البيولوجيا وعلوم الحياة

التقنيات المستخدمة للبحث داخل الدنا

2013 لمن الرأي في الحياة؟

جين ماينشين

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

البيولوجيا وعلوم الحياة

طُرح السؤال ثانية: كيف نرى في الداخل؟ وكان على الباحثين ثانية اكتشاف طرق لخداع الكائن ليسمح لنا بالرؤية.

مكّنت التقنيات السابقة لمترابطة الدنا العلماء من استخدام أسلوب "الرجم" و"إطلاق" الدنا داخل حشد من القطع الصغيرة (يتم الحصول عليها باستخدام أنزيمات الاقتطاع التي تقطع في أماكن محدّدة فقط).

ويمكن بعد ذلك استنساخ كل قطعة (نسخها بالضبط) عدة مرات. سمحت تلك التقنية لما كان شدفة صغيرة واحدة من الدنا – شيء تصعب رؤيته حتى باستخدام أفضل المجاهر – بالتضاعف كثيراً بحيث تغطي كتلة نُسَخه طبق بتري.

وهذه فكرة مماثلة لزرع الجراثيم أو تنمية الخميرة للخبز أو التخمير: تبدأ بقطعة صغيرة من المادة البادئة ثم تزرعها بحيث تحصل على المزيد. وسرعان ما يصبح لديك ما يكفي لترى ما تصنعه. والأفضل أن تتمكّن من التوصّل إلى طريقة لزرع عدد كبير من السلاسل في الوقت نفسه.

انطوت تقنيات تحديد السلاسل على أخذ هذه القطع المنفصلة وقراءة التتابع الألفبائي، أو تتابع قواعد النوكليوتيدات (A أو C أو T أو G) التي تكوّنها.

إن تسجيل ترتيبب الحروف مراراً وتكراراً، لجميع القطع يجعلها تكوّن كلمات. وقد أنتجت التقنية سلاسل من القطع القصيرة، لكن الهدف هو الوصول إلى القطع الطويلة وإلى الكل في النهاية. وذلك يعني إعادة الكلمات إلى الترتيب الصحيح، إلى جمل ثم فقرات – وضعها بالترتيب الذي توجد عليه في الصبغي.

وبعد ذلك يجب "مطابقة" السلاسل مع الصبغي الصحيح. أصبح ذلك الهدف المنشود، لكن في البداية كان جهد التقاط سلاسل القطع القصيرة ثم اكتشاف كيف توضع معاً ثانية، أمراً صعباً بما فيه الكفاية.

 

كان العلماء في الواقع يفكّكون الدنا ويدرسون أجزاءه. إنها فكرة مدهشة حقاً، أن يكون تفكيكه والقيام بمثل هذه الأشياء غير الطبيعية عليه أفضل طريقة لتعلّم المزيد عن المادة الأساسية للحياة. وهذه المادة الجزيئية بعيدة جداً عن الكائنات الحية التي جاء منها الدنا في المقام الأول. مع ذلك كما تعلّمنا من تاريخ علم الأجنّة التحليلي التجريبي، فإن أفضل مسار لفهم الحياة يبدأ بموت الكل ودراسة أجزائه.

إن اختزال الكائنات الحيّة إلى جزيئات يمكن أن يمنحنا معرفة من نوع ما. وسنعود إلى الأسئلة عن ما هي مواطن القوة ومواطن الضعف التي ربما اتسم بها النهج للتوصل إلى معرفة علمية صلبة عن الحياة، حياة كائن حيّ فرد.

أنتج اندفاع العلماء إلى تحديد سلسلة النوكليوتيدات مخزناً للمعرفة عن مختلف أجزاء الدنا. وبعد عملية مضنية من الاستبعاد والمقابلة، تمكّن اختصاصيو البيولوجيا الجزيئية من تأكيد أن بعض سلاسل الدنا مرتبط ببعض "الجينات".

ونحن نؤمن بأن هذه جينات في الواقع لأنها ترتبط ببعض الوظائف، لا سيما القدرة على إنتاج جزيء بروتين. وهذه جمل تسهل كتابتها ومفاهيم تبدو بسيطة.

غير أن ما يعدّ جيناً وما يعدّ دليلاً على أن سلسلة معيّنة للدنا جين حقاً أمر مثير جداً للخلاف. فإثبات أي السلاسل جينات وأيها دنا "تافه" أو "هراء" يظل مشكلة من المهم إيجاد حل لها على المدى الطويل. وإذا أغفلنا أجزاء وظيفية مهمة من الجينوم لأننا اعتبرناها غير مهمة، فإننا سنرتكب أخطاء في تفسير السلسلة أو نضطر إلى العودة إلى تحديد السلسلة ثانية. وهذا هو سبب تشديد مشروع "معاهد الصحة الوطنية" على الحصول على أكمل سلسلة ورسم خريطة الجينوم بأكمله، وليس مجرّد الأجزاء التي تبدو مهمة لبعض الباحثين.

أقرّ العديد من فلاسفة العلم واختصاصيي البيولوجيا بأن أولئك الأكثر ثقة بأهمية علم الوراثة يختلفون بشأن ما يعنونه بمصطلح "جين". ربما يكون للكلمة معنى جزيئي أو كيميائي من الناحية المثالية، باعتبارها سلسلة من قواعد النوكليوتيدات. وربما يكون لها معنى بنيوي أو فيزيائي إذ افتُرض حتى عهد قريب أن السلسلة موجودة في مكان، أو مركز، معيّن على جديلة الدنا الصبغية. وأخيراً، للجين معنى وظيفي، باعتباره ترميزاً لإنتاج بروتين محدّد.

 

ساعدت الفكرة بأن بنى جزيئية معيّنة، موجودة في مكان معيّن على الصبغيات الموروثة من الوالدين، تنتج بروتينات معيّنة في توليد الحماسة لعلم الوراثة. ففي البيولوجيا على الأقل، يمكن أن يبدأ الباحثون بمعرفة كيفية تفكيك تعقيدات الحياة أو اختزالها إلى وحدات تسهل دراستها. وليس من المصادفة أن العديد من أوائل اختصاصي البيولوجيا الجزيئية انتقلوا إلى البيولوجيا من العلوم الفيزيائية.

وليس من المصادفة أن العديد من اختصاصيي البيولوجيا الجزيئية اليوم، بمن فيهم معظم محدّدي السلاسل، جاؤوا من برامج تدريب عالية التقنية، وكثير منهم لا يعلّمون الكثير مما كان يعتبر تقليدياً أنه بيولوجيا. فمن ذا الذي يريد الكائنات الحيّة والأنظمة العضوية عندما يمكننا تحقيق مثل هذا التقدّم بالتركيز على الجينات والبنية الجزيئية للحياة؟

كان من الطبيعي أن يؤدي نجاح تقنيات السلاسل بسرعة وسهولة كبيرة إلى الاندفاع لاكتشاف "الجين الخاص… بأي شيء". لقد أبدى مورغان قلقاً منذ سنة 1909 من أن اختصاصيي البيولوجيا كانوا يتعجّلون تحويل سمات الخلايا والصبغيات الملحوظة إلى "عوامل" يفترض أنها تحمل المعلومات من جيل إلى الجيل الذي يليه.

ورأى هذه القفزة إلى التفسير باعتبارها ضرباً من التخمين لا تسوّغه البيانات المتاحة. أضافت التسعين سنة التي تلت كثيراً من البيانات الخام إلى الحقائق الأصلية ثم حوّلت بعضها إلى عوامل. وبحلول تسعينات القرن العشرين سعى الباحثون إلى تحويل العوامل إلى خصائص، قافزين ثانية على نحو تخميني يتجاوز الوقائع الذي في متناول أيدينا.

في البداية ظل هذا الاهتمام إيجابياً ولكن مكبوحاً. فما دامت البحوث صعبة جداً وبطيئة، وما دامت الاحتمالات التجارية غير واضحة، فإن الاهتمام يظل متحفظاً. لكن ذلك تغيّر بطبيعة الحال عندما أفسح علم الوراثة الطريق للجينوميات.

مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪التعديل الوراثي التخلّقي يصل إلى الحمض النووي الريبي
قلم: كين غاربر، في شيكاغو بولاية إلينوي
ترجمة: صفاء كنج
انتقلت فكرة تأثير الواسمات الكيميائية في الجينات على تعبيرها الخارجي دون تغيير تسلسل الحمض النووي اختصاراً: الحمض DNA من كونها مسألة مفاجئة في الماضي إلى أن صارت مادة مقبولة تُدرس في الكتب.
ظاهرة التعديل الوراثي التخلقي Epigenetics، وصلت إلى الحمض النووي الريبي المرسال اختصاراً: الجزيء mRNA، وهو الجزيء الذي يحمل المعلومات الوراثية من الحمض النووي إلى مصانع تصنيع البروتين في ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪هل تنجح هيئة الخدمات الصحية في مشروع تتبع الاتصالات الذي تعده؟
جرّب الفرع الرقمي لهيئة الخدمات الصحية الوطنية اختصاراً: الفرع NHSX تطبيقا App سيخبرك ما إذا خالطت أي شخص ظهرت عليه أعراض كوفيد -19. ولكن ما هي التكلفة المترتبة على خصوصيتك جراء ذلك؟
إن أحد التحديات الكبيرة التي تطرحها مكافحة فيروس كوفيد-19 COVID-19 هو أنه معدٍ قبل ظهور أي أعراض على الأشخاص المصابين به. ويمكن أن يساعد تتبع الأشخاص الذين اختلطوا بالمصاب على الحد من انتشار الفيروس، من خلال معرفة عدد الأشخاص الذين ربما نقل إليهم المريض ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪كيف تعمل التكنولوجيا
المؤلف: DK ■ الناشر: DK ■ السعر: 16.99 جنيه إسترليني نحو 22 دولاراً ■ تاريخ الإصدار: صدر فعليّاً
لأنه موضوع قريبٌ جداً من قلوبنا هنا في مجلة كيف تعمل الأشياء، يأخذنا كتاب «كيف تعمل التكنولوجيا» في جولة عبر طرق العمل الداخلية لجميع أنواع آلات الحياة العصرية، من أمور مثل مصافي النفط وخطوط الطاقة، إلى مركبات مثل الدراجات والسيارات، إلى الآلات الأحدث مثل الدرونات ومسابير الفضاء، وكذلك التقنيات التي قد تضمن بقاءنا في المستقبل. برع الناشر ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪النظائر المشعة وفوائدها الطبية
لمهندس أمجد قاسم
ترتبط كلمة الإشعاعات لدى كثير من الناس بالأخطار والكوارث النووية، إلا أن الحقيقة تدحض بعض تلك المزاعم، فعلى الرغم من أخطار بعضها، فإن لكثير من تلك الإشعاعات دوراً مفيداً للإنسان، وقدمت خدمات جليلة على امتداد نحو قرن من الزمن. علماً أنه في كل لحظة تخترق أجسامنا آلاف الأنواع من الأشعة، ولم يعرف الإنسان ماهيتها حتى وقت قريب نسبياً، بعد أن تنبه عدد من الباحثين لها، وجرى الكشف عن أنواعها وهويتها وفوائدها وأضرارها.
الإشعاع ... (قراءة المقال)
‫‪علوم و فنون انترسلتر - الجزء الأول
لسلام عليكم .. في الحلقة الماضية تكلمنا عن اهم الأفلام التي صنعت في مجال الفضاء و الكونيات .. واستعرضت قائمة من ١٠ أفلام تكلمت فيها باختصار عن كل فلم و اهم مميزاته العلمية والفنية .. و كان فلم انتيرستيلر قد حل في المركز الاول و قد وعدت بان اخصص حلقة كاملة لشرح اهم المفاهيم العلمية التي طرحت في الفلم ..ولكن بعد مراجعة تفاصيل الفلم تبين انه من الأفضل ان اقسم المفاهيم التي سأطرحها الى حلقتين  .. حلقة أولى سأتكلم بنبذة بسيطة عن بذور ولادة هذا الفلم ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪أول فضيحة بحثية كبيرة حول الجائحة
قلم:       كيلي سيرفيك ومارتين إينسرينك
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
كان من الواضح جدًا أنها نتيجة مهمة: الأدوية المضادة للملاريا Anti-malarial التي روّج لها البيت الأبيض كعلاجات محتملة لكوفيد-19 COVID-19 كانت تبدو غير فعالة، بل قاتلة بكل ما للكلمة من معنى. ففي 22 من مايو نشرت دراسة في دورية ذي لانسيت The Lancet استُخدمت فيها سجلات مستشفى حصلت عليها شركة تحليل بيانات غير مشهورة تدعى سيرجيسفير Surgisphere ، وكانت النتيجة أن مرضى ... (قراءة المقال)
‫‪الكتاب الصغير في علم الكون
يمان بيج طابع جامعة برينستن 16.99 جنيه إسترليني غلاف مجلد فني
من الأكيد أن الكتاب الصغير في الكوزمولوجيا The Little Book of Cosmology هو كتاب صغير الحجم، وقد يتوه منك داخل حقيبتك. ويستكشف هذا الكتاب في 100 صفحة تقريباً، تركيب وبنية وهندسة وتطور الكون، وأيضاً آفاق الكوزمولوجيا. أليس رائعاً أن نعتقد أننا نستطيع إدراك الكون، بأوسع مقاييسه بدقة نسبة مئوية من خلال عمليات القياس التي نجريها؟
يضم كتاب الوجيز في علم الكون كل شيء قد ... (قراءة المقال)