطول يصبح من الواضح
أن الطول به عامل وراثي و هذا يعني الجينات
الآباء الطوال يكون أبناؤهم طولاً
لكن عندما بدأنا في البحث في الجينوم بشكل عام
عن الجينات التي تؤثر على الطول وجدنا العشرات منهم
الطول هو صفة متعددة الجينات
يتحكم فيه العديد من الجينات
رغم أنه قياس واحد بالنسبة لنا
فهو في الحقيقة مزيج من العوامل
طول العظام و نمو العضلات و التغذية و ما إلى ذلك
كلها تشترك في تحديد طولك
و هذا يجعل أصوله الوراثية شديدة الضبابية
كي نفهم الأمراض و الصفات متعددة الجينات
علينا أن نربط كل صفة بكل جين يحتمل أن يؤثر عليها
و سيكون هذا أمراً بالغ الصعوبة
لأننا كي نجد كل جين
علينا أن نقرأ و نعرف المزيد من تتابعات الحمض النووي أكثر مما عرفناه من قبل
في أواخر السبعينيات من القرن العشرين تم تطوير اختراع جديد
و الذي سيمهد الطريق نحو فك الجينوم كله
و في النهاية قراءة كل واحدة من قواعده البالغ عددها 3 مليارات
لقد حان الوقت لمقابلة الرجل الذي اخترع طريقة
لقراءة كل حرف في أي جزء حمض نووي
ولد في قرية صغيرة بمقاطعة جلوسترشاير في عام 1918
و كان اسمه فريد سانجر
كان سانجر رجلاً هادئاً و متواضعاً
كان يدرس في جامعة كامبريدج خلال الحرب العالمية الثانية
و بدأ هناك عشق حياته في فك شفرة جزيئات الحياة
كان أول إنجازات فريد سانجر هو اكتشاف
البنية الكيميائية للإنسولين
و لذلك حصل على جائزة نوبل في عام 1958
هذا مثير للإعجاب ، لكن الفوز بجائزتي نوبل
هذا كثير
في عام 1977 اخترع فريد سانجر تقنية منحته جائزة نوبل الثانية
و هي التقنية التي سوف سيذكر بها اسمه دائماً
تسمى رسمياً باسم مشؤوم إلى حد ما
و هو طريقة إنهاء السلسلة
لكن للإشادة بها تجارياً
فمن الأفضل أن تسمى طريقة سانجر لتحديد التتابعات
كيف تعمل هذه الطريقة ؟
يتكون الجينوم فينا من أكثر من 3 مليارت حرف
لكن لتبسيط الامر سوف أحدد تتابع جين
يتكون من 6 أحرف فقط
المشكلة هي أن الحمض النووي بالغ الصغر
لذا لا يمكن قراءته مباشرة
بعبارة أخرى لا يمكننا رؤية الحروف
لذا نحتاج إلى طريقة غير مباشرة لقراءة البطاقات
و هذا هو ما تفعله تقنية سانجر البارعة
في البداية يجعل الحمض النووي ينسخ نفسه
إلى أجزاء أقصر
و هنا تكمن الخطوة الماكرة
تقنية سانجر هي أساساً خدعة كيميائية تمكنك
من قراءة بطاقة واحدة في النسخة القصيرة من الحمض النووي
و هي البطاقة التي في النهاية
ربما تتساءل و ما فائدة ذلك ؟
كيف لمعرفة البطاقة الأخيرة من النسخة القصيرة
أن يساعدك في قراءة تتابع الحمض النووي الأصلي كله ؟
و الإجابة هي إنها لعبة الأرقام
جعل سانجر جزئ الحمض النووي يضاعف نفسه
ملايين المرات بكل الأطوال الممكنة
هناك الآن حرف أخير
حرف يمكنه قراءته عند كل موضع محتمل في التتابع
لذا فقد انتهى بك الأمر بخليط يحتوي على أجزاء من حمضك النووي الأصلي
تنتهي عند كل موضع في التتابع
إذن فالخطوة الأخيرة هي
أن تقرأ الحروف على امتداد الصفوف
A يقابلها A الـ
T في نفس الصف ... إنها T الـ
C في نفس الصف ... إنها C الـ
T هي T الـ
A هي A الـ
G و الـ
تم الحل ، هذا هو تتابع حمضك النووي
في الحقيقة فإن نتائج تحديد التتابعات هي شيء يشبه هذا
سوف يتعرف محبو مسلسلات البحث الجنائي على هذا
إنه هلام تحديد التتابعات
و هو مكون من 4 أعمدة واحد لكل حرف G و الـ C و الـ T و الـ A الـ
و بالقراءة من أسفل لأعلى
يمكنك أن ترى التتابع الفعلي
A
T
A
و هكذا C
عندما ابتكر سانجر و زملاؤه هذه التقنية في سبعينيات القرن العشرين
كانت تتم يدوياً و تحتاج إلى جهد و دقة
حالياً تم تطوير العملية لتصبح آلية بالكامل
بجزء صغير من التكلفة يمكننا الآن في خلال أسابيع
تحديد تتابعات مليارات حروف الحمض النووي
لكن التقنية الأساسية ما زالت هي تقنية فريد سانجر
خلال الـ 30 سنة التي تلت ذلك و مع نمو التكنولوجيا و تعقدها
نمت الآلاف القليلة من التتابعات التي استطاع العلماء تحديدها لتصبح ملايين
و في تسعينيات القرن العشرين أمكن أخيراً تحقيق المفترض نظرياً من تقنية سانجر
ثم وضعنا نصب أعيننا ما أعتبره
أكثر المشروعات الطموحة على الإطلاق
معرفة تتابع الجينوم البشري كله
كانت عملية تطبيق نظام سانجر لتحديد التتابعات على مستوى الجينوم البشري مهمة هائلة
كان هناك تعاوناً عالمياً حقيقياً استغرق أكثر من عقد من الزمان
آلاف العلماء و مليارات الدولارات
في فبراير عام 2001 وصلت أولى نتائج كل هذا العمل و المال
إلى حوامل الصحف
في فبراير عام 2001 كنت جالساً في المختبر لعمل رسالة الدكتوراه
على بعد ميل في هذا الاتجاه في مستشفى شارع أورموند العظيم
ثم وصلت إلى منضدتي نسخة من مجلة الطبيعة و نسخة من مجلة العلم
معلنة اكتمال معرفة تتابعات الجينوم البشري
كان هناك إعلان كبير و واضح يقول
لقد فعلناها ، لقد عرفنا تتابعات الجينوم البشري
لقد قرأنا كتاب الحياة
عبارات كبيرة كهذه
سوف يحدث هذا ثورة في التشخيص و الوقاية و العلاج
لمعظم إن لم يكن كل الأمراض البشرية
في السنوات القادمة سيصبح الأطباء قادرين باطراد على علاج
أمراض مثل ألزهايمر و الشلل الرعاش و السكر و السرطان
بمهاجمة جذورهم الوراثية
علي أن أعترف أن كلمات الرئيس
وضعت الكثير منا في مهمة صعبة
فالحصول على الشفرة فقط يعني أننا ما زلنا بعيدين جداً
من أن نكون قادرين على الاستفادة منها إكلينيكياً
ثم إن قراءة الشفرة شيء
أما فهمها كلها فهو شيء آخر
في الحقيقة عندما بدأنا في النظر إلى الشفرة
و البحث عن كل الجينات التي تكوننا
كنا في طريقنا لتلقي صدمة كبيرة
هذا دكتور يوين بيرني
عندما كان في عمر الـ 26
كان أحد الباحثين الرواد في مشروع الجينوم البشري
عندما اقترب فك شفرة الجينوم البشري
كانت أفضل العقول في عالم الوراثة تتساءل
كم عدد الجينات لدى الإنسان ؟
في الحقيقة كان هناك إجماع على رأي أتذكره قيل حينها
أن الرقم يتراوح بين 50 ألف و 100 ألف جين
كان هذا مقبولاً لمعظم الناس
من أين أتى هؤلاء الرجال الخبيرون في مجالهم
أفضل علماء الوراثة في العالم
من أين أتوا بهذه الأرقام ؟
كانت هناك عملية حسابية تقديرية كانت تعتبر مرجعاً
أخذوا متوسط طول الجين البشري
حسب تتابعات الجينوم المعروفة في ذلك الوقت
كان 30 ألف زوج من القواعد
و أخذوا الحجم الكلي للجينوم البشري و هو 3 مليارت
و قسموا واحداً على الآخر فتحصل على 100 ألف جين
و عن طريق نزوة غريبة استطعنا بدقة معرفة
ما كان يعتقده أصحاب أفضل العقول في مجال الوراثة
حيث جعلهم يوين بيرني يدفعون أموالهم لدعم ما يعتقدونه
جعلهم يراهنون على عدد الجينات التي يعتقدون وجودها
مررت عليهم بكوب بيرة بلاستيكي و دفتر
و كنت أفاجئهم و أقول : هل تود أن تراهن ؟
إذا أردت أن ترى دليلاً على أن العلماء اللامعين
يخطئون جداً فهذا هو الدليل
اسمك هو الأول يوين بيرني
الرقم هو 48251
و الرقم التالي
إنه جون كواكينبوش من أفضل العلماء الكبار
توقعه 118259
رقم ضخم
رقم ضخم و لكنه كان في إطار ما هو مجمع عليه
ثم في أوائل عام 2001 و باستخدام الجينوم البشري الكامل المكتشف حديثاً
استطاع يوين بيرني معرفة العدد الحقيقي للجينات في الإنسان
عندما أردنا النشر
أستطيع تذكر الجملة التي استخدمناها
أعتقد أننا قلنا عبارة مثل يمكننا أن نتعرف بثقة على 25 ألف جين
و نعتقد أن هناك ما يصل إلى 35 ألف جين في الجينوم البشري
( و أضفنا هذا الجزء (ما يصل إلى 35 ألف جين
لأن الناس لم يكونوا سعداء بالرقم الصغير
خلال سنوات قليلة وافق العلماء على رقم تقريبي
أمكنهم العثور على حوالي 24 ألف جين فقط في الجينوم البشري
و بدا أن معظم الشفرة في حمضنا النووي بلا فائدة
لم تكن جينات على الإطلاق
و هو ما يسميه معظم العلماء خردة الحمض النووي
تخيل أن هذه البناية هي جينومك
ثلاثة مليارات حرف من شفرة الحمض النووي
هذه هي الكمية التي تكون الجينات
حسب النموذج الوراثي الكلاسيكي
نسبة بسيطة فقط من 2 إلى 3% تكون البروتينات التي تكونك أنت
و الباقي ظلام
كانت هذه صدمة حقيقية
فـ 98% من الجينوم ليس جينات و لا يحتوي شفرة لصنع البروتينات
هناك ادعاء لدى كثير من المشتغلين بالجينوم
أن معظم الحمض النووي هو مجرد خردة أو نفاية أو زبالة
و علي ان أقول ان هذا للوهلة الأولى يبدو منطقياً
لأن أجزاء كثيرة منه لا تنتج شيئاً
هناك حوالي 24 ألف جين فقط
و هي ما تكون الحيوان الثديي أو قل الإنسان
و هي تقريباً نفس عدد الأجزاء التي تحتاجها
لصنع حافلة بطابقين ، ليست أجزاء كثيرة
نحن أكثر تعقيداً من الحافلة
و هذه مفاجأة
و هي تخبرنا بشيء مهم جداً
و هو أننا لا نفهم علم الوراثة على الإطلاق
نحن في موقف من لديه الكثير من الصناديق المصنفة
و البراغي و المساحات و المصابيح و لا نعرف كيف نركبها معاً
ناهيك عن كيفية تشغيل الحافلة و قيادتها عبر الشوارع
لكن لأننا كنا نبحث عن الجينات التي تسبب الأمراض
فهذا العدد القليل كان له جانب إيجابي غير متوقع
كان يعني عدد أقل من الجينات سيتم دراستها
كان هذا شديد الأهمية
لأن معرفة تتابعات الحمض النووي لا يزال باهظ التكاليف
لذا فبحصر البحث على جزء صغير من الجينوم
أصبحت الدراسات الواسعة واقعية من الناحية المالية
ثم وجد العلماء شيئاً غريباً
عندما بدأنا في مقارنة جينومات البشر
أدركنا أن أحماضنا النووية متطابقة تقريباً
إذا قارنت جينوم شخص بآخر
فستجد أنهما متطابقين في معظم المواضع
يختلفان في المتوسط في موضع واحد لكل ألف
و لكننا نعرف أننا شديدو الاختلاف
كل منا لا نظير له
إذن فالتحدي الآن هو إيجاد هذه الاختلافات النسبية الفردية في الجينات
أو البدائل الجينية
و هي المسؤولة عن الاختلافات بين البشر
و خاصة إيجاد البدائل التي تسبب المرض
في عام 2005 قام ( صندوق ويلكم ) هنا في المملكة المتحدة
بتجميع العديد من المختبرات في دراسة ضخمة
لقراءة نصف مليون حرف من حروف الحمض النووي
في جينات معروفة و لكن ليس لشخص واحد
بل لآلاف البشر الأصحاء و المرضى
كان المأمول أن يكون نصف مليون حرف هو عدد كاف
للتعرف على أهم الاختلافات الشائعة المرتبطة بالمرض
كان البروفيسور بيتر دونلي ضمن الفريق
الذي عالج تلك الكمية الضخمة من البيانات
تم تحليل 10 مليارات معلومة وراثية
تم جمعها من أكثر من 10 آلاف شخص
بتكلفة تخطت الـ 9 ملايين جنيه استرليني
كانت التجربة الأولى تخص 7 أمراض
تشبه الطول في أنها مرتبطة بالعديد من الجينات
هذا مثال من الدراسة الضخمة التي قمنا بها
و البحث الذي نشرناه
يظهر هنا صف لكل مرض
و أمام كل صف قياس للاختلافات لكل من المتغيرات البالغ عددها 500 ألف
و التي تم قياسها في المرضى و الأصحاء
يظهر الرسم ملخصاً لهذه النتائج
النصف مليون حرف من الحمض النووي
مقسمة من اليسار إلى اليمين إلى X كروموسومات من 1 إلى 22 و كروموسوم
و عندما يكون هناك اختلافاً ملحوظاً
في الحروف بين المرضى و الأصحاء
يتم إظهار ذلك باللون الأخضر
تقول أن الخطوط الخضراء
توجد حيث يرتبط المرض بالجينوم
نعم الخطوط الخضراء تشير إلى البدائل الجينية
الأكثر شيوعاً في المرضى عن الأصحاء
بصورة تربطها بالمرض
لقد كان تقدماً كبيراً
فالآن و للمرة الأولى يبدو أنه بإمكاننا العثور على الأمراض
المتسبب فيها أخطاء في أكثر من جين في الحمض النووي
ما زلت أتذكر المرة الأولى التي جلسنا فيها و ألقينا نظرة جادة
كانت لحظة استثنائية و نحن نعرف أننا سوف نحصل
على معلومات عن مورثات تلك الأمراض الشائعة
كان هذا مثيراً بالفعل
تخطت تلك الإثارة حدود المجتمع العلمي
طاب مساءكم كشف اليوم علماء بريطانيين النقاب عن عصر طبي جديد
عندما أعلنوا أنهم كشفوا أخيراً رابطاً وراثياً
لسبعة أمراض شائعة
رافعين من إمكانية توقع مستقبل الطفل الطبي عند الولادة
لقد كان اكتشافاً رائعاً
و لكن ربما تكون الآلة الإعلامية قد احتفلت مبكراً بعض الشيء
لأن ما يقوله هذا المسح الجيني عن صحة الناس
هي في الحقيقة معلومات محدودة
لأن ما علينا تذكره
هو رغم أن جيناتنا قد تظهر أننا معرضون للمرض
فهذا لا يعني أننا سنصاب حتماً بالمرض
مارك هيرست محاضر كبير في علم الوراثة البشرية
لديه تاريخ عائلي مرضي قوي في الإصابة بمرض السكر
هذه صورة أمي و أبي
تزوجا بعد الحرب مباشرة
كان أبي مريضاً بالسكر كان يقيس مستوى السكر في الدم
و كان يتناول العديد من الأدوية للسيطرة عليه
و أصبح من الواضح في أواخر السبعينيات و الثمانينيات
أن هناك عامل وراثي
و حيث أني كنت أدرس الوراثة البشرية
تتبعت هذا الأمر بشيء من الاهتمام
إمكانية توريث النوع الثاني من مرض السكر
ستكون عالية إذا كان لك أقرباء مصابون
خلال الـ 20 سنة الأخيرة اثنتين من أخواتي و أحد إخوتي
أصيبوا بالنوع الثاني من مرض السكر
لذا فإن اليانصيب الوراثي يقول
أنني ربما أحمل بعضاً من هذه الجينات و ربما لا لا أدري
لكن دكتور هيرست يعلم أنه رغم احتمالية حمله لهذه الجينات في حمضه النووي
ما يعني احتمال إصابته بمرض السكر
إلا أن هذا بعيد عن التأكيد بأنه سيصاب بالمرض
لأن هناك عوامل أخرى مهمة أيضاً
هناك اعتقاد كبير بأنك أسير لجيناتك
أعتقد أن هذا صحيح في بعض الأمراض أحادية الجين
لكن في معظم الأمراض المعقدة متعددة الجينات
هناك كمية كبيرة من العوامل البيئية
و بإمكانك التحكم في بيئتك بشكل كبير
من خلال أشياء كالرياضة و تنظيم الغذاء
ترجح الأبحاث الحديثة بصورة مبسطة
أن مرض السكر يعتمد في 70% على الوراثة و 30% على البيئة
هناك عامل بيئي و هو ما يرتبط
وزنك و محيط خصرك و غذاءك
و حيث أني لا يمكنني التحكم في جيناتي
لكن على الأقل يمكنني فعل شيء حيال بيئتي
لذا بدأت في الركض
يركض هيرست مسافة 3 أميال يومياً
و هو يعتقد أن هذا قد وقاه من مرض السكر
أعتقد أن وزني كان سيزداد أكثر
و ربما كانت ستظهر علي الآن العلامات الأولى لمرض السكر
تذكرنا قصة هيرست بأنه في معظم الحالات تنشأ صفاتنا و أمراضنا
من بيئتنا كما تنشأ من شفرتنا الوراثية
علينا أن نسأل أنفسنا الآن سؤالاً مهماً
ما مدى مسؤولية جيناتنا عن مرض ما ؟
يبدو أنه بإمكاننا أن نخمن ذلك
من خلال تجربة وراثية أكثر تقليدية
الاستبيان التالي هو استبيان عنك
هذه هي د. كلير هوارث
و أداتها البحثية غير المعتادة
التوائم
لماذا يعتبر التوائم مفيدون لأي نوع من التجارب الوراثية ؟
إن التوائم هي تجربة طبيعية رائعة
تمنحك الفرصة للبحث في قوانين
الطبيعة أو الجينات و التنشئة أو البيئة
إذا كانت لصفة ما أصل جيني
يمكنك أن تتوقع أن التوائم المتماثلة الذين يشتركون في جينات أكثر أن يكونوا اكثر تماثلاً
من التوائم غير المتماثلة الذين يشتركون في عدد أقل من الجينات
تنشأ التوائم المتماثلة من بويضة واحدة و حيوان منوي واحد
لذا فهم متطابقون وراثياً
هناك تشابه كبير بيننا
نتشابه في الشكل و طريقة الكلام
لا أستطيع أن أحصي أوجه التشابه
نفس الأشياء المفضلة و غير المفضلة
ما الشيء الذي تحبانه ؟
نحب الموسيقى نفسها
نحب الطعام نفسه
الرياضة
أنتم على وشك دخول الجامعة أليس كذلك ؟
بعد سنتين
أنتما تكملان الكلام لبعضكما البعض
لكن التوائم الغير متماثلة تأتي من بويضات و حيوانات منوية مختلفة
و كالأشقاء العاديين يشتركون فقط في حوالي 50% من الجينات
أحب مشاهدة الرياضة أكثر
بينما تحب مادي اللعب أكثر
أنا أحب الموسيقى بينما كارولين ليس لديها أي حس موسيقي
لا تعزف على أي آلة
أحب الفنون و التصميم أكثر
تقارن مثل هذه الدراسات الصفات كالطول
بين آلاف التوائم المتماثلة و الغير متماثلة
يمكننا أن نقف على الاختلاف في صفة كالطول على سبيل المثال
و يمكننا أن نحدد إلى أي مدى ترتبط بالاختلافات الجينية بين البشر
و إلى أي مدى ترتبط باختلاف الظروف البيئية
تظهر هذه الدراسات أن هناك صفات موروثة
أكثر مما كنا نتوقع
صعوبة القراءة و القدرة على القراءة صفات موروثة بدرجة كبيرة
ما بين 50% و 70% من الاختلافات
تعود إلى تتابع الحمض النووي الذي يرثه الناس عن آبائهم
و عندما بدأت هوارث في اختبار
الصفات التي اهتمت بها دراسات الجينوم
حصلت على نتائج غير متوقعة
الكثير من الصفات كانت موروثة أكثر
مما أظهرت الدراسات السابقة
بالنسبة للطول تقول دراسة التوائم أنه موروث بنسبة 80% تقريباً
مقابل 5% وجدت في مسح الجينوم
بالنسبة لمرض السكر من النوع الثاني 70% مقابل 6% لمسح الجينوم
هناك نسبة كبيرة من تأثير الحمض النووي
لا يمكن رؤيتها
"يسميه البعض "التوريث المفقود
نعلم أن هناك توريث مفقود لأن دراسات التوائم تخبرنا
أن الكثير من الصفات يتم توريثها بدرجة كبيرة
على سبيل المثال الطول يورث بنسبة 80% تقريباً
و عندما قمنا بعمل دراسة جزيئية وراثية للطول
ما وجدناه هو أن اختلاف الحمض النووي يفسر فقط
حوالي 5% من الاختلافات لذا فهناك عدم توافق بين النتائج
بين 80% توريث و فقط 5% في الجينوم
كانت هذه نتيجة غير عادية
من أين يأتي هذا التوريث المفقود ؟
هل يمكن أن يكون شيء ما في الـ 98% الغامضين في الجينوم
و التي لا يبدو أنها تقوم بأي شيء
هل يمكن أن تكون أكثر أهمية مما نعتقد ؟
يبدو هذا ممكناً عندما نقارن شفرة جينومنا
بشفرة الحيوانات الأخرى
النظر إلى الأجزاء الباقية عبر ملايين السنوات من التطور
إذا قارنا بين الإنسان و الشمبانزي على سبيل المثال
معظم الحمض النووي متشابه
بين الإنسان و الفأر لا يزال متشابهاً إلى حد كبير
لكن عندما تنتقل إلى الدجاجة فمن الواضح
أنه إذا كان هناك جزء من الحمض النووي متشابه في الإنسان و الدجاجة
فلا بد أنه مهم للإنسان و مهم للدجاج
و لا يمكن الاستغناء عنه
و هناك الكثير من هذا النوع و الذي لا يوجد كله بالقرب من الجينات
يوجد إذن أجزاء كبيرة من الجينوم
لا يبدو أنها تحمل أي جينات بها شفرات لتصنيع البروتين
و رغم ذلك بقيت محفوظة في الإنسان و الدجاجة و الفأر
إذا كانت هذه الأجزاء من الحمض النووي تتكرر في العديد من الكائنات
فمن الواضح أنها مهمة للحياة
لكن الكثير منها لم يكن في الجينات
بل كانت فيما يسمى الحمض النووي الخردة
و هذا يعني أن تلك الأرض المقفرة
كانت أكثر أهمية مما كنا نعتقد
كنا قد افترضنا أن الجينات هي المسؤولة
عن معظم عملية الوراثة فينا
لكن الرسالة الجديدة كانت كالآتي
أفضل مكان للبحث عن التوريث المفقود
هو في الـ 98% من الجينوم الذي لا يتكون من جينات
و لدينا الآن التقنية كي نبدأ البحث
لدينا في هذه الغرفة ست أو سبع آلات من أحدث الأجيال
و تعمل كل واحدة منها لمدة أسبوع
و في هذا الأسبوع ستكشف تتابعات 20 جينوم بشري كامل
و هذا يمثل 300 مليار قاعدة
بروفيسور مارك مكارثي
في مركز ويلكم ترست للهندسة الوراثية البشرية
يستخدم هذه التقنية الجديدة
لتحديد تتابعات الجينوم الكامل لمئات مرضى السكر
و الأمل هو إيجاد بدائل أو اختلافات مؤثرة
كانت قد مرت دون أن تكتشف في الدراسات السابقة الأقل دقة
كان التقدم الكبير في السنة أو السنتين الأخيرتين هو القدرة
على تحديد تتابع الجينوم كله بدقة أعلى بكثير
و بتكلفة أقل بكثير عن ذي قبل
لو كنت تتذكر فتحديد تتابعات الجينوم استغرق العديد من السنوات
و مليارات الدولارات و قام به الكثير من العلماء
من الممكن الآن القيام بتجارب بهذا الحجم
في وقت بسيط و بتكلفة آلاف قليلة من الدولارات
من الممكن الآن إعادة تعيين تتابعات الجينوم كله
لعدة آلاف من الأشخاص من أجل فهم الفروق
بين من لديهم مرض السكر و الأصحاء على سبيل المثال
يهدف مشروعه الطموح إلى
تعيين تتابعات الجينوم الكامل لـ 3000 شخص
و مقارنة كل قاعدة من القواعد البالغ عددها 3 مليارات
في مرضى السكر و الأصحاء
سوف يكشف هذا عن جينات و مناطق جديدة
لم نعتبرها حتى يومنا هذا ذات صلة بالمرض
و سوف يمنحنا هذا طرقاً جديدة لفهم بيولوجيا هذا المرض
و ربما تفتح أمامنا آفاقاً لاستخدام علم الوراثة
كأداة لتوقع حدوث المرض و الاستجابة للعلاج
بصورة أفضل من المتاح حالياً
باستخدام البدائل الجينية المعروفة التي اكتشفناها حتى الآن
بدأ مكارثي بالفعل في العثور على العديد من البدائل الجديدة المرتبطة بمرض السكر
في أجزاء الجينوم التي لا تحوي جينات
الجزء المسمى خطأً خردة الحمض النووي
و ليس القليل من البدائل بل الكثير
على الأقل بالنسبة للبدائل الشائعة
يبدو أن معظم الاختلافات توجد في الحمض النووي الذي لا يحمل شفرات
الحمض النووي الذي لا يحمل شفرات أو 98% من جينومنا
اتضح أنه ليس مهماً فحسب بل خطير
أعتقد أن تقنية مكارثي هي الطريق إلى الأمام
إذا أردنا أن نفهم فعلاً كيف جعلتنا جيناتنا فريدون من نوعنا تماماً
فعلينا تعيين المزيد من جينوم البشر
ربما جينوم كل واحد منا
في عام 2003 بدأ يوين بيرني سلسلة من التجارب
لاكتشاف وظيفة خردة الحمض النووي
ENCODE أطلق على المشروع موسوعة عناصر الحمض النووي
باستخدام أفضل تقنيات العصر
قام مئات العلماء من جميع أنحاء العالم
بتمشيط أجزاء من خردة الحمض النووي
هناك سؤال ملح أريد أن أسأله
ما هو ؟ ما هي وظيفته ؟
ليس من السهل الإجابة على هذا السؤال
لكن أفضل ما نفهمه و ما ذهبت إليه التوقعات
و ما زال هو ما نعتقده الآن
أن كثير منه هو مفاتيح لتشغيل و إيقاف الجينات
لقد جاءت فكرة تشغيل و إيقاف الجينات من مجال تخصصي
دراسة نمو الأجنة
عندما ينمو الكائن فإن خلاياه تقرر أن تصبح أعضاء
أدمغة و أطراف و أكباد
و هذا يعني أن الجينات التي تتحكم في ذلك تحتاج هي نفسها إلى من يتحكم فيها
و مكان نظام التحكم في الجينات
ليس بداخل الجينات نفسها
بل في بقية الحمض النووي
هناك تراقص للجزيئات بداخل كل خلية
و تعمل هذه الجزيئات المختلفة بداخل الخلية
على هذه الأجزاء من الجينوم
و التي لا يوجد الكثير منها بجوار الجينات المحتوية على شفرات صنع البروتين
بل توجد منتشرة في الجزء المظلم الكبير من الجينوم
يكشف عن طبقة أخرى من التعقيد ENCODE لكن مشروع
لم يكن الجزء المظلم من الحمض النووي مهماً فحسب
لكن أصبح من الواضح أيضاً أن البنية الفيزيائية
أو شكل الحمض النووي يؤثر علينا كذلك
هذه هي صورة الحمض النووي في خيالنا
اللولب المزدوج التقليدي لكريك و واطسون
يمكن أن ترى أزواج القواعد في القلب
و بالخارج الهيكلان التوأمان يأخذان الشكل اللولبي
لإعطائه هذا الشكل الشهير
لكن هذه مجرد صورة
و الصور ليست هي الأشخاص
هذا تمثيل أفضل للحمض النووي في الحقيقة
اللولب المزدوج هنا باللون البنفسجي
و لكنه ملفوف حول مجموعة من البروتينات تدعى الهيستونات
ثم يلتفون مرة أخرى على أنفسهم
ثم يغطى الجميع ببروتين آخر
قد تبدو كفوضى كيميائية
و هي في الواقع بعيدة كل البعد عن نموذج اللولب المزدوج التقليدي الذي اعتدنا عليه
إنه عالم معقد يعج بالنشاط
مواد كيميائية تضغط على مواد كيميائية أخرى
بروتينات تتحرك باستمرار
مغيرة شكل الحمض النووي
و يظهر هذا النموذج جزء صغير فقط من الحمض النووي
طوله حوالي 150 قاعدة
هناك 100 مليون قاعدة في الجينوم كله
يجب ألا يفاجئنا ذلك
لكنه شيء معقد فعلاً
كانت السنوات الـ 50 الأخيرة بمثابة ثورة
في فهمنا للجينوم
من فك شفرة الحمض النووي
إلى معرفة كيف أن الأخطاء في الشفرة
تؤدي إلى مآس كمرض هنتنجتون
إلى أخذ لمحة عن الكيفية التي يرتبط بها الجينوم بالصفات المعقدة
و الأمراض كمرض السكر
و البحث في كيفية تخفيف آثارها
بتغيير بيئتنا
لكن في السنوات العشر الأخيرة فقط
منذ أن تم نشر تتابع الجينوم البشري كله
أعتقد أننا نشهد أكبر الاكتشافات
لأن الاكتشاف الحقيقي كان إدراكنا
مدى ضآلة ما نعرفه عن الجينوم
و هذه هي الحكمة الحقيقية
لن تأتي لحظة نقول فيها
هذا هو الأمر كله إننا الآن نفهم الجينوم البشري
..إن الأمر
معقد بقدر تعقيدنا نحن
و نحن على قدر كبير من التعقيد
لذا لا أعتقد أننا سنصل إلى هذا الفهم الكامل خلال حياتي
لكن أعتقد أننا سنعرف خلال السنوات الخمس القادمة أكثر بكثير مما نعرفه اليوم
و سنعرف أكثر من ذلك في عشر سنوات
و أعتقد أن ذلك سيدهشني
لا أعتقد أنه ستكون هناك إجابات سهلة
البشر كائنات مدهشة و معقدة
بعد عشر سنوات من إتمام مشروع الجينوم البشري
لا يجب أن نشعر بالإحباط
لأن النتائج جاءت على خلاف ما توقعناه
و لا يجب أن نندهش لأننا لم نخرج بإجابات محددة
فهذا هو العلم
إنه رحلة استكشاف مستمر
لكيفية عمل الأشياء و لكنه أنفسنا
و الآن بعد اكتمال الجينوم البشري
أخيراً أصبحنا نرى الطريق أمامنا
لمعرفة المزيد عن جينومك
أنتجت الجامعة المفتوحة هذه المجموعة المجانية من مغناطيسات الثلاجة
و التي يمكنك طلبها على الإنترنت على هذا العنوان
أو بالاتصال بهذا الرقم
تكلفة الاتصال بهذا الخط هي نفس تكلفة المكالمة المحلية في المملكة المتحدة إذا كنت تتصل من خط أرضي في المملكة المتحدة
ترجمة أحمد محمد صديق