معلومة

لماذا كان من الصعب فك شفرة جينوم الذرة؟

لماذا كان من الصعب فك شفرة جينوم الذرة؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أخبرني أساتذتي أنه من المستحيل فك شفرة جينوم الذرة. ولكن مع ذلك تم القيام به.

لماذا كان فك شفرة الجينوم مهمًا جدًا ، وما الذي جعله بهذه الصعوبة؟


الإجابة المختصرة هي أن جينوم الذرة كبير وله قدر هائل من أحداث الازدواجية. يتكرر حوالي 80٪ من الجينوم. من الصعب تجميع الجينومات بكمية كبيرة من الازدواجية لأن تقنية التسلسل لدينا ، عمليًا ، في أحسن الأحوال يمكن أن تعطي حوالي 500 زوج أساسي. يعتمد اكتشاف ترتيب المناطق المكررة على تسلسل السقالة أو التجميع المقارن لجينوم الأرز.


لماذا كان فك شفرة الجينوم مهمًا جدًا؟ لأن فك شفرة الجينوم يعطينا صورة كاملة عن التركيب الجيني للكائن الحي.

ما الذي جعلها صعبة للغاية؟ التسلسلات المتكررة كما ذكرها أشخاص آخرون هي مشكلة رئيسية. تخيل أنك تحاول إكمال لغز كبير بملايين القطع. كل قطعة تمثل تسلسل يقرأ من التجربة. إذا كانت هناك تسلسلات متكررة في الجينوم ، فإن القطع التي تمثل هذه المناطق ستبدو متشابهة جدًا (أو حتى متطابقة تمامًا). مما لا شك فيه أن هذا سيجعل من الصعب للغاية إنهاء اللغز. لإعطاء مقياس ، يبلغ جينوم الذرة حوالي 2.3 مليار زوج أساسي وكل قراءة تسلسلية أقل من 1000 زوج أساسي.


يبني علماء جامعة كولومبيا طريقة أفضل لفك شفرة الجينوم

الجينوم هو دليل تعليمات الجسم. إنه يحتوي على المعلومات الأولية - في شكل الحمض النووي - التي تحدد كل شيء بدءًا من ما إذا كان الحيوان يمشي على أربعة أرجل أو اثنتين ، إلى الخطر المحتمل للإصابة بالمرض. لكن هذا الدليل مكتوب بلغة علم الأحياء ، لذا فقد ثبت أن فهم كل ما يشفره يمثل تحديًا. الآن ، طور باحثو جامعة كولومبيا أداة حسابية تسلط الضوء على أكثر أجزاء الجينوم صعوبة في الترجمة. مع وجود هذه الأداة في متناول اليد ، يمكن للعلماء الاقتراب من فهم كيفية توجيه الحمض النووي لكل شيء بدءًا من النمو والتطور وحتى الشيخوخة والمرض.

نشر الباحثون مؤخرًا نتائجهم في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.

قال ريتشارد مان ، دكتوراه ، "إن جينومات الكائنات الحية البسيطة مثل ذبابة الفاكهة تحتوي على 120 مليون حرف من الحمض النووي ، والكثير منها لم يتم فك شفرته بعد لأن الإشارات التي توفرها كانت دقيقة للغاية بحيث يتعذر على الأدوات الموجودة التقاطها". ، وهو محقق رئيسي في معهد Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior في كولومبيا ومؤلف رئيسي في البحث. "لكن خوارزميتنا الجديدة تتيح لنا مسح هذه الملايين من خطوط الشفرة الجينية والتقاط حتى أضعف الإشارات ، مما يؤدي إلى صورة أكثر اكتمالاً بكثير لما يشفره الحمض النووي."

لطالما بحث علماء الوراثة عن طرق لفك رموز الألغاز المخبأة في الحمض النووي. ينطوي أحد هذه الألغاز على فئة منتشرة بشكل خاص من الجينات تعرف باسم جينات Hox.

قال الدكتور مان ، وهو أيضًا أستاذ هيجنز دكتوراه في الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية الجزيئية (في بيولوجيا الأنظمة) في مركز إيرفينغ الطبي بجامعة كولومبيا. "تقوم جينات Hox بذلك عن طريق إنتاج بروتينات تسمى عوامل النسخ ، والتي ترتبط بتسلسلات الحمض النووي من أجل تشغيل أو إيقاف مجموعات كبيرة من الجينات مثل قلب آلاف المفاتيح بالترتيب الصحيح تمامًا."

لكن عقودًا من البحث في جينات Hox كشفت عن مفارقة: على الرغم من أن كل جين Hox فردي يوجه سمة مختلفة للنمو ، فإن عوامل النسخ Hox كانت جميعها مرتبطة بقوة وبشكل مرئي لنفس مجموعة تسلسلات الحمض النووي التي يمكن التعرف عليها بسهولة.

في عام 2015 ، اكتشف الدكتور مان وفريقه أن عوامل النسخ Hox كانت ملزمة أيضًا في العديد من المواقع الأخرى - فقط بشكل أكثر سرية في ما يسمى بـ "المواقع ذات التقارب المنخفض". يعتقد العلماء أن مواقع الارتباط منخفضة التقارب هذه هي مفتاح عوامل النسخ Hox لتكون قادرة على دفع جانب واحد من التنمية مقابل الآخر. ظلت المشكلة في كيفية فك شفرة هذه المواقع من الجينوم.

لمواجهة هذا التحدي ، تعاون الدكتور مان ومختبره مع مختبر Harmen Bussemaker ، دكتوراه ، أستاذ في قسم العلوم البيولوجية وبيولوجيا الأنظمة في كولومبيا وخبير في بناء النماذج الحسابية للنشاط الجيني.

قبل بضع سنوات ، طور المختبرين طريقة للتسلسل الجيني تسمى SELEX-seq لتوصيف جميع مواقع ربط Hox بشكل منهجي. لكن نهجهم لا يزال يعاني من قيود: فقد تطلب تسلسل جزء الحمض النووي نفسه مرارًا وتكرارًا. مع كل جولة جديدة ، تم الكشف عن المزيد من أجزاء اللغز ، لكن المعلومات حول مواقع الربط المهمة منخفضة التقارب هذه ظلت مخفية.

قال الدكتور مان: "كان الأمر أشبه بتشغيل نفس الفقرة من خلال ترجمة جوجل عدة مرات ، ولكن في النهاية لا يزال هناك عشرة بالمائة فقط من الكلمات المترجمة بدقة".

للتغلب على هذا التحدي ، طور الدكتور بوسيماكر وفريقه خوارزمية حاسوبية جديدة متطورة كانت قادرة على شرح - لأول مرة - سلوك جميع تسلسلات الحمض النووي في تجربة SELEX-seq. أطلقوا على هذه الخوارزمية اسم "عدم ترك القراءة خلفها" أو NRLB.

"بعبارات بسيطة ، يسمح لنا NRLB بتغطية النطاق الكامل لمواقع الربط - من الأعلى إلى الأقل تقارب - بدرجة أكبر بكثير من الحساسية والدقة من أي طريقة موجودة ، بما في ذلك أحدث تقنيات التعلم العميق الخوارزميات "قال الدكتور بوسميكر ، الذي كان كاتب الورقة الرئيسي الآخر. "بناءً على هذا الأساس ، نأمل الآن في تطوير نماذج بيولوجية وحاسوبية أكثر تعمقًا للمساعدة في الإجابة على الأسئلة الأكثر تعقيدًا حول الجينوم."

قال الدكتور مان: "على سبيل المثال ، تم تعيين أمراض مثل الفصام ومرض باركنسون والتوحد إلى مناطق معينة من الحمض النووي التي لا يبدو أن لها وظيفة واضحة". "مع NRLB ، يمكن للعلماء أن يجمعوا معًا كيفية ارتباط عوامل النسخ بهذه المناطق وتنشيطها. سيكون هذا أمرًا بالغ الأهمية لإيجاد طرق للتلاعب بهذا النشاط لتقليل خطر الإصابة بالمرض يومًا ما."

هذه الورقة بعنوان: "القياس الكمي الدقيق والحساس لتقارب ارتباط البروتين والحمض النووي." من بين المساهمين الإضافيين المؤلف الأول Chaitanya Rastogi و H. Tomas Rube و PhD و Judith Kribelbauer و Justin Crocker و PhD و Ryan Loker و Gabriella Martini و Oleg Laptenko و PhD و William Freed-Pastor و MD و Carol Prives و PhD و David Stern ، دكتوراه.

تم دعم هذا البحث من قبل المعاهد الوطنية للصحة (R01HG003008 ، R35GM118336 ، CA87497 ، CA196234 ، T32GM08279707 ، G20RR030893) ومعهد هوارد هيوز الطبي.

الكتاب تقرير لا المالية أو غيرها من تضارب المصالح.

يجمع معهد Mortimer B. Zuckerman Mind Brain بجامعة كولومبيا مجموعة من العلماء والعلماء العالميين لمتابعة التحدي الأكثر إلحاحًا وإثارة في عصرنا: فهم الدماغ والعقل. يعد الفهم الأعمق للدماغ بتحويل صحة الإنسان والمجتمع. من العلاجات الفعالة لاضطرابات مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون والاكتئاب والتوحد إلى التقدم في مجالات أساسية مثل علوم الكمبيوتر والاقتصاد والقانون والفنون والسياسة الاجتماعية ، فإن إمكانات البشرية مذهلة. لمعرفة المزيد ، قم بزيارة: zuckermaninstitute.columbia.edu.

تنصل: AAAS و EurekAlert! ليست مسؤولة عن دقة النشرات الإخبارية المرسلة إلى EurekAlert! من خلال المؤسسات المساهمة أو لاستخدام أي معلومات من خلال نظام EurekAlert.


ربما يكون الباحثون قد وضعوا تسلسلًا "للمجهول النهائي" للجينوم البشري

قال فريق دولي من العلماء إنه قام بترتيب وتجميع مجمل الجينوم البشري ، بما في ذلك الأجزاء المفقودة في تسلسل الجينوم البشري الأول منذ عقدين.

هذا الادعاء ، إذا تم تأكيده ، يتجاوز الإنجاز الذي وضعه قادة مشروع الجينوم البشري و Celera Genomics في حديقة البيت الأبيض في عام 2000 ، عندما أعلنوا عن تسلسل المسودة الأولى للجينوم البشري. هذه المسودة التاريخية ، وتسلسل الحمض النووي البشري اللاحق ، أخطأت جميعًا حوالي 8 ٪ من الجينوم.

يملأ تسلسل الجينوم الجديد هذه الفجوات باستخدام التكنولوجيا الجديدة. ومع ذلك ، فإن لها قيودًا مختلفة ، بما في ذلك نوع خط الخلية الذي استخدمه الباحثون لتسريع جهودهم.

تم تفصيل العمل في 27 مايو في نسخة ما قبل الطباعة ، مما يعني أنه لم يخضع بعد لمراجعة النظراء.

قالت كارين ميغا ، الباحثة في جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز ، التي شاركت في قيادة الاتحاد الدولي الذي أنشأ التسلسل: "إنك تحاول فقط البحث في هذا المجهول الأخير للجينوم البشري". "لم يتم القيام بذلك من قبل والسبب في عدم القيام به من قبل هو أنه صعب."

وأكدت ميغا أنها لن تعتبر الإعلان رسميًا حتى تتم مراجعة الورقة ونشرها في مجلة طبية.

يقول الباحثون إن الجينوم الجديد يمثل قفزة إلى الأمام ، وقد أصبح ذلك ممكنًا بفضل تقنيات تسلسل الحمض النووي الجديدة التي طورتها شركتان من القطاع الخاص: باسيفيك بايوسينسز في مينلو بارك ، كاليفورنيا ، والمعروف أيضًا باسم باكبيو ، وأكسفورد نانوبور ، من أكسفورد ساينس بارك ، المملكة المتحدة: تتمتع تقنياتهم الخاصة بقراءة الحمض النووي بمزايا محددة للغاية مقارنة بالأدوات التي لطالما اعتبرت المعايير الذهبية للباحثين.

وصف إيوان بيرني ، نائب المدير العام للمختبر الأوروبي للبيولوجيا الجزيئية ، النتيجة بأنها "جولة فنية قوية". وأشار إلى أن أوراق الجينوم الأصلية تمت صياغتها بعناية لأنها لم تتسلسل كل جزيء DNA من طرف إلى آخر. "ما فعلته هذه المجموعة هو إظهار أنها يمكن أن تفعل ذلك من طرف إلى طرف." وقال إن هذا مهم للبحث في المستقبل ، لأنه يوضح ما هو ممكن.

وصف جورج تشيرش ، عالم الأحياء في جامعة هارفارد ورائد التسلسل ، العمل بأنه "مهم جدًا". قال إنه يحب أن يلاحظ في محادثاته أنه حتى الآن لم يقم أحد بتسلسل الجينوم الكامل للفقاريات - وهو شيء لم يعد صحيحًا ، إذا تم تأكيد العمل الجديد.

سؤال واحد مهم لم يتم الإجابة عليه: ما مدى أهمية هذه الأجزاء المفقودة من اللغز البشري؟ وقال الكونسورتيوم إنه زاد عدد قواعد الحمض النووي من 2.92 مليار إلى 3.05 مليار ، بزيادة 4.5٪. لكن عدد الجينات المشفرة للبروتين زاد بنسبة 0.4٪ فقط ليبلغ 19969. وأكد الباحثون أن هذا لا يعني أن العمل لا يمكن أن يؤدي أيضًا إلى رؤى جديدة أخرى ، بما في ذلك تلك المتعلقة بكيفية تنظيم الجينات.

لم يكن تسلسل الحمض النووي المستخدم من شخص ، ولكن من الخلد المائي ، وهو نمو في رحم المرأة يحدث عندما تخصب الحيوانات المنوية بويضة لا تحتوي على نواة. وهذا يعني أنه يحتوي على نسختين من نفس 23 كروموسومًا ، بدلاً من مجموعتين مختلفتين من الكروموسومات ، كما تفعل الخلايا البشرية الطبيعية.

اختار الباحثون هذه الخلايا ، التي تم حفظها في المختبر ، لأن هذا جعل الجهد الحسابي لإنشاء تسلسل الحمض النووي أبسط. يحتوي مشروع الجينوم الأصلي الذي تم إنشاؤه في عام 2003 أيضًا على 23 كروموسومًا فقط ، ولكن نظرًا لأن تقنيات تسلسل الحمض النووي أصبحت أرخص وأبسط ، فقد مال الباحثون إلى تسلسل جميع الكروموسومات الـ 46.

ألين مارديس ، المدير التنفيذي المشارك لمعهد الطب الجينومي في مستشفى نيشن وايد للأطفال ، قلقة من أنه نظرًا للاحتفاظ بخطوط الخلايا هذه في المختبر ، فمن المحتمل أن تكون المعلومات الجينية الجديدة "هي المخلفات التي تتراكم كخط خلوي" انتشر على مدى سنوات عديدة في الثقافة ".

وقالت ميغا إن الدراسات التي أجريت على خط الخلية أظهرت أنها تشبه الخلايا البشرية ، وأن الباحثين استخدموا الخلايا التي ظلت مجمدة ، ولم تنتشر لسنوات عديدة. كتب ميغا في رسالة بالبريد الإلكتروني: "لقد بذلنا جهودًا كبيرة في الطبعات المسبقة لإثبات أن هذه التسلسلات الجديدة تعمل كمرجع بيولوجي للجينوم البشري". ووافقت على أن الخطوة التالية هي أن تحاول المجموعة ترتيب جميع الكروموسومات الـ 46 ، المعروفة باسم الجينوم ثنائي الصبغيات.

لماذا استغرق الأمر 20 عامًا حتى يتم تسلسل آخر 8٪ من الجينوم ، حتى مع انخفاض تكلفة تسلسل باقي الجينوم من 300 مليون دولار إلى 300 دولار؟ الجواب له علاقة بالطريقة التي تعمل بها تقنيات تسلسل الحمض النووي.

تأخذ أجهزة تسلسل الحمض النووي الحالية ، التي تصنعها شركة Illumina ، أجزاء صغيرة من الحمض النووي ، وتفك تشفيرها ، وتعيد تجميع اللغز الناتج. يعمل هذا بشكل جيد مع معظم الجينوم ، ولكن ليس في المناطق التي يكون فيها رمز الحمض النووي هو نتيجة أنماط التكرار الطويلة. إذا كان الكمبيوتر العملاق يحتوي على شظايا صغيرة فقط ، فكيف يمكنه تجميع تسلسل DNA الذي يكرر "AGAGAGA" لقواعد على قواعد؟ هذا ما بدت عليه نسبة الـ 8٪ المفقودة من الجينوم.

من بين هذه المناطق "التي لا يمكن رسمها" واحدة من أكثر الهياكل المعروفة في علم الأحياء. إذا سبق لك أن نظرت إلى الكروموسومات (فكر في العودة إلى علم الأحياء في المدرسة الثانوية) ، فإنها تبدو مثل الأوتار التي تم ربطها معًا. هذه العُقد عبارة عن وحدات مركزية ، وهي حزم من الحمض النووي التي تربط الكروموسومات ببعضها البعض. يلعبون دورًا رئيسيًا في انقسام الخلايا. وهي مليئة بالتكرارات.

في الواقع ، كانت الكواكب هي التي جذبت ميغا لتريد رؤية هذه المناطق المفقودة.

"لماذا المناطق التي تعتبر أساسية جدًا للحياة ، وهي أساسية جدًا لكيفية عمل الخلية ، موضوعة فوق أجزاء من جينومنا تتكرر هذه البحار العملاقة المترادفة؟" تتذكر أنها طلبت عندما كانت طالبة تخرج.

كان هذا السؤال هو الذي دفعها ، في نقاش مع آدم فيليب ، الباحث في المعاهد الوطنية للصحة ، إلى اقتراح بدء مبادرتهم الحالية ، المسماة تيلومير 2 تيلومير كونسورتيوم ، بعد التيلوميرات ، وهي نهايات الكروموسوم ، في 2019. وقعوا على إيفان إيشلر ، عالم الأحياء بجامعة واشنطن الذي كان قلقًا بشأن الأجزاء المفقودة من الجينوم لسنوات ، كمؤلف مشارك.

كان هذا العمل ممكنًا لأن تقنيات Oxford Nanopore و PacBio لا تقطع الحمض النووي إلى قطع صغيرة من الألغاز. تقوم تقنية Oxford Nanopore بتشغيل جزيء DNA عبر ثقب صغير ، مما ينتج عنه تسلسل طويل جدًا. تستخدم تقنية PacBio الليزر لفحص نفس تسلسل الحمض النووي مرارًا وتكرارًا ، مما ينتج عنه قراءة يمكن أن تكون عالية الدقة. كلاهما أغلى من تقنية Illumina الحالية.

الشركات في سباق ساخن. بالنسبة لهذا المشروع ، يقول الباحثون ، أثبتت دقة تقنية PacBio أنها لا تقدر بثمن ، واستخدموا Oxford Nanopore لإنهاء بعض المجالات. لكن أكسفورد نانوبور كان يعد بالفعل بتكنولوجيا جديدة أكثر قابلية للاستخدام. قال مايكل شاتز ، الأستاذ المساعد في جامعة جونز هوبكنز: "في الوقت الحالي ، يتمتع PacBio بالميزة ولكن ليس من الواضح كم من الوقت سيكونون قادرين على الاحتفاظ بها".

تحدث جميع الباحثين عن رؤية للمستقبل حيث بدلاً من استخدام جينوم مرجعي واحد ، سيقومون بتجميع المئات من الجينومات المختلفة والكاملة والمترابطة والمتنوعة عرقياً ، ويمكن استخدامها كمراجع. تساعد ميغا في قيادة هذا العمل أيضًا. وهذه مجرد خطوة في هذا الاتجاه.

لكن حتى الآن ، كما يقول شاتز ، كانت هناك دائمًا أسئلة حول ما هو مفقود. الآن لدينا البيانات الصحيحة في النهاية. "لدينا التكنولوجيا المناسبة."

إلى اليسار: يظهر حلزون مزدوج للحمض النووي في رسم غير مؤرخ لفنان. صورة نشرها المعهد القومي لأبحاث الجينوم البشري عبر نشرة رويترز


أعطني أذنيك: قصة تطور من قطعة ذرة عمرها 5،310 سنة

الذرة هي واحدة من المحاصيل الأكثر شيوعًا في العالم الحديث ، وتغطي # 160 فدانًا من الحقول وظهرت في كل شيء من علب الحبوب إلى الوقود. ولكن منذ آلاف السنين ، عندما بدأ الناس الذين يعيشون في وسط المكسيك لأول مرة في زراعة أسلافهم البرية ، اختلفت الذرة اختلافًا كبيرًا عن & # 160 & # 160 حبات حلوة مقرمشة التي نعرفها اليوم. تحتوي الكوب الصغيرة & # 160cits & # 160 فقط على بضع بذور مختومة بأصداف صلبة.

المحتوى ذو الصلة

& # 8220Maize كما نعرفها تبدو مختلفة تمامًا عن سلفها البري لدرجة أن العلماء قبل عقدين من الزمن لم يتوصلوا إلى توافق في الآراء بشأن الجد الحقيقي للذرة ، & # 8221 ناثان ويلز ، عالم الوراثة في متحف التاريخ الطبيعي في الدنمارك ، & # 8221 ناثان ويلز 160 يقول في بيان & # 160 ولكن دراسة جديدة نشرت & # 160 في المجلة & # 160علم الأحياء الحالي، تفاصيل التحليل الجيني لقطعة ذرة عمرها 5،310 سنة ويساعد & # 160 لملء الفراغات حول كيف أصبحت الذرة محصولًا.

تم التنقيب عن قطعة الذرة القديمة هذه في الستينيات من كهف في وادي تيهواك & # 225n بالمكسيك ، ومنذ ذلك الحين أقيم في متحف روبرت إس بيبودي في أندوفر ، ماساتشوستس. حصل الزملاء على أيديهم هذا & # 160ancient & # 160cob في محاولة لمعرفة أين سقط & # 160 في الجدول الزمني الجيني لتحول الذرة # 8217s إلى محصول منتشر في كل مكان كما هو عليه اليوم.

كان الفريق قادرًا على استعادة 70 في المائة من الحمض النووي للكوب القديم & # 8217s. غالبًا ما تحتوي العينات الأخرى من نفس العمر على حوالي 10 في المائة فقط من الحمض النووي الأصلي للنباتات ، وفقًا للإصدار. & # 160 ولكن من المدهش أن الحمض النووي للكوب القديم & # 160 كان أقرب بكثير إلى الذرة الحديثة مما كان عليه مع أسلافه من الذرة ، بشكل شائع المعروف باسم & # 160teosintes.

ومع ذلك ، فإن دراسة مثل هذا الحمض النووي القديم ليست بالأمر السهل ، كما يقول روبرت & # 160 فولتون ، عالم الوراثة في جامعة واشنطن في سانت لويس & # 8217 معهد ماكدونيل للجينوم ، & # 160Smithsonian.com. & # 160 فولتون ، الذي لم يكن مشاركًا في الدراسة ، كان جزءًا من الفريق الذي & # 160 أولًا رسم خريطة جينوم الذرة في عام 2009 ، والذي سمح للباحثين بتأكيد أن المحاصيل الحديثة تنحدر من نبات teosinte.

& # 8220 عادةً ، يمكن أن تكون خيوط الحمض النووي ملايين القواعد طويلة ، & # 8221 كما يقول. & # 160 & # 8220It & # 8217s تشبه بشكل أساسي أحجية الصور المقطوعة الكبيرة ، وللحصول على DNA عالي الجودة ، تكون قطع الألغاز كبيرة جدًا. بالنسبة للحمض النووي القديم ، قطع اللغز صغيرة & # 8221

على الرغم من أن استعادة 70 في المائة من المادة الجينية الأصلية للذرة قد تبدو وكأنها مكاسب مفاجئة ، إلا أن العدد الأكبر من القطع يجعل تجميع اللغز الجيني أكثر صعوبة وتفسير النتائج أكثر صعوبة. ولأن جينوم عائلة الذرة معقد بشكل لا يصدق ، يقول فولتون إنه قد يكون من الصعب استخلاص استنتاجات من الحمض النووي الذي تدهور على مدى آلاف السنين.

& # 8220 جينوم الذرة متكرر للغاية. هناك العديد من المتتاليات التي تتكرر عدة مرات ، & # 8221 يقول فولتون. & # 8220 لذا إذا كانت لديك أجزاء صغيرة جدًا ، فسيكون من الصعب تحديد تلك الأجزاء على التسلسل المرجعي بشكل فريد لأنها & # 8217ll تهبط بشكل مثالي في أماكن مختلفة متعددة. & # 8221

يوضح فولتون أنه بالنسبة لمعظم أعمال التسلسل في مثل هذه العينات القديمة ، قام الباحثون بتبديل الحمض النووي بالعديد من الطرق المختلفة لمقارنته بجينوم مرجعي.لكن الدراسة الأخيرة فعلت ذلك بعدة طرق مختلفة. لذلك على الرغم من أن هذه بداية جيدة لدراسة قطعة خبز & # 1605،310 عمرها ، إلا أن هناك حاجة إلى مزيد من التحليل لتأكيد النتائج التي توصلوا إليها.

من خلال دراسة علم الوراثة القديمة للذرة ، يمكن للباحثين اكتشاف المزيد حول كيفية زراعة الذرة الحديثة ، كما يقول فولتون. يمكن أن يساعد البحث أيضًا في استنباط السمات المحددة التي ربما تكون قد نشأت من النبات بمرور الوقت ، مما سمح للمحصول بالازدهار في العديد من البلدان حول العالم.

لذا قبل أن تأكل الذرة في عيد الشكر هذا ، خذ لحظة لتقدير رحلة النبات الطويلة لتصبح العلاج الحلو والعصير الذي هو عليه اليوم.

عن داني لويس

داني لويس صحفي وسائط متعددة يعمل في المطبوعات والراديو والتوضيح. يركز على القصص ذات العزم الصحي / العلمي وقد أبلغ عن بعض أعماله المفضلة من مقدمة زورق. داني مقيم في بروكلين ، نيويورك.


يكشف قطعة خبز عمرها 5000 عام عن أصول الذرة

قام فريق من العلماء بوضع خريطة للمادة الجينية لكرز ذرة عمره 5000 عام من المكسيك ، واكتشفوا كيف شكّل المزارعون الأوائل تطور ما هو اليوم أحد أهم المحاصيل في العالم و rsquos.

& ldquoCorn هو أهم محصول لدينا اليوم. إنه ينمو في جميع أنحاء العالم ومن المثير للاهتمام حقًا معرفة كيف أصبح مهمًا للغاية ، كما يقول المؤلف الرئيسي ناثان ويلز ، وهو باحث ما بعد الدكتوراة من مركز GeoGenetics في متحف التاريخ الطبيعي في الدنمارك وجامعة كوبنهاغن.

& ldquoIt & rsquos دراسة مثيرة وأقدم جينوم ذرة معروف بجودة عالية ، & rdquo تقول كيلي سوارتس من معهد ماكس بلاك بألمانيا. يدرس Swarts تاريخ الذرة ولكنه لم يشارك في البحث الجديد.

& ldquo يكشف الجينوم أن كل الذرة الحالية تنحدر من هذه المنطقة من المكسيك ، وهو يدعم الفرضية القائلة بأن الذرة تم تدجينها في الأراضي المنخفضة أولاً ، ثم تم زراعتها في المرتفعات قبل انتشار المحصول الجديد إلى بقية أمريكا ، يقول.

يقول ويلز إن فهم تطور السلالات المبكرة من الذرة يمكن أن يساعدنا في فهم المحصول كما نعرفه اليوم. & ldquo على غرار الطريقة التي أعطتنا بها دراسة جينات الإنسان البدائي في السنوات الأخيرة معرفة مهمة عن البشر ، وسلطت الضوء على الجينات التي يمكن أن تكون مهمة لفهم صحة الإنسان اليوم.

كانت أصول العالم و rsquos أهم محصول لغزًا تامًا في يوم من الأيام

اليوم ، تعد الذرة واحدة من أهم المحاصيل في العالم وتمثل حوالي خمس السعرات الحرارية في العالم و rsquos. لقد مكنت من انتشار الحضارة في الأمريكتين وهي مثال جيد للطريقة التي قام بها البشر بتعديل الأنواع النباتية بشكل كبير عبر الزمن.

ولكن حتى الآن ، كان أصل الذرة غامضًا ، حيث أن السلالات الحديثة لا تشبه أي نباتات برية حية اليوم. تحتوي المحاصيل الأخرى مثل التفاح أو القمح على أصناف برية ترتبط ارتباطًا وثيقًا بشكلها الأصلي ، ولكن ليس الذرة.

يعتقد علماء النبات منذ فترة طويلة أن سلف الذرة و rsquos مات منذ فترة طويلة.

الذرة تشبه العشب البري

تغير كل هذا عندما اكتشف عالم الوراثة جورج بيدل أن نوعًا من العشب البري يسمى teosinte يحتوي على كروموسومات مماثلة للذرة.

اقترح Beadle أن النباتين يمكنهما إنتاج ذرية قابلة للحياة ، مما يعني أنهما في الواقع من نفس النوع ، وأن الذرة كانت مجرد نسخة مستأنسة.

كانت هناك مشكلة واحدة فقط: لا يبدو teosinte مثل الذرة.

لكن بيدل أظهر أنهما متشابهان تمامًا من الناحية الجينية ، وأنهما يختلفان فقط من حيث أربعة أو خمسة جينات محددة. لذلك كان من المعقول أن يستخدم المزارعون الأوائل مادة teosinte لتربية الذرة منذ بضعة آلاف من السنين.

خريطة معقدة جديدة للذرة الأحفورية

أقدم حفرية لما هو في الأساس ذرة على قطعة خبز تسمى Tehuacan162. يبلغ عمرها حوالي 5000 عام وتأتي من مرتفعات وسط المكسيك.

إنه أصغر بكثير من كوز الذرة حاليًا ، حيث يبلغ طوله 16.3 ملمًا فقط وعرضه 3.1 ملم.

من الناحية الجينية ، تقع في منتصف الطريق بين أول ذرة مدجنة ، والتي حدثت منذ حوالي 9000 عام ، ونوع الذرة التي نأكلها اليوم.

& ldquoIt & rsquos مثير للاهتمام حقًا ، لأنه يؤكد من أين أتت الذرة ويظهر أن كل الذرة اليوم تنحدر من هذه المجموعة ، & rdquo يقول ويلز.

أنتج ويلز وزملاؤه جينومًا كاملاً للغاية يسمح للعلماء بدراسة جميع الأجزاء المثيرة للاهتمام من المادة الوراثية عن كثب ومقارنة تطور الجينات التي تؤدي إلى هذا التحول الدراماتيكي.

كان Cornhusks هو أول تعديل جيني

اكتشف العلماء رؤى جديدة في جين يسمى tga1 ، وهو المسؤول عن غلاف البذور الصخرية الصلبة.

أظهرت الدراسة أن جين tga1 كان بالفعل في شكله الحديث في كوز الذرة الذي يبلغ عمره 5000 عام. يشير هذا إلى أن أغلفة البذور كانت من الصفات الأولى التي تغيرت من خلال التعديلات الجينية التي قام بها المزارعون الأوائل.

يتناسب هذا بشكل جيد مع نتائج الدراسات الأخرى ، التي حددت جين tga1 باعتباره مهمًا لعملية التدجين ، كما يقول Swarts.

لكن نتائجهم كشفت أن جينًا آخر ، zagl1 ، كان لا يزال في نسخته البرية الأصلية.

يؤثر هذا الجين على ما إذا كانت البذور تجلس داخل آذان الذرة أو تسقط عندما تصل إلى مرحلة النضج. إنها سمة حيث النباتات والأشخاص لديهم مصالح متضاربة. يريد النبات نشر بذوره ، ولكن بالنسبة للمزارعين ، يكون من الأسهل كثيرًا أن تظل البذور متصلة بالنبات.

كان هذا الجين من أوائل الجينات التي تم تعديلها من خلال ممارسات التدجين في محاصيل أخرى ، مثل الشعير.

في وقت سابق من هذا العام ، رسم فريق آخر من العلماء خريطة جينوم لنبتة شعير عمرها 6000 عام في إسرائيل. في هذا النبات ، تم اختيار zagl1 وبدا الشعير مشابهًا جدًا لما كنا نتوقعه اليوم.

& ldquo يظهر اكتشافنا أن عملية التدجين يمكن أن تكون مختلفة جدًا باختلاف الأنواع. بينما تم اختيار الشعير بسرعة كبيرة ، نرى أن العمليات المستخدمة في الذرة استغرقت وقتًا أطول واتبعت مسارًا أكثر تعقيدًا ، كما يقول ويلز.

لم يعتمد المايا كليًا على الذرة

يشير إلى أن استخدام الناس و rsquos للذرة في أمريكا الوسطى كان مختلفًا تمامًا عن استخدام القمح في الشرق الأوسط.

يقترح العلماء أن عمليات التدجين البطيئة تظهر أن الصيادين الأوائل لم يكونوا معتمدين على الذرة بنفس الطريقة التي اعتمد بها الصيادون في الشرق الأوسط على القمح.

& ldquo جمع الأمريكيون من أمريكا الوسطى نباتات برية بجانب صيد الحيوانات البرية وربما كانوا يعتمدون في حياتهم على الذرة لجزء من العام أو كإمدادات طارئة ، كما يقول ويلز.

هل الذرة بدأت مثل الفشار؟

لا يزال هناك العديد من الألغاز التي تحيط بتدجين الذرة وكيفية انتشارها حول العالم.

وهناك جزء محير من القصة بشكل خاص: لماذا بدأ الناس في تناول نبات التيوسينت ذات القشرة الصلبة في المقام الأول؟

& ldquo عندما أنظر إلى صور teosinte ، أعتقد & lsquowhy على الأرض أن أي شخص يريد أن يأكل ذلك؟ & rsquo هذا السؤال يبقيني مستيقظًا في الليل ، & rdquo يقول ويلز.

يمكن أن تكون الإجابة بسيطة للغاية: لقد صنعوا الفشار.

حتى أن Beadle اختبر هذه النظرية ، ونعم ، فإن حبات الأسنان المحترقة تتذوق بالفعل الفشار.

إذن من يدري ، ربما بدأت الذرة على أنها لعبة pop-teosinte ممتعة ، والتي استمتع بها أسلافنا أثناء تجمعهم حول نار المخيم ، والاستماع إلى القصص ، والتحديق في النجوم.


من الصعب إعادة تقييم الجينوم المرجعي

غالبًا ما تكون مراجع عينات النوع جيدة بدرجة كافية

نشأ النظام البيئي البحثي حول المرجع واستفاد في الغالب من فضائله مع تعويض عيوبه. في المحاذاة ، على سبيل المثال ، تم استخدام مراجع مقنعة أو محسّنة أو ثنائية الصيغة الصبغية. يعد إخفاء المناطق المتكررة أو المتغيرات النادرة حلاً جزئيًا لتحسين رسم الخرائط وتجميع القراءات القصيرة. تتضمن الجينومات المحسنة والمزدوجة الصبغيات أليلات أو تسلسلات إضافية يتم إدخالها في المرجع الحالي [47،48،49،50،51،52،53،54،55] ، مما يساعد على إزالة التحيز المرجعي. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن الجينوم المرجعي عبارة عن ثنائي الصبغيات منهارة ، فإن العمل على جينومات متماثلة اللواقح بحتة (يُطلق عليها مراجع بلاتينية) سيوفر جينومات أحادية العدد حقيقية (مثل تلك الموجودة في خط خلية CHM1 ، والتي تم اشتقاقها من الحمل الرحوي [56 ، 57]) . تتضمن الإصلاحات طويلة المدى إنشاء مراجع بديلة جديدة ومستقلة تقضي على خصوصيات العينات الأصلية ، مثل تلك التي اقترحها McDonnell الجينوم معهد (MGI) مشروع تحسين الجينوم المرجعي [58]. الهدف هناك هو تعديل عدم وجود تنوع في المرجع من خلال إنشاء جينومات ذهبية: مراجع قياسية ذهبية لكل منها على حدة من أجل السكان الفرديين. إلى جانب هذه الجينومات القياسية الجديدة ، ستصبح الجينومات الشخصية أو الشخصية أكثر شيوعًا في البيئات السريرية ، مع استخدام الجينومات الخاصة للأفراد (من المحتمل منذ الولادة) طوال حياتهم لإجراء تقييمات تشخيصية.

التغيير صعب

سيتطلب أي تغيير في المرجع الحالي جهدًا كبيرًا من مجال الجينوميات لاعتماد ممارسات جديدة. التوصية الأكثر شيوعًا هي تطوير الجينومات الشاملة ، التي تضم مجموعة من الجينومات المتعددة من نفس النوع [59]. أكثر تعقيدًا من تسلسل مرجعي فردي ، يحتوي الجينوم الشامل على جميع تسلسلات الحمض النووي الممكنة ، والتي قد يكون العديد منها مفقودًا من أي فرد واحد [60]. يمكن تمثيل عموم الجينوم كرسم بياني موجه [61] ، حيث تقف المسارات البديلة لكل من المتغيرات الهيكلية والمفردة [62]. هذه مفيدة بشكل خاص للنباتات التي يوجد فيها ploidy داخل الأنواع [63] ، أو في البكتيريا حيث فقدت سلالات مختلفة أو اكتسبت الجينات [64]. لا يعكس اعتماد جينوم الرسم البياني كمرجع تضمين بيانات إضافية فحسب ، بل يعكس أيضًا إدخال هيكل وصيغة بيانات جديدة. على الرغم من أن جينومات الرسم البياني محددة جيدًا ، إلا أن دمجها في ممارسات البحث الحالية ليس بالأمر التافه والأدوات اللازمة لتسهيل ذلك هي قيد التطوير النشط [65 ، 66 ، 67]. قد يحسن الجينوم البشري الشامل الاتصال المتغير بحكم احتوائه على مزيد من التباين [68] ، ولكن هذا يقابله صعوبات في الإشارة إلى مثل هذا المرجع. عند مقارنتها بجينوم مرجعي خطي ، يصعب دمج الإحداثيات في عموم الجينوم في هياكل البرامج الموجودة [69]. هذه مشكلة لأن الجينوم المرجعي الحالي هو أساس جميع بيانات الجينوميات. تستخدم قواعد البيانات المتغيرة أنظمة الإحداثيات المرجعية ، كما تفعل معظم التعليقات التوضيحية للجينات والنسخ. تستخدم متصفحات الجينوم مسارات خطية للبيانات الجينومية ، ويصعب تفسير الرسوم البيانية (مثل الرسوم البيانية للصبار [70]). تحتوي جينومات الرسم البياني على العديد من الخصائص للتوصية بها وهي مستقبل محتمل لمراجع الجينوم ، لكنها ستأتي بتكلفة معينة وقد يكون الحصول على موافقة المجتمع أمرًا صعبًا بشكل خاص.


العلماء يتتبعون أصول الذرة من العشب القديم إلى المحاصيل الحديثة

حدد الباحثون جينات الذرة التي تم اختيارها بشكل تفضيلي من قبل الأمريكيين الأصليين أثناء تدجين النبات من قريبه العشبي ، teosinte ، (يُنطق "tA-O-'sin-tE") إلى النبات أحادي الساق ذو الأذن الكبيرة. تعرف اليوم. كشفت الدراسة أنه من إجمالي 59000 جين في جينوم الذرة ، تم استهداف ما يقرب من 1200 جين بشكل تفضيلي للاختيار أثناء تدجينها.

نُشرت الدراسة ، التي أجراها براندون جاوت وزملاؤه من جامعة كاليفورنيا ، في عدد 27 مايو من مجلة Science.

من المفهوم أن الهدف الأساسي لتدجين teosinte هو تحسين الأذن ونواةها. يبلغ طول أذن teosinte من 2 إلى 3 بوصات مع 5 إلى 12 نواة - قارن ذلك بأذن الذرة التي يبلغ قطرها 12 بوصة والتي تضم 500 حبة أو أكثر! يتم تغليف حبات Teosinte أيضًا بطبقة صلبة ، مما يسمح لها بالبقاء على قيد الحياة من المسارات الهضمية للطيور والثدييات التي ترعى من أجل تشتت أفضل في البرية. ولكن بالنسبة للبشر ، كان طلاء تكسير الأسنان غير مرغوب فيه ، لذلك تم تقليله بشكل انتقائي وتقليص حجم الهيليباند وتقليل حجم الهيليباند إلى أن كل ما تبقى هو الجزء المزعج من الأنسجة الشفافة الرقيقة التي تلتصق أحيانًا بين الأسنان عندما يمضغ المرء الذرة على قطعة خبز.

لتحليل جينات الذرة الحديثة وأسلافها teosinte ، استخدم Gaut وزملاؤه تقنيات جينومية جديدة نسبيًا لتحديد تسلسل الحمض النووي لـ 700 بت جيني في النباتين واستخدموا "علم الوراثة السكانية" ، دراسة التباين الجيني ، لمقارنتهم .

قال غاوت: "ستوفر هذه النتائج رؤى مهمة لمربي الذرة الحديثين في سعيهم لإنشاء نباتات ذرة أكثر صلابة وعوائد أعلى". "النهج العلمي سيكون مفيدًا أيضًا في دراسة الكائنات الحية والنباتات والحيوانات المستأنسة الأخرى على حد سواء."

يؤكد هذا العمل عمومًا فكرة أن الذرة مرت بـ "عنق زجاجة" ، أو فترة ضاع فيها جزء كبير من التنوع الجيني للذرة ، والتي تمثل عادةً حدث تدجين. تكشف الحسابات باستخدام هذه البيانات أن أقل من 3500 نبتة صغيرة ربما ساهمت في التنوع الجيني في الذرة الحديثة.

منذ ما بين 6000 و 10000 عام ، بدأ الأمريكيون الأصليون الذين يعيشون في ما يعرف الآن بالمكسيك في تدجين teosinte ، أو "حبة الآلهة" ، كما تم تفسير الاسم على أنه يعني. لا يمكن للعلماء حتى الآن تحديد المدة التي استغرقتها عملية التدجين هذه ، لكنهم يعرفون أنه منذ حوالي 4500 عام ، كان هناك نبات معروف باسم الذرة اليوم موجودًا في جميع أنحاء الأمريكتين.

لذلك ، قبل آلاف السنين من افتراض جريجور مندل نظرياته حول الجينات والوراثة ، كان الأمريكيون الأصليون يربون الذرة لاختيار الصفات المرغوبة. من خلال التكاثر الانتقائي لكل جيل ، غيّر المزارعون القدامى بشكل جذري مظهر التوسينت ، والمحصول ، ونوعية الحبوب والقدرة على البقاء - وبلغت ذروتها في "الذرة" اليوم. في الواقع ، فإن teosinte يختلف تمامًا عن الذرة الحديثة ، ولم يعتبر علماء النبات في القرن التاسع عشر أن الاثنين مرتبطان.

قالت جين سيلفرثورن من مديرية الأحياء التابعة لمؤسسة العلوم الوطنية (NSF) ، والتي مولت المشروع: "هذا اكتشاف مثير للغاية". "لقد بدأنا في الحصول على صورة أوضح بكثير لما حدث للجينات المسؤولة عن بنية نبات الذرة اليوم."

سيوفر الفهم الواسع للجينات الموجودة في الذرة الحديثة أساسًا لتحسينها بالإضافة إلى محاصيل الحبوب الخاصة بها. تشمل الأهداف المستهدفة زيادة الغلة ، وتحسين مقاومة الحشرات ومسببات الأمراض ، وتعزيز التكيف البيئي ، وتحسين القيمة الغذائية. تحقيقا لهذه الغاية ، فإن تسلسل الجينوم الكامل للذرة أمر بالغ الأهمية أيضًا لتحسين المحصول وقيمته في الكفاف البشري.

وفقًا لوزارة الزراعة الأمريكية (USDA) ، تم حصاد ما يقرب من 12 مليار بوشل من الذرة في الولايات المتحدة في عام 2004 ، والتي سيتم استخدامها لمجموعة متنوعة من المنتجات بما في ذلك علف الماشية والإيثانول والمواد الاستهلاكية البلاستيكية ، وكذلك المواد الغذائية . ذكرت الرابطة الوطنية لمزارعي الذرة أن صادرات الذرة عام 2003 بلغت قيمتها 4.5 مليار دولار.

بدعم من برنامج أبحاث الجينوم النباتي التابع لمؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية ، شمل هذا المشروع التعاوني Gaut وزملاؤه في جامعة كاليفورنيا ، إرفاين ، جنبًا إلى جنب مع علماء من وزارة الزراعة الأمريكية - خدمة البحوث الزراعية ، وجامعة ميسوري وجامعة ويسكونسن. NSF هو جزء من برنامج مشترك بين الوكالات إلى جانب وزارة الطاقة الأمريكية ووزارة الزراعة الأمريكية التي تخطط لدعم تسلسل جينوم الذرة على مدى السنوات الثلاث المقبلة.

مصدر القصة:

المواد المقدمة من مؤسسة العلوم الوطنية. ملاحظة: يمكن تعديل المحتوى حسب النمط والطول.


كشف الدرجات

فك شفرة الحياة

تاريخ بث PBS: 17 أبريل 2001

روبرت كرولويتش: عندما أنظر إلى هذا & mdashand فهذه هي الثلاثة مليارات حرف كيميائي ، تعليمات للإنسان و mdashmy تتلألأ. لكن عندما ينظر العالم إريك لاندر إلى هذا يرى القصص.

إيريك لاندر (معهد وايتهيد / MIT): الجينوم هو كتاب قصص تم تحريره لبضعة مليارات من السنين. ويمكنك أن تأخذه إلى الفراش مثل ألف ليلة وليلة عربية ، وتقرأ قصة مختلفة في الجينوم كل ليلة.

روبرت كرولويتش: هذه قصة واحدة من أعظم المغامرات العلمية على الإطلاق ، وفي قلبها يوجد جزيء صغير وقوي للغاية ، الحمض النووي.

على مدى السنوات العشر الماضية ، كان العلماء في جميع أنحاء العالم يحاولون بشق الأنفس قراءة التعليمات الصغيرة المدفونة داخل حمضنا النووي. والآن ، أخيرًا ، تم فك شفرة "الجينوم البشري".

J. كريج فينتر (رئيس شركة سيليرا جينوميكس): نحن في الوقت الحالي الذي ينتظره العلماء. هذا ما أردنا فعله ، هل تعلم؟ نحن الآن نفحص ونفسر الشفرة الجينية.

فرانسيس كولينز (المعهد الوطني لبحوث الجينوم البشري): هذا هو الشيء النهائي الذي يمكن تخيله والذي يمكن للمرء أن يفعله علميًا. هو الذهاب وإلقاء نظرة على كتاب التعليمات الخاص بنا ثم محاولة معرفة ما يخبرنا به.

روبرت كرولويتش: وما يخبرنا به هو مفاجئ وغريب جدًا وغير متوقع. خمسون بالمائة من الجينات الموجودة في موزة موجودة فينا؟

إيريك لاندر: ما مدى اختلافك عن موزة؟

روبرت كرولويتش: انا اشعر. وأشعر أنني أستطيع أن أقول هذا ببعض السلطة. مختلف جدا عن الموز.

إيريك لاندر: قد تشعر باختلاف.

روبرت كرولويتش: أنا آكل موزة.

إيريك لاندر: كل الآلات لتكرار الحمض النووي الخاص بك ، كل الآلات للتحكم في دورة الخلية ، سطح الخلية ، لإنتاج العناصر الغذائية ، كل هذا متماثل. "

روبرت كرولويتش: إذن ما علاقة أي من هذه المعلومات بك أو بي؟ ربما أكثر مما يمكن أن نتخيله. من منا سيصاب بالسرطان أو التهاب المفاصل أو الزهايمر؟ هل سيكون هناك علاجات؟ هل سيتمكن الآباء في المستقبل من تحديد المصير الجيني لأطفالهم؟

إيريك لاندر: لقد فتحنا صندوقًا هنا يحتوي على قدر هائل من المعلومات القيمة. إنه المفتاح لفهم المرض وعلى المدى الطويل لعلاج المرض. لكن بعد فتحه ، سنكون أيضًا غير مرتاحين جدًا لهذه المعلومات لبعض الوقت في المستقبل.

روبرت كرولويتش: نعم ، بعض المعلومات التي توشك على رؤيتها ستجعلك غير مرتاح للغاية. من ناحية أخرى ، أعتقد أن بعضًا منها ستجده رائعًا ومليئًا بالأمل.

أنا روبرت كرولويتش. والليلة لن نعلن فقط عن أحدث الاكتشافات لمشروع الجينوم البشري ، بل ستلتقي بالأشخاص الذين جعلوا تلك الاكتشافات ممكنة ، والذين تنافسوا بشراسة ليكونوا أول من ينجز.

وبينما تشاهد برنامجنا عن الجينوم البشري ، سنطرح عددًا من القضايا: الجينات والخصوصية ، الجينات وأرباح الشركات ، الجينات والتشابه الغريب بينك وبين الخميرة. ونود أن تكون لدينا أفكارك حول كل هذه الموضوعات. لذا من فضلك ، إذا صح التعبير ، قم بتسجيل الدخول إلى موقع NOVA و mdashit الموجود على pbs.org. سيكون هناك بعد البث ، لذا قم بذلك بعد البث و mdash حيث يمكنك إجراء استطلاع.ستكون النتائج متاحة على الفور ويتم تحديثها باستمرار. سنعود حالا.

يتم توفير التمويل الرئيسي لـ NOVA من قبل Park Foundation ، وهو مخصص للتعليم وجودة التلفزيون.

يتم تمويل هذا البرنامج جزئيًا من قبل Northwestern Mutual Foundation. يعرف بعض الأشخاص بالفعل أن Northwestern Mutual يمكنها المساعدة في التخطيط لتعليم أطفالك. هل وصلت؟ شبكة نورث وسترن المالية المتبادلة.

يغذي الإنجاز العلمي الرغبة البسيطة في توضيح الأمور. تفخر Sprint PCS بدعم NOVA.

يتم توفير التمويل الرئيسي لهذا البرنامج من قبل مؤسسة العلوم الوطنية ، استثمار أمريكا في المستقبل. ومن خلال مؤسسة البث العام ، ومن خلال المساهمات في محطة PBS الخاصة بك من مشاهدين مثلك. اشكرك.

روبرت كرولويتش: لنبدأ ، دعنا نعود قبل أربعة أو بعض مليارات السنين إلى المكان الذي ظهرت فيه أول بقعة من الحياة على الأرض ، ربما على السطح الدافئ للفقاعة. تلك البقعة فعلت شيئًا استمر دون انقطاع منذ ذلك الحين. كتبت رسالة. كانت رسالة كيماوية تنقلها إلى أبنائها ، ثم تنقلها إلى أبنائها ، وإلى أبنائها ، وهكذا دواليك. لقد انتقلت الرسالة من الكائن الحي الأول ، على طول الطريق عبر الزمن ، إلى أنت وأنا و mdash مثل سلسلة مستمرة من خلال جميع الكائنات الحية.

إنه أكثر تفصيلاً الآن ، بالطبع ، لكن هذه الرسالة ، بكل بساطة ، هي سر الحياة. وهذه هي الرسالة الواردة في هذه الكوكبة الصغيرة المذهلة من المواد الكيميائية التي نسميها الحمض النووي. لقد رأيته في هذا الشكل ، الحلزون المزدوج الكلاسيكي ، ولكن بما أننا سنقضي الكثير من الوقت في الحديث عن الحمض النووي ، فقد تساءلت ، "كيف يبدو عندما يكون خامًا ، كما تعلمون ، في الحياة الواقعية ؟ " لذلك سألت خبيرًا.

إيريك لاندر: يتمتع الحمض النووي بسمعة طيبة لكونه نوعًا من الجزيئات الغامضة عالية الفالوتين ويمثل هذه المعلومات ، ومستقبلك ، والوراثة الخاصة بك. إنها مادة لزجة في الواقع. لذلك هذا هو الحمض النووي.

روبرت كرولويتش: البروفيسور إريك لاندر متخصص في علم الوراثة في معهد وايتهيد بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

إيريك لاندر: إنها خيوط طويلة جدًا جدًا من الجزيئات ، هذه الحلزونات المزدوجة من الحمض النووي ، والتي ، عندما تجمعهم معًا ، تبدو وكأنها خيوط صغيرة من القطن.

روبرت كرولويتش: وهذه الخيوط حرفيًا تم سحبها من الخلايا أو خلايا الدم أو ربما خلايا الجلد للإنسان؟

إيريك لاندر: بغض النظر عمن ساهم في هذا الحمض النووي ، يمكنك معرفة ما إذا كانوا معرضين لخطر مبكر للإصابة بمرض الزهايمر أم لا ، يمكنك معرفة ما إذا كانوا معرضين لخطر الإصابة بسرطان الثدي أم لا. ومن المحتمل أن يكون هناك حوالي 2000 شيء آخر يمكنك أن تقوله إننا لا نعرف كيف نخبرها حتى الآن ولكننا سنكون قادرين على إخبارنا بها. ومن غير المحتمل حقًا أن تتمكن من معرفة كل ذلك من هذا. لكن هذا هو الحمض النووي بالنسبة لك. من الواضح أن هذا هو سر الحياة المعلق هناك على الأنبوب.

روبرت كرولويتش: وبالفعل أخبرنا الحمض النووي بأشياء لا أحد. لم يتوقع أحد. اتضح أن لدى البشر ضعف عدد الجينات الموجودة في ذبابة الفاكهة. الآن كيف يمكن أن يكون؟ نحن مثل هذه المخلوقات المعقدة والرائعة وذباب الفاكهة. حسنًا ، إنهم ذباب الفاكهة. يخبرنا الحمض النووي أيضًا أننا مرتبطون ارتباطًا وثيقًا بالديدان والخميرة أكثر مما كان يتخيله معظمنا.

لكن كيف تقرأ ما بداخل الجزيء؟ حسنًا ، إذا كان الحمض النووي ، إذا قمت بقلبه حتى تتمكن من النظر إليه من الزاوية اليمنى فقط ، فسترى في المنتصف ما يشبه درجات السلم. تتكون كل خطوة من مادتين كيميائيتين ، السيتوزين والجوانين أو الثايمين والأدينين. تأتي دائمًا في أزواج ، تسمى أزواج القاعدة ، إما C و G ، أو T و A للاختصار. هذه ، خطوة بخطوة ، رمز ، طوله ثلاثة مليارات خطوة و mdashthe الصيغة للإنسان.

روبرت كرولويتش: كلنا نعرف هذا الشيء ، هذا الشكل مألوف جدًا.

إيريك لاندر: . الحلزون المزدوج.

روبرت كرولويتش: . الحلزون المزدوج. بادئ ذي بدء ، أنا أتساءل. هذه نسختي من جزيء الحمض النووي. هل هذا ، بالمناسبة ، كيف يبدو؟

إيريك لاندر: حسنًا ، أعط أو خذ. أعني ، نسخة كرتونية ، أجل.

روبرت كرولويتش: نسخة الكرتون؟

إيريك لاندر: قليلا من هذا القبيل أو نحو ذلك ، نعم.

روبرت كرولويتش: لذلك هناك. في كل. تقريبا كل خلية في جسمك ، إذا نظرت عميقا بما فيه الكفاية ، ستجد هذه السلسلة هنا؟

إيريك لاندر: أوه نعم ، عالق في نواة خليتك.

روبرت كرولويتش: الآن ما مدى صغر هذا ، إذا كانت المسافة بين الجدارين في جزيء DNA الحقيقي هي ما مدى اتساعها؟

روبرت كرولويتش: انظر إلى هذا. إنه يطلب المساعدة.

إيريك لاندر: هذه المسافة من. هذه المسافة حوالي 10 أنجستروم.

روبرت كرولويتش: هذا هو واحد من المليار من المتر عندما يتجمع بطريقة معينة للغاية.

إيريك لاندر: حسنًا ، لا ، لقد تم تجعد بعضها من هذا القبيل ولكنك ترى أنه أكثر من ذلك. لا يمكنك تجعيدها كثيرًا لأن هذه الأشياء الصغيرة سالبة الشحنة سوف تتنافر مع بعضها البعض لذا يمكنك طيها. سأقوم بتحطيم الجزيء الخاص بك.

روبرت كرولويتش: لا ، لا تكسر جزيئي. قيمة جدا.

إيريك لاندر: لقد حصلت على هذا. ثم يتم طيها هكذا. ثم يتم طيها فوق بعضها البعض. وهكذا ، في الواقع ، إذا قمت بمد كل الحمض النووي ، فسيتم تشغيله ، أوه ، لا أعرف ، آلاف وآلاف الأقدام.

روبرت كرولويتش: لكن الشيء الرئيسي في هذا هو السلم ، خطوات هذا السلم. إذا علمت أنه كان A و T و C و C و G و G و A.

إيريك لاندر: لا لا. إنها ليست G و G ، إنها G و C.

روبرت كرولويتش: أنا آسف ، مهما كانت القواعد النحوية ، نعم. إذا كان بإمكاني قراءة كل من السلالم الفردية ، فقد أجد صورة ماذا؟

إيريك لاندر: حسنًا ، لأطفالك. هذا ما تنقله لأطفالك. أنت تعلم أن الناس يعرفون منذ 2000 عام أن أطفالك يشبهونك كثيرًا. حسنًا ، هذا لأنك يجب أن تمرر لهم شيئًا ، بعض التعليمات التي تمنحهم عيونهم ولون شعرهم وشكل أنفهم. والطريقة الوحيدة لتمريرها لهم هي في هذه الجمل. هذا كل شيء.

روبرت كرولويتش: ولكي نظهر لك القوة الحقيقية لهذا الجزيء ، سنبدأ بذرة واحدة في العمق ، وسنسحب للخلف وترى أنها تشكل As و Ts و Cs و G واللولب المزدوج الكلاسيكي. ثم تبدأ العملية الغامضة التي تولد طفلًا جديدًا سليمًا. والشيء المثير للاهتمام هو أن كل طفل بشري ، كل طفل مولود ، هو 99.9٪ متطابق في شفرته الجينية مع أي طفل آخر.

لذا فإن أصغر الاختلافات في جيناتنا يمكن أن تكون مهمة للغاية ، ويمكن أن تساهم في الاختلافات في الطول ، واللياقة البدنية ، وربما حتى المواهب ، والقدرات ويمكن أن تفسر أيضًا ما يمكن أن ينكسر ، وما يمكن أن يجعلنا مرضى.

فك شفرة تلك الاختلافات الصغيرة في الحمض النووي التي تؤثر على الصحة والمرض هو ما يدور حوله مشروع الجينوم البشري. منذ عام 1990 ، شارك العلماء من جميع أنحاء العالم في المعامل الجامعية والحكومية في جهود هائلة لقراءة جميع المليارات الثلاثة من الحمض النووي البشري مثل As و Ts و Gs و Cs.

وتوقعوا أن الأمر سيستغرق 15 عامًا على الأقل. كان ذلك جزئيًا لأنه في الأيام الأولى للمشروع ، كان يمكن للعالم أن يقضي سنوات. مهنة كاملة تحاول قراءة عدد قليل من الحروف في الجينوم البشري. استغرق الأمر 10 سنوات للعثور على الخطأ الجيني الوحيد الذي يسبب التليف الكيسي. عشر سنوات أخرى للعثور على الجين الخاص بمرض هنتنغتون. خمسة عشر عاما لإيجاد أحد الجينات التي تزيد من خطر الإصابة بسرطان الثدي. حرف واحد في كل مرة ، ببطء مؤلم.

روبرت ووترستون: واحد إثنان ثلاثة أربعة خمسة.

روبرت كرولويتش: . عرضة للأخطاء بشكل محبط.

روبرت ووترستون (رائد رسم خرائط الحمض النووي): . Cs على التوالي.

راوي: . ويؤدي كاذبة.

لقد طلبنا من الدكتور روبرت ووترستون ، وهو رائد في رسم خرائط الحمض النووي ، أن يوضح لنا الطريقة التي اعتادنا القيام بها.

روبرت ووترستون: السلالم الأصلية لتسلسل الحمض النووي ، قرأنا بالفعل عن طريق وضع حرف صغير بجوار الشريط الذي كنا نتصل به ثم نكتبها على قطعة من الورق أو في الكمبيوتر بعد ذلك. إنه أمر مروع.

روبرت كرولويتش: ولم نذكر الجزء الأصعب. هذا هنا ، المكبر 50000 مرة هو كتلة حقيقية من الحمض النووي ، كروموسوم 17. الآن إذا نظرت إلى الداخل ستجد ، بالطبع ، مئات الملايين من As و C و Ts و Gs ، لكن اتضح أن واحدًا فقط في المائة منهم نشيطون ومهمون. هذه هي الجينات التي يبحث عنها العلماء. لذا في مكان ما في هذه الغابة الكيميائية الكثيفة توجد الجينات المتورطة في الصمم ، الزهايمر ، السرطان ، إعتام عدسة العين. لكن أين؟ هذه متاهة يحتاج العلماء إلى خريطة. ولكن بالوتيرة القديمة سيقترب ذلك من الأبد.

روبرت ووترستون: C ثم A.

روبرت كرولويتش: ثم جاءت الثورة. في السنوات العشر الماضية ، تمت حوسبة العملية برمتها. كلف ذلك مئات الملايين من الدولارات. ولكن الآن ، بدلاً من فك شفرة بضع مئات من الحروف يدويًا في اليوم ، يمكن لهذه الآلات معًا أن تفعل آلاف الأحرف كل ثانية وهذا أحدث فرقًا كبيرًا.

روبرت كوك ديغان (المجلس الوطني للبحوث): هذا شيء سوف يتم وضعه في الكتب المدرسية. الكل يعلم ذلك. كان الجميع ، عندما ولد مشروع الجينوم ، يدركون بوعي دورهم في التاريخ.

روبرت كرولويتش: إخراج الرسائل هو. تم وصفه بأنه العثور على مخطط للإنسان ، وإيجاد دليل للإنسان ، وإيجاد رمز الإنسان. ما هو مجازك؟

إيريك لاندر: أوه ، جولي جي. أعني ، يمكن أن يكون لديك استعارات عالية جدًا لهذا النوع من الأشياء. هذه في الأساس قائمة أجزاء. المخططات وكل هذه الهوى. إنها مجرد قائمة أجزاء. إنها قائمة أجزاء بها الكثير من الأجزاء. إذا كنت تأخذ طائرة من طراز Boeing 777 ، أعتقد أنها تحتوي على 100000 قطعة. إذا أعطيتك قائمة أجزاء لطائرة بوينج 777 بمعنى ما ، فستعرف الكثير. ستعرف 100000 مكون يجب أن تكون موجودة ، براغي وأسلاك ودفات توجيه وأشياء من هذا القبيل. من ناحية أخرى ، أراهن أنك لن تعرف كيفية تجميعها. وأراهن أنك لن تعرف لماذا يطير. حسنًا ، نحن في نفس القارب. لدينا الآن قائمة الأجزاء. هذا ما يدور حوله مشروع الجينوم البشري هو الحصول على قائمة الأجزاء. إذا كنت تريد فهم الطائرة ، فيجب أن يكون لديك قائمة الأجزاء ولكن هذا لا يكفي لفهم سبب تحليقها. بالطبع سيكون من الجنون ألا تبدأ بقائمة الأجزاء.

روبرت كرولويتش: وأحد أسباب أهمية فهم كل تلك الأجزاء ، لفك تشفير كل حرف من حروف الجينوم ، هو أنه في بعض الأحيان ، من بين ثلاثة مليارات زوج قاعدي في حمضنا النووي ، يمكن لحرف واحد فقط أن يحدث فرقًا.

أليسون وتيم لورد والدا هايدن البالغ من العمر عامين.

تيم الرب (والد الابن مع تاي ساكس): أكثر شيئين أفكر بهما في هايدن ، والذي حصل عليه الكثير من الناس منذ البداية ، هو أنه كان دائمًا ، كما اعتقدت ، مضحكًا للغاية. أعني أنه أحب أن يبتسم ويضحك وقد اعتاد على القهقهة. وكان هذا لاحقًا عندما كان يبلغ من العمر حوالي عام ، وجد أطرف الأشياء مضحكة. وهكذا كنا أنا وهو نتصدع لبعضنا البعض.

روبرت كرولويتش: بدا أن هايدن كان يتطور بشكل طبيعي في الأشهر القليلة الأولى ، لكن أليسون بدأ يلاحظ أن بعض الأشياء لم تكن صحيحة تمامًا.

اللورد الحليف (أم الابن مع تاي ساكس): كنت قلقة للغاية طوال الوقت مع هايدن. شعرت أن شيئًا ما لم يكن هو نفسه. كنت أرى أصدقائي يغيرون حفاضات طفلهم الذي كان في نفس العمر تقريبًا ، مولودهم الجديد ، ويرون الحركة الجسدية والساقين تتحرك ، وأشياء من هذا القبيل ، ولم يفعل هايدن ذلك.

روبرت كرولويتش: أخبرهم الأطباء أن هايدن كان يتطور ببطء بعض الشيء. ولكن بحلول الوقت الذي بلغ فيه من العمر عامًا ، كان من الواضح أن شيئًا خطيرًا كان خطأ. لم يزحف أبدًا ، ولم يتحدث أبدًا ، ولم يأكل أبدًا بأصابعه وبدا أنه يتراجع ، ولا يتقدم.

تيم الرب: أتذكر آخر مرة ضحك فيها. وقمت برحلة معه لأخذ بدلة لأننا كنا ذاهبين إلى حفل زفاف في تلك الليلة ، وعدنا وكان الجو عاصفًا حقًا ، وكان يحب فقط أن يشعر بالرياح ، ولذا قضينا وقتًا رائعًا. عدنا وقمت بدعمه هنا على الأريكة وكنت أجلس بجانبه وألقى رأسه للخلف وضحك ، مثل ، كما تعلمون ، ما هي رحلة ممتعة ، كما تعلمون؟ وتلك آخر مرة استطاع أن يضحك فيها. هذا صعب حقًا.

روبرت كرولويتش: اتضح أن هايدن كان يعاني من مرض تاي ساكس ، وهي حالة وراثية تدمر دماغ الطفل ببطء.

دكتور. إدوين كولودي (جامعة نيويورك ، قسم طب الأعصاب): ما يحدث هو أن الطفل يبدو طبيعيًا عند الولادة ، وعلى مدار العام الأول يبدأ في فقدان المعالم التنموية. لذا في عمر الستة أشهر ، يجب أن ينقلب الطفل ولا يستطيع الطفل مدشا أن ينقلب ، أو يجلس ، أو يقف ، أو يمشي ، أو يتكلم.

روبرت كرولويتش: يبدأ Tay Sachs في بقعة واحدة متناهية الصغر على سلم الحمض النووي ، عندما يخطئ حرف واحد فقط. لنفترض أن هذه المجموعة من الذرات هي صورة لتلك الرسالة ، فالخطأ هنا يمكن أن يصل إلى أربع ذرات فقط. هذا كل شيء. ولكن بما أن الجينات تخلق البروتينات ، فإن هذا الخطأ يخلق مشكلة في هذا البروتين الذي من المفترض أن يذيب الدهون في الدماغ. لكن البروتين الآن لا يعمل. لذلك تتراكم الدهون ، وتضخم الدماغ ، وفي النهاية تخنق وتسحق خلايا الدماغ المهمة. وكل هذا نتيجة حرف واحد سيء في الحمض النووي لهذا الطفل.

دكتور. إدوين كولودي: في معظم الحالات ، يكون هذا تغييرًا أساسيًا واحدًا. كما نقول ، اختلاف الحرف.

روبرت كرولويتش: حرف واحد معيب من أصل ثلاثة مليارات ولا توجد طريقة لإصلاحه.

روبرت كرولويتش: تاي ساكس هو مرض تدريجي بلا هوادة. في العام الذي أعقب تشخيصه ، أصيب هايدن بالعمى. لا يستطيع أن يأكل الطعام الصلب. من الصعب عليه الابتلاع. لا يمكنه التحرك بمفرده على الإطلاق. ويعاني من نوبات تصل إلى 10 مرات في اليوم.

دكتور. إدوين كولودي: بالنسبة للأطفال المصابين بمرض تاي ساكس الكلاسيكي ، هناك نتيجة واحدة فقط. ويموت الأطفال في سن الخامسة إلى السابعة ، وأحيانًا حتى قبل سن الخامسة.

روبرت كرولويتش: كما يحدث ، لدى تيم لورد شقيق توأم متطابق. عندما تم تشخيص حالة هايدن ، ذهب هذا الأخ تشارلي إلى نيويورك ليكون مع تيم. وبالطبع ، اتصل تشارلي بزوجته بليث ليخبرها بالأخبار. كانت بليث شريكة أليسون في السكن في الكلية وصديقتها المقربة.

الرب الأسود (أم الابنة مع تاي ساكس): أخبرني تشارلي أن هايدن لديه تاي ساكس. اتصل بي على الهاتف وأخبرني على الفور بما كان عليه. صعدت إلى الكمبيوتر وبحثت عنه ثم لم أصدق ما قرأته.

روبرت كرولويتش: كان لدى بليث وتشارلي ابنة تبلغ من العمر ثلاث سنوات ، تدعى تايلور ، وطفلة تدعى كاميرون. كان كاميرون بصحة جيدة وسعيدًا باستثناء شيء واحد صغير.

الرب الأسود: يتحدث على موقع NTSAD الإلكتروني عادة ما بين ستة وثمانية أشهر عندما تبدأ العلامات في الظهور ، ولكن إحدى العلامات المبكرة هي أنها تذهل بسهولة. وكان لدى هايدن دائمًا رد فعل مذهل حقًا. لكننا لاحظنا أن كاميرون كان لديه استجابة مفاجئة مماثلة. ليست قاسية تمامًا ولكن ليس تمامًا مثل تايلور.

روبرت كرولويتش: بمجرد أن رأت علامة الإنذار المبكر هذه على موقع تاي ساكس الإلكتروني ، ذهبت بليث لاختبار نفسها واختبار كاميرون.

تشارلي لورد (أم الابنة مع تاي ساكس): كان أسبوعا آخر. لقد مر أسبوع بالضبط حتى حصلنا على النتائج النهائية لفحص دم كاميرون. ثم في يوم الثلاثاء السابق لعيد الشكر ، ذهبنا إلى مكتب طبيب الأطفال وحصل على النتائج ، واكتشفنا في تلك الليلة أن بليث كانت شركة نقل وأن كاميرون كان لديه تاي ساكس.

الرب الأسود: هو قال. كل ما قاله هو ، "أنا آسف".

روبرت كرولويتش: تاي ساكس حالة نادرة جدًا وعادة ما تحدث في مجموعات محددة ، مثل اليهود الأشكناز. وحتى ذلك الحين ، يجب أن يرث الطفل الجين السيئ من كلا الوالدين. لذلك على الرغم من وجود اختبار تاي ساكس ، لم يكن لدى اللوردات أي سبب للاعتقاد بأنهم سيكونون في خطر. ومع ذلك بشكل لا يصدق ، كان الأربعة جميعًا ، تيم وتشارلي وكلا زوجاتهم و mdashall الأربعة حاملات. كانت تلك رمية سيئة بشكل لا يصدق للنرد الجيني.

تيم الرب: أنا وتشارلي قريبان بشكل لا يصدق وقد كنا طوال حياتنا. وعندما أفكر فيه وعلى بليث أن يمروا بهذا ، يبدو الأمر قاسياً حقًا. يبدو فقط كثيرا.

تشارلي لورد: كنت قد أعدت نفسي بالفعل لكوني صخرة أخي ولم أستطع تخيل الاضطرار إلى مساعدته وتجاوز الأمر بنفسي.

روبرت كرولويتش: للعائلات مثل اللوردات ، ولكل شخص ، يقدم مشروع الجينوم البشري الفرصة لاكتشاف مبكرًا إذا كنا معرضين لخطر الإصابة بجميع أنواع الأمراض.

تيم الرب: أود أن أرى دفعة قوية حقًا لتطوير اختبار لمئات من الأمراض الوراثية بحيث يمكن إبلاغ الآباء قبل أن يبدؤوا في إنجاب الأطفال بالمخاطر التي تواجههم. وأعتقد أنه في متناول أيدينا. الآن بعد أن رسموا خريطة الجينوم البشري ، أعني ، المعلومات موجودة للناس ليبدأوا في الفرز. إنها أمراض مروعة ومروعة ومروعة ، وإذا كان هناك أي طريقة يمكنك من خلالها اختبار مجموعة كاملة منها وعدم جعلها تؤثر على طفل ، أعتقد أنه شيء علينا التركيز عليه.

روبرت كرولويتش: توفي هايدن لورد قبل بضعة أشهر من عيد ميلاده الثالث. ما يجعل من الصعب تحمل هذه القصة بشكل خاص هو أننا نعلم الآن أن الخسارة الضخمة التي كانت كارثة ، بأي مقياس و mdash بدأت بخطأ واحد ، عبر بضع ذرات ، مدفونة داخل خلية.

الآن ، هذا الشيء الصغير جدًا يمكن أن يؤدي إلى مثل هذه النتيجة الهائلة هو منظور مخيف للغاية. إلا أن علماء الوراثة اكتشفوا الآن كيفية رؤية العديد من هذه الأخطاء الصغيرة قبل أن تتحول إلى كوارث. عندما تفكر في ذلك ، هذا شيء غير عادي ، أن تكتشف الكارثة عندما لا تزال نقطة غير مهمة في الخلية ، وهو وعد مشروع الجينوم البشري. إنه ، أولاً وقبل كل شيء ، نظام إنذار مبكر لمجموعة من الأمراض التي نأمل أن تمنح الآباء والأطباء والعلماء ميزة لم نتمتع بها من قبل. لأنه عندما ترى مشكلة قادمة ، قبل أن تبدأ ، لديك فرصة لإيقافها أو معالجتها. في النهاية قد تعالجها.

ولهذا السبب ، عندما أنشأ الكونجرس مشروع الجينوم البشري في عام 1990 ، كان التحدي يتمثل في الحصول على قائمة كاملة بأسماء As و Ts و Cs و Gs في أسرع وقت ممكن ، حتى يبدأ عمل الاختبارات والأدوية والعلاج. لقد اعتقدوا أن فك شفرة كائن بشري سيستغرق حوالي 15 عامًا ، وفي ذلك الوقت بدا ذلك معقولًا.

حتى قرر هذا الرجل ، العالم ، رجل الأعمال والمتحمس للقوارب السريعة كريج فينتر ، أنه يمكنه القيام بذلك بشكل أسرع وأسرع بكثير.

J. كريج فينتر: إنه مثل الإبحار. بمجرد أن يكون لديك مركبان شراعيان على الماء يسيران في نفس الاتجاه تقريبًا ، فإنهما يتسابقان. والعلم يعمل بنفس الطريقة.إذا كان لديك معملين يعملان عن بعد على نفس الشيء ، يحاول أحدهما الوصول إلى هناك بشكل أسرع ، أو أفضل ، بجودة أعلى ، وشيء مختلف ، جزئيًا لأن مجتمعنا لا يعترف إلا بالمركز الأول.

روبرت كرولويتش: في عام 1990 ، كان فينتر واحدًا من العديد من العلماء الحكوميين الذين عملوا بشق الأنفس على فك تشفير البروتينات والجينات. كان تركيزه على بروتين واحد في الدماغ.

J. كريج فينتر: استغرق الأمر عشر سنوات للحصول على البروتين واستغرق الأمر عامًا كاملاً للحصول على 1000 حرف من الشفرة الجينية.

روبرت كرولويتش: بالنسبة لفينتر ، كان ذلك بطيئًا للغاية.

إذن أنت جالس هناك تفكر في أنه يجب أن تكون هناك طريقة أفضل عندما تنظر من النافذة؟

J. كريج فينتر: نعم ، يجب أن يكون هناك طريقة أفضل.

روبرت كرولويتش: وذلك عندما علم أن شخصًا ما قد اخترع آلة جديدة يمكنها التعرف على Cs و Ts و As و Gs بسرعة ملحوظة. ويحب Craig Venter الآلات التي تعمل بسرعة.

J. كريج فينتر: اتصلت على الفور بالشركة لمعرفة ما إذا كان بإمكاني الحصول على إحدى الآلات الأولى.

روبرت كرولويتش: وإليك طريقة عملهم. يتم تقطيع الحمض النووي البشري بواسطة الروبوتات إلى قطع صغيرة. يتم نسخ هذه القطع مرارًا وتكرارًا في البكتيريا ثم يتم لصقها بأصباغ ملونة. ينعكس الليزر الضوء عن كل قصاصة من الحمض النووي والألوان التي يراها ، وتمثل الأحرف الفردية في الشفرة الجينية. ويمكن لأجهزة الكمبيوتر هذه القيام بذلك على مدار 24 ساعة في اليوم ، كل يوم.

J. كريج فينتر: حتى الآن يمكنك أن ترى بوضوح القمم.

J. كريج فينتر: إذن هناك واحد أزرق قادم لذا سيظهر حرف C. يمكنك قراءة هذا ويمكنك كتابة كل هذا.

روبرت كرولويتش: لذلك أزرق ، أصفر ، أحمر ، أحمر ، أصفر.

J. كريج فينتر: هذا هو C ، G ، T ، T ، A.

روبرت كرولويتش: ثم بطريقة ما يجب تجميع كل هذه القطع الصغيرة مرة أخرى بالترتيب الصحيح. كان حلم فينتر هو امتلاك مئات الآلات الجديدة في متناول يده ، لذا استقال من وظيفته الحكومية وأسس شركة أطلق عليها اسم Celera Genomics. سيليرا من الكلمة اللاتينية سيليريتي ، وتعني السرعة. وهذا ما بناه.

ياالهى. وأنت تعرف لماذا هذا مثير للاهتمام؟ لا يوجد أحد هنا تقريبًا.

J. كريج فينتر: نعم ، كل شيء آلي.

روبرت كرولويتش: إذن ، من هو هذا الرجل ولماذا هو كلب بولدوج من أجل السرعة؟

نشأ Craig Venter في كاليفورنيا ، وترك المدرسة الثانوية وقضى عامًا في رياضة ركوب الأمواج و mdashon على الشاطئ نهارًا وصبيًا في Sears ليلا. تم تجنيده حتما ، وذهب إلى فيتنام مع البحرية. هذا هو الطريق هناك على اليسار. تم نقله في النهاية إلى مستشفى بحري في دانانج أثناء هجوم تيت عندما كان الأمريكيون يتكبدون خسائر فادحة. في سن 21 ، كان في وحدة الفرز ، حيث يقررون من سيعيش ومن سيموت.

عندما تكون شابًا وترى الكثير من الناس يموتون وقد يكونون جميعًا أنت ، فهل تشعر بعد ذلك أنك مدين لهم بالشفاء؟ يشفي أنهم لن يحصلوا عليه أبدًا؟ أم أنني أفرط في إضفاء الطابع الرومانسي؟

J. كريج فينتر: حسنًا ، الدوافع تصبح معقدة. هذا بالتأكيد جزء منه. كما أعتقد أن البقاء على قيد الحياة في العام كان هناك. إنه نوع من يضع الأمور في نصابها ، على ما أعتقد. إذا لم تكن في هذا الموقف ، فلا يمكنك أبدًا أن تضعها في نصابها الصحيح.

روبرت كرولويتش: تسمع الوقت. تسمع طقطقة؟

J. كريج فينتر: نعم فعلا. لكني أشعر أيضًا أنني حصلت على هذه الهدية الهائلة طوال هذه السنوات منذ عودتي في عام 1968 ، وأردت التأكد من أنني فعلت شيئًا ما بها.

روبرت كرولويتش: في ربيع عام 1998 ، أعلن فينتر أنه وشركته سوف يقومان بتسلسل جميع الأحرف الثلاثة مليارات من الجينوم البشري في غضون عامين. تذكر أن الحكومة قالت إن الأمر سيستغرق 15.

J. كريج فينتر: كان هناك الكثير من الغطرسة المصاحبة لهذا البرنامج. كانوا سيفعلون ذلك في وتيرتهم. وكثير من العلماء ، كما تعلم ، إذا كانوا صادقين معك حقًا ، سيخبروك أنهم خططوا للتقاعد من خلال هذا البرنامج. هذا ليس ما نعتقد أنه الطريقة الصحيحة لممارسة العلم ، خاصة العلم الذي يؤثر على حياة الكثير من الناس.

روبرت كوك ديغان: كريج هو ذكر عالي التستوستيرون لديه. إنه يحب أن يكون محاربًا للأيقونات. حق؟ إنه يحب قعقعة أقفاص الناس وقد فعل ذلك باستمرار في مشروع الجينوم.

روبرت كرولويتش: إعلان كريج فنتر بأن فريقه سينتهي من الجينوم بأكمله في غضون عامين فقط حفز كل من يعمل في المشروع العام. الآن كانوا يتدافعون لمواكبة ذلك.

عضو فريق العمل في مشروع الجينوم البشري: هناك بعض القيود. لا نعتقد أنه يمكننا جعل هذا الشيء يعمل بشكل أسرع في الوقت الحالي دون إلقاء المزيد من الروبوتات عليه. تستغرق الذراع جسديًا عشرين ثانية.

روبرت كرولويتش: قرر فرانسيس كولينز ، رئيس مشروع الجينوم البشري ، أن سيليرا لن تفوز على فرقه بالجائزة. لقد اتخذ قرارًا دراماتيكيًا بمحاولة قطع خمس سنوات كاملة من الخطة الأصلية.

فرانسيس كولينز: عندما اجتمعت مراكز الجينوم الرئيسية ووافقت على الذهاب للإفراج هنا ، لا أعتقد أنه كان هناك أي شخص في الغرفة كان واثقًا جدًا من قدرتنا على القيام بذلك. أعني أنه يمكنك الجلوس مع قطعة من الورق وإجراء الإسقاطات ، إذا سارت الأمور على ما يرام حقًا ، فقد يصل بك ذلك إلى هناك ، ولكن كان هناك العديد من الطرق التي كان من الممكن أن ينفد بها هذا تمامًا عن المسار.

روبرت كرولويتش: في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، قرروا محاولة زيادة جهودهم 15 ضعفًا ، وهذا يعني تغييرًا كبيرًا في وتيرتهم الأكاديمية المعتادة.

لورين لينتون (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا): لقد كان لدينا هدف منذ آذار (مارس) هو إجراء عملية دقيقة واحدة من رحم إلى آخر.

روبرت كرولويتش: في خريف عام 1999 ، حضر ممثلون من خمسة مختبرات رئيسية للتحقق من عملية إريك لاندر. جميع الشخصيات البارزة في مشروع الجينوم البشري موجودون هنا: علماء من جامعة واشنطن في سانت لويس ، وكلية بايلور للطب في تكساس ، ووزارة الطاقة. إنها من مركز سانجر في إنجلترا. إذا كانوا يريدون إنهاء الجينوم قبل Craig Venter ، فيجب على هؤلاء الأشخاص معرفة كيفية تجهيز مختبراتهم بالكثير من المعدات الجديدة والفاخرة وغير المألوفة. وعليهم أن يفعلوا ذلك بسرعة.

لورين لينتون: لذا علينا تشغيل نوع من القناة.

روبرت كرولويتش: في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، يصل صندوق مختلف يوميًا تقريبًا.

الباحث الأول في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: إنه مثل عيد الميلاد ، كل شخص يفتح شيئًا ما.

روبرت كرولويتش: التجميع مطلوب تمامًا مثل هدية عيد الميلاد السيئة. والتعليمات ليست واضحة دائمًا بالطبع.

الباحث الثاني في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: أوه ، لا ، لوحات المغناطيس تلتصق ببعضها البعض؟

ثلاثة باحث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: . زائد أو ناقص ثلاثة أقدام.

إيريك لاندر: منذ أن كان المرء في طليعة. أعتقد أنهم يسمونها دائمًا "حافة النزيف" ، أليس كذلك؟ لا شيء يعمل كما تتوقع. ستعمل جميع الأشياء التي نقوم بها بشكل مثالي بمجرد أن نكون مستعدين للتخلص منها.

روبرت كرولويتش: طاقم معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا متحمس بشكل خاص لآلة تنقية الحمض النووي الحديثة التي تبلغ تكلفتها ثلاثمائة ألف دولار.

الباحث الرابع في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: لماذا لا تقوم بتشغيله.

ثلاثة باحث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: حسنًا ، الرحلة الأولى. لم يطلب مني كلمة المرور. هذا طيب.

الباحث الرابع في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: هل من المفترض أن تحصل على الضوء الأصفر على الفور؟

روبرت كرولويتش: لا أعتقد أن الضوء الوامض هو علامة جيدة.

إيريك لاندر: يشبه الأمر نوعًا ما قيادة طائرة كبيرة جدًا وإصلاحها أثناء الطيران. تريد معرفة الخطأ الذي حدث. وأنت تدرك أيضًا أنك تنفق ، أوه ، عشرات الآلاف من الدولارات في الساعة. لذلك تشعر أنك تحت ضغط قليل للعمل على هذا الأمر بأسرع ما يمكن.

روبرت كرولويتش: لذلك اتصل بخط خدمة العملاء. وبالطبع تم تعليقه. لذلك كان ينتظر. وانتظر. وانتظر. على أي حال ، اتضح أن الآلة التي تبلغ تكلفتها ثلاثمائة ألف دولار لديها صمام صغير واحد مكسور ، وبالتالي فهي لا تعمل.

إيريك لاندر: أنت لا تعرف أبدًا ما إذا كانت المشكلة ناتجة عن بعض الروبوتات ، أو بعض الكيمياء الحيوية غير التقليدية ، أو بعض المواد الكيميائية التي لديك والتي لا تعمل حقًا. ولذا فهو معقد بشكل لا يصدق.

الباحث الخامس في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: إذن لدينا اختبار تحويل حيث نحول عُشر الربط.

الباحث السادس في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: وأضف SDS إلى phage lyse.

الباحث السابع في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: وجميع أجهزة التدوير الحرارية لدينا بها ثلاثة وثمانون وأربعة وثمانون لوحًا جيدًا.

الباحث العامل الثامن في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: لذلك إذا حددت بشكل أساسي مكان بئرك البالغ 96. كانت الآبار اللوحية موجودة على هذه اللوحة المكونة من ثلاثمائة وأربعة وثمانين بئراً ومنح كل منها وحدة تشغيل مختلفة.

فرانسيس كولينز: عندما تحاول تكثيف شيء ما ، فإن أي شيء يمثل أدنى مشكلة يصبح فجأة عنق الزجاجة الرئيسي.

الباحث التاسع في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: تحدثنا عن إجراء اختبار كامل اليوم ولم نشعر بالرضا حيال القيام بذلك حتى الآن.

فرانسيس كولينز: كان هناك إحساس كبير بالمفاصل البيضاء بيننا جميعًا ، لأننا قطعنا هذا الوعد هنا. نحن في المحضر هنا نقول إننا سنفعل ذلك. ولم تكن الأمور تعمل. كانت الآلات تتعطل. يجب أن تعمل الآن. الوقت ينفد.

روبرت كرولويتش: استغرق الأمر بعض الوقت ، لكن الفرق الحكومية قطعت شوطاها في النهاية.

فرانسيس كولينز: كان خريف ذلك العام حقًا نوعًا من الوقت المحدد. أثبتت المراكز حقًا قوتها. وبدأ كل واحد منهم في اللحاق بهذا المنحنى الصاعد وركوبه. وبدأنا نرى البيانات تظهر بمعدلات هائلة. بحلول أوائل عام 2000 ، تم طرح ألف زوج أساسي في الثانية من هذا المشروع المشترك ، سبعة أيام في الأسبوع ، 24 ساعة في اليوم ، ألف زوج أساسي في الثانية. ثم يبدأ حقا بالذهاب.

روبرت كرولويتش: وتدفقت هذه الآلاف من أزواج القواعد من مختبرات الجامعة مباشرة على الإنترنت ، ويتم تحديثها كل ليلة. إنه متاح لأي شخص وكل شخص ، بما في ذلك ، بالمناسبة ، المنافسة.

تعترف سيليرا أنها حصلت على الكثير من البيانات مباشرة من الحكومة. وتوني وايت ، الذي يدير الشركة التي تمتلك سيليرا ، يقول "لم لا؟"

توني وايت: هذه بيانات متاحة للجمهور. أنا دافع ضرائب. سيليرا دافع ضرائب. كما تعلم ، إنه علني. لماذا نستثنى من الحصول عليها؟ أعني ، مرة أخرى ، هل يصنعونها لإعطائها للبشرية باستثناء سيليرا؟ هل هذه هي الفكرة؟ لا يتعلق الأمر بالحصول على البيانات. يتعلق الأمر بهذه الغيرة الأكاديمية. يتعلق الأمر بحقيقة أن بياناتنا ، جنبًا إلى جنب مع بياناتهم ، تمنحنا ميزة متصورة وغير عادلة على هذا "العرق" المزعوم.

إيريك لاندر: إذا كانوا يريدون أن يسابقونا ، فهذا شأنهم.

روبرت كرولويتش: بالطبع يفعلون. أليس كذلك؟

إيريك لاندر: أفترض أنهم قد يفعلون ذلك.

روبرت كرولويتش: أظن بقوة أنهم قد يفعلون ذلك.

إيريك لاندر: مهمتنا هي نشر هذه البيانات حتى يتمكن الجميع من استخدامها.

روبرت كرولويتش: نظرًا لأن سيليرا كانت تسلسل الجينوم بأموال خاصة ، تساءل بعض النقاد ، "لماذا ينبغي للحكومة أن تخصص الكثير من الأموال في نفس البحث بالضبط؟"

إيريك لاندر: في الولايات المتحدة ، استثمرنا في نظام الطرق السريعة الوطنية في الخمسينيات من القرن الماضي. لقد حصلنا على عائد هائل لبناء الطرق مجانًا والسماح للجميع بالقيادة لأعلى ولأسفل لأي غرض يريدونه. نحن نبني طريقًا لأعلى وأسفل الكروموسومات مجانًا. يمكن للناس أن يقودوا تلك الكروموسومات لأعلى ولأسفل لأي شيء يريدون. يمكنهم القيام باكتشافات. يمكنهم التعرف على الطب. يمكنهم التعرف على التاريخ. كل ما يريدون. إن توفير هذه الطرق أمر يستحق الاستثمار العام.

روبرت كرولويتش: لكن انتظر لحظة - ما أريد حقًا أن أعرفه هو ، إذا كنت ترسم خارطة طريق للإنسان ، فمن هم البشر الذين نرسم خرائطهم؟ أعني ، يأتي البشر في العديد من الأصناف ، لذا فمن الذي ننظر إليه بالضبط في جيناته؟

إيريك لاندر: إنه في الغالب رجل من بوفالو وامرأة من بوفالو. هذا بسبب المختبر.

روبرت كرولويتش: قف ، قف. زوجان مجهولان من بوفالو؟

إيريك لاندر: لا ، إنهما ليسا زوجين. إنهما ليسا زوجين. لم يلتقيا قط.

إيريك لاندر: كان المختبر معملًا في بوفالو. وهكذا وضعوا إعلانًا في صحف بافالو وحصلوا على متطوعين عشوائيين من بوفالو. حصلوا على حوالي 20 منهم ، واختاروا عشوائيًا هذه العينة وتلك العينة وتلك العينة. لذلك لا أحد يعرف من هم.

روبرت كرولويتش: وماذا عن سيليرا؟ لمن يرسمون الحمض النووي؟

كما حصلوا على مجموعة من المتطوعين ، حوالي 20 ، واختاروا خمسة فائزين محظوظين.

J. كريج فينتر: حاولنا أن يكون لدينا بعض التنوع من حيث. كان لدينا أمريكي من أصل أفريقي ، شخص من أصل صيني نصب نفسه ، واثنان من القوقازيين ومن أصل إسباني. وهكذا كان بعض المتطوعين هنا من بين الموظفين ، و.

روبرت كرولويتش: يجب أن أسأل لأن الجميع يفعل. هل أنت واحد منهم؟

J. كريج فينتر: نعم أنا من المتطوعين.

روبرت كرولويتش: أوه. هل تعرف ما إذا كنت أنت الفائز ، سواء كنت أحد الفائزين؟

J. كريج فينتر: لدي فكرة جيدة ، نعم. أه ولكن لا يمكنني الكشف عن ذلك. لأنه لا يهم.

روبرت كرولويتش: حسنًا ، إذا كنت رئيسًا للشركة وكنت تشاهد فك تشفير "moi" ، فهذا له بعض جودة Miss Piggy.

J. كريج فينتر: حسنًا ، أي عالم أعرفه سيحب أن يبحث في شفرته الجينية. يعني كيف لا تريد العمل في هذا المجال؟

روبرت كرولويتش: حسنًا ، لا أعرف ، لا أعمل في هذا المجال. لكني أتساءل ، هل يمكن لأي مجموعة صغيرة ، أعني ، هل يمكن لهذا الرجل من بوفالو ، أن يكون حقًا بديلًا لكل البشر؟ ألم يُطرح فينا منذ الولادة أننا جميعًا مختلفون ، كل واحد منا فريد تمامًا؟ نحن بالتأكيد نبدو مختلفين. يأتي الناس بأشكال وألوان وأحجام عديدة ، يجب أن يكون الحمض النووي لهؤلاء البشر مختلفًا بشكل كبير عن الحمض النووي لهذا الإنسان. حق؟

إيريك لاندر: الفرق الجيني بين أي شخصين: عُشر بالمائة. هذان الشخصان وأي شخصين على هذا الكوكب متطابقان بنسبة 99.9٪ على مستوى الحمض النووي. إنه حرف واحد فقط من ألف فرق.

روبرت كرولويتش: وإذا كنت سأدخل سرا إلى غرفة أخرى ، رجل أسود ، ورجل آسيوي ، ورجل أبيض ، وأريكم فقط رمزهم الجيني ، هل يمكن أن تعرف أيهم كان أبيض.

ماذا يحدث هنا؟ حسنًا ، يخبرنا ذلك ، أولاً ، كنوع ، نحن مرتبطون ارتباطًا وثيقًا جدًا. لأن أي شخصين متطابقين بنسبة 99.9٪ يعني أننا أكثر ارتباطًا من أي شمبانزي في إفريقيا.

روبرت كرولويتش: انتظر انتظر. انتظر ، انتظر ، انتظر ، انتظر. تقصد إذا كان اثنان من الشمبانزي يتأرجحان في الغابة وأنت تنظر إلى جينات الشمبانزي أ وجينات الشمبانزي ب.

إيريك لاندر: متوسط ​​الفرق بين تلك الشمبانزي هو أربع أو خمس مرات أكثر من متوسط ​​الفرق بين بشرين كنت ستنتزعهما من هذا الكوكب.

روبرت كرولويتش: لأننا مثل هذا النوع الصغير؟

إيريك لاندر: هذا صحيح. انظر ، الأمر هو أننا أحفاد مجموعة صغيرة جدًا من السكان المؤسسين. يعود كل إنسان على هذا الكوكب إلى مجموعة سكانية قد تكون 10 أو 20 ألف شخص في إفريقيا منذ حوالي 100 ألف عام. لم يكن لدى هذا العدد القليل من السكان قدر كبير من التنوع الجيني. وما حدث كان ناجحًا. لقد تضاعف في جميع أنحاء العالم ، ولكن في ذلك الوقت ، نشأ القليل نسبيًا من التنوعات الجينية الجديدة. ولذا لدينا اليوم على كوكبنا نفس التنوع الجيني الذي خرجنا به من إفريقيا.

روبرت كرولويتش: لذا فإن الناس متشابهون بشكل لا يصدق مع بعضهم البعض. لكن ليس هذا فقط. اتضح أننا نشارك أيضًا العديد من الجينات. حسنا. كل شىء.

خمسون بالمائة من الجينات الموجودة في موزة موجودة فينا؟

إيريك لاندر: ما مدى اختلافك عن موزة؟

روبرت كرولويتش: انا اشعر. وأشعر أنني أستطيع أن أقول هذا ببعض السلطة. مختلف جدا عن الموز.

إيريك لاندر: قد تشعر أنك مختلف عن الموز.

روبرت كرولويتش: أنا آكل موزة ، لكني لم أفعل ذلك قط.

إيريك لاندر: انظر ، لديك خلايا ، عليك أن تجعل تلك الخلايا تنقسم. كل الآلات الخاصة بتكرار الحمض النووي الخاص بك ، وجميع الآلات للتحكم في دورة الخلية ، وسطح الخلية ، لصنع العناصر الغذائية و mdashall هذا هو نفسه فيك وفي موزة.

في العمق ، تم وضع الآليات الأساسية للحياة مرة واحدة فقط على هذا الكوكب ، وأعيد استخدامها في كل كائن حي. كلما اقتربت أكثر فأكثر من الخلية كلما رأيت حقيبة بها أشياء ونواة ، ومعظم هذه الوظائف الأساسية هي نفسها. التطور لا يعيد ابتكار شيء ما عندما لا يكون مضطرًا لذلك.

خذ خميرة الخباز. خميرة الخباز التي نرتبط بها منذ مليار ونصف المليار سنة. ولكن حتى بعد مليار ونصف مليار سنة من الانفصال التطوري ، لا تزال الأجزاء قابلة للتبادل مع الكثير من هذه الجينات.

روبرت كرولويتش: الآن ، هل هذا يعني & [مدش] أريد فقط أن أتأكد مما إذا كنت أفهم هذا بشكل صحيح. هل هذا يعني أنه عندما تنظر من خلال تلك الأشياء ، فإن كل Cs و As و Ts و Ts و Gs. هل ترى نفس تسلسل الحروف في نفس المحاذاة بالضبط؟ عندما تنظر إلى الخميرة وتنظر إلى الشخص ، هل هي C-C-A-T-T-T؟

إيريك لاندر: بعض الأحيان. إنه أمر غريب. تسلسل الجينات متطابق تقريبًا. هناك بعض الجينات ، مثل يوبيكويتين ، والتي تتطابق بنسبة 97 في المائة بين البشر والخميرة ، حتى بعد مليار سنة من التطور.

روبرت كرولويتش: حسنًا ، باسم مثل هذا يجب أن يكون.

إيريك لاندر: حسنًا ، أجل ، لكن عليك أن تفهم أننا في أعماقنا نشارك كثيرًا في نفس حقيبة الحيل التي استخدمها التطور لصنع كائنات حية في جميع أنحاء هذا الكوكب.

روبرت كرولويتش: يبدو الأمر مذهلاً ولكن كل هذه المعلومات حول التطور ، حول علاقتنا ببعضنا البعض وبجميع الكائنات الحية ، كلها موجودة هنا في هذا الدفق الرتيب من الحروف. ومع تقدم مشروع الجينوم البشري وتسارعه ، تسارعت وتيرة الاكتشاف. بمجرد أن تصبح مؤتمتة بالكامل ، لم يمض وقت طويل قبل أن يكون لدى لاندر وكولينز وجميع فرق المشروع العامة الأخرى سبب للاحتفال.

فرانسيس كولينز: أنا فرانسيس كولينز ، مدير المعهد القومي لبحوث الجينوم البشري ويسعدنا أن نكون هنا معًا لإقامة حفلة اليوم.

روبرت كرولويتش: بحلول تشرين الثاني (نوفمبر) من عام 1999 ، كانوا قد وصلوا إلى معلم رئيسي. في حفل توزيع الجوائز الخماسي ، الذي تم ربطه عن طريق الأقمار الصناعية ، أعلنت فرق الجامعات الكبرى أنها أنهت مليار زوج أساسي من الحمض النووي ، وهو ثلث إجمالي الجينوم.

إيريك لاندر: هل لدينا الجميع؟ أود أن أقترح نخب. مليار زوج أساسي ، كلها على الإنترنت العام ، ومتاحة لأي شخص في العالم. إنه إنجاز لا يصدق. لم يكن غير مؤلم تماما. ولأنني أعلم أن كل شخص في هذه الغرفة يعيش ويتنفس ويفكر في كل لحظة من اليوم ، حول كيفية تحقيق كل هذا ، وكيف يمكننا الوصول إلى النطاق الكامل ، أريد أن أتأكد من أنك تدرك ما هو الشيء الرائع الذي حققناه. آمل أن تعرف أيضًا أن هذا هو التاريخ.مهما فعلت في حياتك ، فأنت جزء من التاريخ. نحن جزء من جهد مذهل من جانب العالم لإنتاج هذا. وهذا لن يكون مثل القمر ، حيث نزور فقط من حين لآخر. سيكون هذا شيئًا يستخدمه كل طالب وكل طبيب كل يوم في القرن القادم والقرن الذي يليه. إنه شيء تخبر أطفالك عنه. شيء لتخبر أحفادك عنه. إنه شيء يجب أن تفتخر به جميعًا. وأنا فخور جدًا بك. نخب لهذه المجموعة الرائعة ، للعمل الذي قمنا به ، للعمل الذي ينتظرنا. اسمع ، اسمع.

روبرت كرولويتش: يأمل الجميع هنا أن يساعد مشروع الجينوم في علاج المرض ، وكلما تم ذلك مبكرًا ، كان ذلك أفضل لنا جميعًا. لكن هناك شيء أكثر من المثالية ، أكثر من الكبرياء الذي يقود هذا السباق لإنهاء الجينوم. وهذه هي المعرفة بأنه مع كل يوم يمر المزيد والمزيد من أجزاء الجينوم الخاص بنا يتم تحويلها إلى ملكية خاصة عن طريق مكتب براءات الاختراع الأمريكي.

عضو مكتب براءات الاختراع: أقول خاصية.

روبرت كرولويتش: المكتب مليء بطلبات براءات الاختراع لكل اختراع يمكن تخيله ، من شخصيات حرب النجوم إلى المحركات النفاثة. وهنا إلى جانب كل هذه الأدوات ، هناك طلبات للحصول على براءات اختراع للجينات البشرية ، أشياء موجودة بشكل طبيعي في كل واحد منا. كيف يكون هذا ممكنا؟

تود ديكنسون (المدير السابق لمكتب براءات الاختراع الأمريكي): نحن نعتبر الجينات موضوعًا مؤهلًا للحصول على براءة اختراع نظرًا لأننا نعتبر أي مادة كيميائية تقريبًا. لقد أصدرنا براءات اختراع على عدد من المركبات ، عدد من التركيبات الموجودة في جسم الإنسان. على سبيل المثال ، تم تسجيل براءة اختراع الجين الذي يشفر الأنسولين. ويستخدم هذا الآن لصنع معظم الأنسولين الذي يتم تصنيعه حتى يتم إنقاذ حياة الناس اليوم. حياة مرضى السكر أفضل.

في واقع الأمر ، إذا استبعدنا كل مادة كيميائية موجودة في جسم الإنسان ، فسيكون هناك عدد هائل من الاختراعات التي لا يمكن حمايتها.

روبرت كرولويتش: بشكل عام ، لتسجيل براءة اختراع ، عليك إثبات أنه جديد ومفيد. لكن قبل بضع سنوات ، قال النقاد إن مكتب براءات الاختراع لم يكن صارمًا بما يكفي. لذلك سيقول المتقدمون ، "حسنًا ، إليك تسلسل جديد تمامًا من As و Cs و Ts و Gs مباشرة من أجهزتنا. هذا جديد. الآن مفيد؟ ما الذي سيتم استخدامه من أجله؟" حسنًا ، لقد كانت غامضة نوعًا ما حول الاستخدام "، كما يقول إريك لاندر.

إيريك لاندر: نوع الشيء الذي اعتاد الناس القيام به حينها هو أنهم سيقولون ، "يمكن استخدامه كمسبار لاكتشاف نفسه." إنه استخدام تافه. أعني ، إنه مثل القول ، "يمكنني استخدام هذا البروتين الجديد لتعبئة الفول السوداني في علبة." أعني ، هذا صحيح. تأخذ مساحة.

روبرت كرولويتش: ألن يقول فاحص براءة الاختراع ، "هذا ليس مفيدًا".

إيريك لاندر: لا لا لا. ترى أن إرشادات براءات الاختراع غير واضحة تمامًا. أنا لا أعترض على منح شخص ما هذا الاحتكار لفترة محدودة عندما يكون قد اخترع حقًا علاجًا لمرض ما ، بعض العلاجات المهمة حقًا. أنا أعترض على منح الاحتكار عندما يصف شخص ما ببساطة بضع مئات من الحروف من الجين ، وليس لديه فكرة عن الفائدة التي يمكن أن تحصل عليها في الطب. لأن ما سيحدث هو أنك تخلت عن هذا الاحتكار الثمين لشخص قام ببعض العمل. ثم الأشخاص الذين يريدون المجيء والقيام بالكثير من العمل ، لتحويله إلى علاج ، حسنًا ، عليهم أن يدفعوا للشخص الذي يمتلكه بالفعل. أعتقد أنها صفقة سيئة للمجتمع.

روبرت كرولويتش: يستغرق مكتب براءات الاختراع عامين على الأقل لمعالجة طلب واحد ، لذلك يوجد حاليًا حوالي 20000 براءة اختراع وراثية في انتظار الموافقة. كلهم في طي النسيان.

هذا يمكن أن يسبب مشاكل لشركات الأدوية التي تحاول العمل مع الجينات لعلاج المرض. أنا شركة أحاول القيام بعمل على هذا ، وهذا ، وهذه الدرجة من السلم لأني أعتقد أنه يمكنني تطوير علاج للسرطان هنا ، فقط من أجل الجدل. لكن بالطبع لا بد لي من القلق من أن شخصًا ما يمتلك هذه المساحة.

إيريك لاندر: عليك أن تقلق كثيرًا من أن هذه المنطقة هنا ، التي تعمل عليها ، والتي قد تعالج السرطان قد حصلت بالفعل على براءة اختراع من قبل شخص آخر وأن تسجيل براءات الاختراع ليس علنيًا. ولذا فأنت تعيش في ظل أن كل عملك قد يذهب هباءً.

روبرت كرولويتش: لأنه ذات يوم يرن الهاتف ويقول "آسف ، لا يمكنك العمل هنا. غادر أرضي".

روبرت كرولويتش: أو ، "يمكنك العمل هنا ، لكنني سأدفع لك 100000 دولار في الأسبوع". أو "يمكنك العمل هنا وسأقوم بشحن نقود لكني أريد 50 بالمائة من كل ما تكتشفه أو أيًا منه."

إيريك لاندر: والمشكلة هنا هي. بل هو أسوأ لأن العديد من الشركات لا تبدأ العمل عندما يكون هناك سحابة حول من يملك ماذا. إذا كان هناك عدم يقين. تفضل الشركات العمل في مكان ليس لديهم فيه شك. وبالتالي ، أعتقد أن العمل لا يتم بسبب الارتباك حول من يملك الأشياء.

روبرت كرولويتش: يقول مؤيدو براءات الاختراع إنها حافز حاسم لشركات الأدوية. تعتبر أبحاث الأدوية باهظة الثمن بشكل استثنائي ، ولكن إذا تمكنت شركة ما من احتكار اكتشاف كبير ببراءة اختراع ، فيمكنها جني مئات الملايين من الدولارات.

يجد علماء الأبحاث أنفسهم فجأة في عالم غير مألوف يحكمه أموال طائلة.

شيلدون كريمسكي (محلل سياسات العلوم ، جامعة تافتس): يُنظر الآن إلى كل عالم يقوم بأبحاث على أنه مصدر للثروة ، حتى لو لم يكن هذا الشخص مهتمًا بها. إذا قاموا بتسلسل بعض الحمض النووي ، فقد تكون هذه مادة محمية ببراءة. لذا سواء أحب ذلك العالم أم لا ، فإنه يصبح رائد أعمال بحكم ممارسته العلم.

روبرت كرولويتش: كريج فنتر عالم في البداية ، لكنه حقق قفزة من الأوساط الأكاديمية إلى عالم الأعمال. دعني أتحدث عن عمل هذا. هل تعتبر نفسك رجل أعمال؟

J. كريج فينتر: لا. في الحقيقة ، ما زلت نوعًا ما أتعامل مع هذا المصطلح لسبب ما. لكن فلسفتي هي أننا لن نحقق اختراقات طبية في هذا البلد على الإطلاق إذا لم يتم ذلك في بيئة عمل. لن يكون لدينا علاجات جديدة إذا لم يكن لدينا صناعة التكنولوجيا الحيوية والأدوية.

روبرت كرولويتش: لكن هل هم. إذا كنت تشعر بالخوف من كلمة رجل أعمال ، فقد يكون ذلك لأنه في جزء ما من روحك ، قد تعتقد أن عمل العلم والأعمال التجارية غير متوافقين بشكل أساسي لسبب واحد بسيط وهو أن الشركة يجب أن تبيع شيئًا وأن العلم يجب أن تعلم أو تعليم شيء ما.

J. كريج فينتر: أعتقد أنني أشعر بالضيق تجاه ذلك لأنه يستخدم كهجوم ، ويستخدم كنقد. في هذه الحالة ، إذا لم يكن العلم مذهلاً ، وإذا لم يكن الدواء مذهلاً ، فلن تكون هناك أرباح.

روبرت كرولويتش: حصل فينتر على ثلاثمائة مليون دولار لإنشاء سيليرا ، ويتوقع مستثمروه شيئًا في المقابل. لكن كيف يمكنهم الاستفادة من الجينوم؟

في الوقت الحالي ، تعتمد الشركة على قوة الكمبيوتر الخالصة. هذا هو التحكم الرئيسي في سيليرا. على مدار 24 ساعة يوميًا ، يراقب الفنيون جميع عمليات الشركة الرئيسية ، بما في ذلك مئات أجهزة التسلسل التي تقوم بفك تشفير جيناتنا باستمرار.

ويشرفون على مصدر الدخل الرئيسي لشركة Celera ، وهو موقع إلكتروني ضخم حيث يمكنك ، مقابل رسوم ، استكشاف العديد من الجينومات ، بما في ذلك ذباب الفاكهة والفئران وبالطبع البشر. ما يضيفه كل هذا هو شيء مثل متصفح كبير ، واجهة سهلة الاستخدام بينك وبين جيناتك.

توني وايت (الرئيس التنفيذي لشركة Applera Corporation): عملنا هو بيع المنتجات التي تمكن البحث. هذا في الأساس ما نفعله. لذلك اعتدنا على بيع اللقطات والمجارف لعمال المناجم. أدوات تفسير الجينوم البشري والأنواع الأخرى ذات الصلة هي مجرد منتجات أكثر من نفس النوع. تصادف أنها أقل واقعية من الآلة.

روبرت كرولويتش: لذا فإن خطة عمل سيليرا هي جمع المعلومات من جميع أنواع المخلوقات ، ووضعها معًا وبيع نتائجها لشركات الأدوية أو الجامعات أو أي شخص آخر. لكن بيع المعلومات العلمية هو ما يجعل بعض العلماء غير مرتاحين للغاية.

شيلدون كريمسكي: هذا تغيير كبير في روح المجتمع العلمي ، وهو ما يُفترض. لقد تم بناؤه على فكرة القيم المجتمعية للتبادل الحر والمفتوح للمعلومات. الفكرة الأساسية أنه عندما تتعلم شيئًا ما ، فإنك تنشره على الفور ، وتشاركه مع الآخرين. ينمو العلم من خلال هذا الاهتمام المجتمعي بالمعرفة المشتركة.

توني وايت: أعتقد ، "لماذا لا تتخلى شركة Pfizer عن أدويتها؟ يمكنهم مساعدة الكثير من الناس إذا لم يتقاضوا رسومًا مقابلها."

عضو طاقم سيليرا: في أي مرحلة يكون مجانيًا حقًا؟

روبرت كرولويتش: توني وايت ليس لديه أي مشكلة في جني الأموال من الجينوم البشري.

توني وايت: آمل أن يكون لدينا احتكار قانوني للمعلومات. آمل أن يكون منتجنا جيدًا جدًا ، وذا قيمة كبيرة للناس ، لدرجة أنهم يشعرون أنه من الضروري أن يأتوا من خلالنا للحصول عليه.

يمكن لأي شخص يريد أن يبني كل الأدوات التي سنبنيها. ما إذا كانوا سيختارون أم لا هو مسألة مختلفة.

روبرت كرولويتش: الآن ما هو العمل الأفضل للعمل ، هل تعتقد ، عمل المالك ، أم هذا ، "أنت تشترك ، وسأعطيك بعض المعلومات حول أي شيء تريده ،" عمل؟

إيريك لاندر: كلاهما عمل رديء.

روبرت كرولويتش: هم رديئون؟

إيريك لاندر: إنها أعمال رديئة بالمقارنة مع الأعمال الحقيقية. صنع المخدرات. في الواقع يصنعون جزيئات تشفي الناس.

روبرت كرولويتش: علاج الناس هو بيت القصيد ، أليس كذلك؟

ولكن إذا كان هناك شيء واحد علمنا إياه مشروع الجينوم البشري ، فهو أن إيجاد العلاجات أصعب بكثير من مجرد قراءة حروف الحمض النووي.

خذ على سبيل المثال حالة رايلي ديمانش الصغيرة. في عمر شهرين ، يبدو أن رايلي طفل يتمتع بصحة جيدة. لكنه ليس كذلك. عندما كان عمر رايلي 13 يومًا فقط ، تلقت كاثي ديمانش المكالمة التي يخشاها كل والد.

كاثي ديمانش (أم لولد مصاب بالتليف الكيسي): اتصل طبيب الأطفال الذي أتعامل معه مساء الخميس وقال ، "أريد أن أتحدث معك عن الطفل." قال: هل أنت جالس؟ وأنا مثل ، "نعم". وقد فاجأني ذلك حقًا. فقال: "هل تحضين الطفل؟" لأنه لا يريدني أن أسقط الطفل ، من الواضح. وقال: "جاءت الاختبارات ، وأثبتت رايلي أنها مصابة بالتليف الكيسي".

روبرت كرولويتش: كما علمت كاثي وزوجها قريبًا ، أن التليف الكيسي CF ​​، باختصار ، يهاجم العديد من أعضاء الجسم ، وخاصة الرئتين. يعاني ضحاياه من التهابات الجهاز التنفسي المزمنة. نصف مرضى التليف الكيسي يموتون قبل سن الثلاثين.

ديفيد والتز (مستشفى الأطفال ، بوسطن): يبدو جيدا.

ديفيد والتز: أعتقد أنه يمكننا أن نأمل في أن يكبر طفلهم ليحيا حياة طبيعية وصحية وسعيدة وطويلة. لكن في الوقت الحالي ، ليس لدي أي ضمانات بشأن ذلك.

كاثي ديمانش: سألني أحدهم: "هل أنت مستعد لدفن ابنك في مثل هذه السن المبكرة؟ سواء كان في الرابعة أو الأربعين؟" وكان يبلغ من العمر 17 يومًا عندما حدث ذلك. وقلت ، "لقد أمضيته لمدة 17 يومًا. لن أتداول في تلك الأيام السبعة عشر."

روبرت كرولويتش: كان العثور على الخلل الجيني الذي يسبب التليف الكيسي خبرًا مهمًا في عام 1989.

شريط الأخبار: قال باحثون طبيون إنهم اكتشفوا الجين المسؤول عن التليف الكيسي ، وهو المرض المميت الأكثر شيوعًا في هذا البلد.

شريط تنكري روبرت: سوف نعالج هذا المرض.

روبرت كرولويتش: توقع الكثير من الناس أن يصل العلاج في أي يوم. لم تفعل.

قاد فرانسيس كولينز ، رئيس مشروع الجينوم الحكومي الآن ، أحد الفرق التي اكتشفت جين التليف الكيسي.

فرانسيس كولينز: ما زلنا لم نشهد شفاء هذا المرض أو حتى استفادنا منه بشكل خاص من كل هذه البيولوجيا الجزيئية الرائعة. لا يزال التليف الكيسي يعامل إلى حد كبير بالطريقة التي كان عليها قبل 10 سنوات. لكن هذا سوف يتغير.

روبرت كرولويتش: كان الأمل الأصلي هو أن يتم علاج أطفال مثل رايلي عن طريق العلاج الجيني ، وهو دواء يمكن أن يوفر نسخة صالحة للعمل من جين مكسور. لكن محاولات العلاج الجيني لم تنجح أبدًا. لا تزال مثيرة للجدل إلى حد كبير. لذا ، إذا كان هناك علاج فعال لرايلي ، فبدلاً من إصلاح جيناته ، سنلقي نظرة على هذه المنطقة الجديدة و mdashat البروتينات الخاصة به.

روبرت كرولويتش: ماذا تفعل البروتينات؟

J. كريج فينتر: عندما تنظر إلى نفسك في المرآة ، لا ترى الحمض النووي. أنت لا ترى RNA. ترى البروتينات ونتيجة عمل البروتين. إذن هذا ما نتألف منه جسديًا.

روبرت كرولويتش: لذا فهو ليس شيئًا من روجرز وهامرشتاين ، حيث يقوم أحدهم بالنغمة والشخص الآخر يقوم بالغناء. هذه هي الحالة التي تخلق فيها الجينات البروتينات والبروتينات تخلقنا؟

J. كريج فينتر: هذا صحيح. نحن تراكم البروتينات وأنشطة البروتين لدينا.

روبرت كرولويتش: يبدأ البروتين كسلسلة طويلة من المواد الكيميائية المختلفة ، الأحماض الأمينية. لكن على عكس الجينات ، لن تعمل البروتينات في خط مستقيم.

فرانسيس كولينز: الجينات ذات بعد واحد بشكل فعال. إذا قمت بتدوين تسلسل A و C و G و T ، فهذا نوع من ما تحتاج لمعرفته حول هذا الجين. لكن البروتينات ثلاثية الأبعاد. يجب أن تكون لأننا ثلاثي الأبعاد ونحن مصنوعون من تلك البروتينات. خلاف ذلك ، سنكون جميعًا كائنات خطية وغريبة بشكل لا يمكن تصوره.

روبرت كرولويتش: هذا جزء من البروتين. فكر فيهم على أنهم تشابكات من الشريط. يأتون بأي عدد من الأشكال المختلفة. يمكن أن تبدو مثل هذا. او مثل هذا. أو هذا. الأصناف لا حصر لها.

ولكن عندما يتم إنشاؤه ، يتم إخبار كل بروتين ، "هذا هو الشكل الخاص بك." وهذا الشكل يحدد ما يفعله ، ويخبر جميع البروتينات الأخرى بما يفعله. وهذه هي الطريقة التي يتعرفون بها على بعضهم البعض عندما يتصلون ويقومون بأعمال تجارية. في عالم البروتين ، شكلك هو مصيرك.

فرانسيس كولينز: لديهم احتياجات وأسباب يريدون أن يتم تكببهم ضد بعضهم البعض بطريقة معينة. وفي الواقع ، فإن تسلسل حمض أميني معين سينطوي دائمًا تقريبًا بطريقة دقيقة.

روبرت كرولويتش: هل يجب أن أظن أنها تشبه الأوريجامي؟ أعني ، هل يجب أن أفكر في الطي ثم.

فرانسيس كولينز: إنه أنيق للغاية ومعقد للغاية. وما زلنا لا نملك القدرة على التنبؤ بدقة بكيفية عمل ذلك. لكن من الواضح أنها تعمل.

روبرت كرولويتش: ما عدا ، بالطبع ، إذا حدث خطأ ما. وهذا ما حدث للطفلة رايلي. رايلي لديه خطأ بسيط في حمضه النووي. ثلاثة أحرف فقط من أصل ثلاثة مليارات مفقودة. لكن بسبب هذا الخطأ ، لديه جين معيب. وهذا الجين المعيب ينتج بروتينًا معيبًا أو مشوهًا. وفقط أدنى تغييرات طفيفة في الشكل والازدهار. العواقب وخيمة.

لأنه مشوه الآن ، والبروتين الأساسي الموجود في خلايا الرئة ، في الواقع في العديد من الخلايا ، لا يمكنه القيام بعمله.

لذلك دعونا نلقي نظرة على بعض خلايا الرئة الحقيقية. سنسافر في.

هذه هي البطانة ، أو الغشاء ، لخلية الرئة ، وهنا كيف يفترض أن يعمل البروتين. الجزء العلوي من شاشتك هو الجزء الخارجي من الخلية وأسفل الشاشة وداخل الخلية بالطبع. والبروتين الصحي لدينا يوفر نوعًا من المزلق حتى يتمكن الملح من الدخول والخروج من الخلية. تلك الفقاعات الخضراء الصغيرة ، هذا ملح. وكما ترون هنا ، الملح يمر.

ولكن إذا لم يكن البروتين بالشكل الصحيح ، فلن يُسمح له بالدخول إلى الغشاء. لا يمكنها القيام بعملها. وبدون هذا البروتين ، كما ترون هنا ، يُحبس الملح داخل الخلية. ويؤدي ذلك إلى سلسلة كاملة من التفاعلات التي تجعل سطح الخلية لزجًا ومغطى بمخاط سميك. يجب إخراج هذا المخاط جسديًا.

تتعلم عائلة رايلي التخلص من المخاط الذي قد يتطور في رئتيه ، ومحاربة الالتهابات بالمضادات الحيوية. لكن ما يحب الأطباء والعلماء القيام به هو ، إذا لم يتمكنوا من إصلاح جينات الطفل رايلي ، فربما تكون هناك طريقة ما لعلاج بروتين رايلي المشوه واستعادة الشكل الأصلي. لأنه إذا تمكنت من تشكيلها بشكل صحيح ، يجب أن تصبح البروتينات قابلة للتعرف على الفور لبروتينات أخرى والعودة إلى العمل.

لكن انظر إلى هذه الأشياء. كيف يمكننا أن نتعلم كيف نطوى بشكل صحيح البروتينات متعددة الأبعاد الجامحة؟ قد يكون ذلك ممكنًا ، لكنه لن يكون سهلاً.

إيريك لاندر: كان مشروع الجينوم قطعة من الكعكة مقارنة بمعظم الأشياء الأخرى ، لأن المعلومات الجينية خطية. يذهب في خط بسيط أعلى وأسفل الكروموسوم. بمجرد أن تبدأ في الحديث عن الأشكال ثلاثية الأبعاد التي يمكن أن تنثني فيها سلاسل البروتين وكيف يمكن أن تلتصق ببعضها البعض بعدة طرق مختلفة للقيام بالأشياء ، أو الطرق التي يمكن أن تتفاعل بها الخلايا ، مثل توصيل الأسلاك في دماغك ، فأنت ' لم تعد في مشكلة ذات بعد واحد. أنت لست في كانساس بعد الآن.

روبرت كرولويتش: وبينما يتجه العلماء إلى عالم البروتينات ، فإنهم ينظرون عن كثب إلى مرضى مثل توني راموس.

يعاني توني من تليف كيسي ، لكنها ليست الحالة النموذجية. يتطور التليف الكيسي دائمًا في مرحلة الطفولة المبكرة. لم تظهر على توني أي أعراض حتى بلغت 15 عامًا.

توني راموس (مريض التليف الكيسي): بدأت أعاني من السعال. ثم ظللنا نفكر في أنني أصبت بالكثير من نزلات البرد. وفكرت زوجة أبي ، "هذا ليس صحيحًا." لذلك بدأت في الذهاب إلى الأطباء في محاولة لمعرفة ذلك وخضعت للعديد من الاختبارات لأنني لا أتوافق مع الملف الشخصي. السل ، الالتهاب الرئوي ، اختبار بعد اختبار.

روبرت كرولويتش: في وقت تشخيصها ، قيل لعائلة توني إنها قد لا تعيش بعد عيد ميلادها الحادي والعشرين. هي الآن في منتصف الأربعينيات من عمرها ، لكن CF لديها يزداد سوءًا. مرتين أو ثلاث مرات في السنة ، لا بد من إدخالها إلى المستشفى لتنظيف رئتيها.

توني راموس: كانوا دائمًا يقومون ببعض الدراسات غير التقليدية لمساعدة القضية لأننا لسنا طبيعيين. أنت تعرف. لا يوجد الكثير منا. أعلم أنهم لا يعرفون لماذا. وهي علامة الاستفهام الكبيرة. ونأمل أن يستمر البحث في اكتشاف ذلك.

روبرت كرولويتش: هذا هو السؤال. وُلد توني بخطأ في نفس الجين مثل الطفلة رايلي ، ومع ذلك ، لسبب ما ، عندما كان توني رضيعًا لم تمرض. لماذا ا؟ والآن بعد أن أصبحت مريضة ، لم تمت. لماذا ا؟ ما الذي يمتلكه توني ولا يمتلكه مرضى التليف الكيسي الآخرين؟

يعتقد الدكتور كريج جيرارد أن الإجابة تكمن في جيناتها ، في حمضها النووي.

كريج جيرارد (مستشفى الأطفال ، بوسطن): لا يوجد جين يعمل بمعزل عن غيره. إنها تعمل دائمًا كجزء من صورة أكبر. وبالتالي يمكن أن تكون هناك جينات أخرى تعوض.

روبرت كرولويتش: هل يمكن أن يكون لدى توني بعض الطفرات الجينية الأخرى ، الطفرات الجيدة التي تنتج بروتينات جيدة تحافظ على صحتها لمدة 15 عامًا؟ التي تبقيها على قيد الحياة الآن؟

كريج جيرارد: في رأيي ، هناك جينات تسمح لها بالحصول على مسار أكثر فائدة ، إذا صح التعبير ، من مريض آخر.

روبرت كرولويتش: يبحث الدكتور جيرارد عن المكون الخاص في توني. إذا اتضح أن لديها واحدًا أو اثنين من البروتينات الجيدة التي تساعدها ، فربما يمكننا وضعها في زجاجات واستخدامها لمساعدة جميع مرضى التليف الكيسي مثل الطفل رايلي.

لا أحد يستطيع التنبؤ بمستقبل رايلي ، أو إلى أي مدى سيؤثر التليف الكيسي على حياته. ولكن الآن بعد أن حصلنا على خريطة جيناتنا ، سنكون قادرين على اتخاذ الخطوة الكبيرة التالية.

لأن ما تفعله الجينات ، في الأساس ، هو أنها تصنع البروتينات.

لدي شعور بأن الجميع يخرجون من تجارة الجينات ويدخلون فجأة في هذا العمل الجديد الذي سمعت عنه ، والذي يسمى تجارة البروتين. حتى أن هناك اسمًا جديدًا ، بدلاً من الجينوم ، أسمع هذا الاسم الآخر.

روبرت كرولويتش: البروتين. ما هذا؟

إيريك لاندر: حسنًا ، الجينوم هو مجموعة كل الجينات والحمض النووي. البروتين هو مجموعة كل البروتينات الخاصة بك. انظر ، ما يحدث هو أننا ندرك أنه إذا أردنا فهم الحياة ، كان علينا أن نبدأ بشكل منهجي من الأسفل ونحصل على كل اللبنات الأساسية. اللبنات الأولى هي أحرف الحمض النووي. منهم يمكننا أن نستنتج الجينات. من الجينات ، يمكننا أن نستنتج منتجات البروتين التي يصنعونها والتي تؤدي كل عمل خليتك. ثم علينا أن نفهم ما يفعله كل من هذه البروتينات ، وشكله ، وكيف يتفاعلون مع بعضهم البعض ، وكيف يصنعون نوعًا من الدوائر والوصلات مع بعضهم البعض. إذن ، بمعنى ما ، هذه مجرد بداية لبرنامج شامل ومنهجي للغاية لفهم جميع المكونات وكيفية اتصالها جميعًا ببعضها البعض.

روبرت كرولويتش: كل المكونات وكيف تتصل؟ لكن كم عدد المكونات الموجودة؟ كم عدد الجينات وكم عدد البروتينات التي لدينا؟

إيريك لاندر: كانت الصدمة الحقيقية بشأن تسلسل الجينوم هي أن لدينا عددًا أقل من الجينات مما كنا نعلمه طلابنا. الجواب الرسمي في الكتاب المدرسي هو ، "الإنسان لديه 100000 جين." الجميع يعرف ذلك منذ أوائل الثمانينيات. المشكلة الوحيدة هي أن هذا ليس صحيحًا. تبين أن لدينا فقط 30000 أو نحو ذلك من الجينات.

روبرت كرولويتش: ثلاثون ألف جين؟ هذا كل شيء؟ لا يتفق الجميع مع هذا الرقم ولكن هذا الرقم يساوي عدد الماوس! حتى ذبابة الفاكهة لديها 14000 جين.

إيريك لاندر: هذا أمر مزعج حقًا لكثير من الناس ، لأن لدينا ضعف عدد الجينات الموجودة في ذبابة الفاكهة ، لأننا نحب حقًا أن نفكر في أنفسنا على أننا أكثر تعقيدًا بمرتين.

روبرت كرولويتش: حسنًا ، أليس كذلك؟

إيريك لاندر: أنا بالتأكيد أحب أن أفكر في نفسي بهذه الطريقة. وهذا يثير سؤالين. هل نحن حقا أكثر تعقيدا؟

روبرت كرولويتش: أريني ذبابة الفاكهة التي يمكن أن تتكون مثل موزارت ، وبعد ذلك سأفعل ذلك بوضوح.

إيريك لاندر: نعم ، حسنًا ، أرني الإنسان الذي يمكنه الطيران ، أليس كذلك؟ وبالتالي؟

روبرت كرولويتش: حسنا.

إيريك لاندر: لدينا جميعًا مواهبنا ، أليس كذلك؟

روبرت كرولويتش: أفترض أننا نفعل. ولكن كما يحدث ، لدينا الكثير من الجينات المتطابقة تقريبًا فينا وبين ذباب الفاكهة. لكن لحسن الحظ ، يبدو أن جيناتنا تفعل المزيد.

لنفترض أنني ذبابة فاكهة. قد يصنع أحد جينات ذبابة الفاكهة الخاصة بي بروتينًا واثنين مختلفين قليلاً. لكن الآن أنا إنسان ، والجين نفسه في داخلي قد يصنع بروتينًا واحدًا ، اثنين ، ثلاثة ، أربعة بروتينات مختلفة. وبعد ذلك يمكن لهذه البروتينات الأربعة أن تتحد وتبني بروتينات أكبر وأكثر.

إيريك لاندر: تبين أن الجين يوجه رسالة ، لكن الرسالة يمكن تقسيمها بطرق مختلفة. وهكذا يمكن للجين أن يصنع ثلاثة بروتينات أو أربعة بروتينات ، ومن ثم يمكن تعديل هذا البروتين. قد يكون هناك بروتينات أخرى تلتصق ببعض مجموعة الفوسفات أو مجموعتين من الفوسفات. وفي الحقيقة كل هذه التعديلات على البروتينات يمكن أن تجعلها تعمل بشكل مختلف. لذا ، بينما قد يكون لديك ، لنقل 30.000 جين فقط ، يمكن أن يكون لديك 100.000 بروتين مميز. وعندما تنتهي من وضع جميع التعديلات المختلفة عليها ، قد يكون هناك مليون منهم. فكر مخيف.

روبرت كرولويتش: لذلك ، بدءًا من نفس المكونات الخام ، تبدأ ذبابة الفاكهة ، "hm، phht، hm، phht، hm، phht" ، لكن يمكن للإنسان ، بطريقة أو بأخرى ، أن يتمكن من ترتيب جميع الأجزاء بعدة طرق مختلفة ، ربما الألحان.

إيريك لاندر: نعم فعلا. على الرغم من أننا لسنا جيدين في سماع الألحان بعد. نستطيع. أحد الأشياء المثيرة حول قراءة تسلسل الجينوم الآن هو أننا نحصل على لمحة عن هذا التعقيد للأجزاء ، وكيف أنها سيمفونية وليست لحنًا بسيطًا. لكن ليس من السهل قراءة النوتة الموسيقية هناك وسماع السيمفونية التي تخرج منها.

روبرت كرولويتش: حسنًا ، لا يتعلق الأمر بعدد الجينات فقط ، بل كل البروتينات المختلفة التي يمكنهم صنعها ومن ثم طريقة تفاعل تلك البروتينات. ولمعرفة كل هذه التفاعلات وكيفية تأثيرها على الصحة والمرض ، فإن ذلك سيبقي العلماء مشغولين للغاية خلال العقود القليلة القادمة.

لكن بالطبع ، قبل أن يبدأ البحث بشكل جدي ، عليهم أولاً إكمال قائمة الأجزاء و mdashall الجينات.

وبحلول ربيع عام 2000 ، كان كلا الجانبين والمختبرات العامة و Celera و mdashthe في معسكر hyperdrive و mdasheach يحاولان بجنون أن يكونا أول من يصل إلى خط النهاية ويحصل على الثلاثة مليارات حرف.

جين مايرز (نائب الرئيس ، بحوث المعلوماتية ، سيليرا): كانت وتيرة الأشياء وضخامة الأشياء لا يُصدق حقًا. أعني ، سأتذكر مجيئي ولديك هذا الشعور المؤثر حقًا في حدسي ، أعني مجرد نوع شديد من ، "أوه ، يا إلهي. هل أنا على مستوى هذا؟"

روبرت كوك ديغان: كما تعلمون ، أياً كان من لديه هذا التسلسل المرجعي للجينوم البشري في العالم أولاً ، فسيصبحون مشهورين. سيكونون على الصفحة الأولى من نيويورك تايمز وأكثر من ذلك بكثير ، لفترة طويلة. سيكونون ، كما تعلمون ، من المشاهير. وأنت تعلم ، عندما يحدث ذلك ، فليس من غير المعقول أن يحاول الناس الوصول إلى هذا النجم ومحاولة الوصول إليه قبل الشخص الآخر.

توني وايت: اعتقدت أن المنافسة الشديدة حقًا في هذا العالم كانت بين الشركات التي يكون فيها دافع الربح. أجد الآن أننا متجولون في عالم الأعمال ، مقارنة بالمنافسة الأكاديمية الموجودة هناك. وبدأت أفهم لماذا. لأن عملتهم هي النشر. عملتهم هي الإسناد. ويأتي تمويلهم التالي من فوزهم الأخير.

روبرت كوك ديغان: أعتقد أننا جميعًا أفضل حالًا لوجود هذه المنافسة. ما تريده هو نظام يثير غضب الناس ويحاولون القيام بشيء أسرع وأفضل وأرخص من الرجل التالي.

جين مايرز: كانت البيئة في سيليرا شديدة للغاية ، وذكّرتني بأسبوع النهائيات في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. وهناك تقليد في Cal Tech أنه في اليوم الأول من أسبوع النهائيات ، ركوب الفالكيريز لعبت بأقصى سرعة. وهكذا ، فكرت ، "حسنًا ، نظرًا لأن كل أسبوع يبدو وكأنه أسبوع النهائيات هنا ، فلماذا لا ألعب ركوب، ونرى ما سيحدث ".

لذا حصلنا على مجموعة كاملة من قبعات الفايكنج وانتهى بنا الأمر بشراء أقواس Nerf & reg ، حسنًا؟ بما أننا من سكان فالكيريين الشماليين. وفي الأسبوع التالي ، نطلق النار على بعضنا البعض. ونذهب ، "كما تعلم ، هناك شيء غير صحيح في هذا." لذلك قررنا في الأسبوع التالي أن نبدأ في تنظيم حفلات مداهمة ، ثم نداهم بعض الفرق الأخرى.

دون علمنا ، كانوا يعدون أنفسهم. كان لديهم قبعات صغيرة صغيرة. حسنًا ، وأسلحة Nerf & reg الخاصة بهم. ثم بدأت الحرب.

إنه مجرد إصدار. أعتقد أنها طريقة للتعامل مع الضغط. ركضنا جميعًا كالمجانين لمدة خمس أو عشر دقائق ، وقمنا ببعض التمارين البدنية ، وكان لدينا بعض الضحك. وبعد ذلك نحن على استعداد لملاحقته حقًا.

روبرت كرولويتش: يبدو أن Wagner يعمل.

يستمر الإنتاج في سيليرا بوتيرة لا هوادة فيها. يصر فينتر على أن الإلحاح لا ينبع فقط من الرغبة في التغلب على مشروع الحكومة ، ولكن من الإيمان الراسخ بأن ما يخرج من هذه الآلات و mdashall the As و Cs و Ts و Gs & mdashwill سيكون له تأثير عميق على حياتنا كلها.

J. كريج فينتر: إنها بداية جديدة في العلم وحتى نحصل على كل تلك البيانات ، لا يمكن أن يحدث ذلك حقًا. أي شخص مصاب بالسرطان ، أي شخص لديه أحد أفراد أسرته مصاب بمرض خطير. توفر لهم هذه البيانات والمعلومات أملاً هائلاً في أن الأشياء يمكن أن تتغير في المستقبل.

إيريك لاندر: في الماضي ، إذا أردت شرح مرض السكري ، كان عليك دائمًا أن تحك رأسك وتقول ، "حسنًا ، قد يكون شيئًا آخر لم نره من قبل." لكن معرفة أن لديك قائمة الأجزاء الكاملة يغير جذريًا الأبحاث الطبية الحيوية ، لأنه لا يمكنك تلويح يديك والقول ، "قد يكون شيئًا آخر." لا يوجد شيء آخر.

روبرت كرولويتش: في الماضي ، كان العثور على الجينات المسببة للمرض عملية بطيئة للغاية. ولكن بعد الانتهاء من القائمة ، سيكون من الأسهل بكثير إجراء اتصال مباشر من مرض إلى جين.

ولكن كيف؟ حسنًا ، لنفترض أنني أبحث عن جين يسبب شيئًا ما. سنجعله صلعًا على غرار الصلع الذكوري. كيف سأفعل ذلك؟

حسنًا ، أريد أن أحصل على مجموعة من الرجال الأصلع.

ها هم ثلاثة رجال أصلع يأخذون دمائهم وينظرون إلى حمضهم النووي. الآن ، سآخذ ثلاثة رجال لديهم الكثير من الشعر ، وهذا هو حمضهم النووي. وماذا لو كان الرجال الأصلع يشتركون جميعًا في تهجئة معينة هنا ، في هذه البقعة ، والتي نسميها بقعة الصلع. وفي نفس المكان ، لاحظت أن الرجال المشعرين لديهم. ترى أن؟ هجاء مختلف.

فهل هذا هو الجين الذي يسبب الصلع؟ ربما ، ولكن ربما لا. قد يكون هذا مصادفة

لذا ، كيف يمكنني تحسين فرصي في العثور على الاختلاف الإملائي المحدد المتعلق بالصلع؟ سيكون من المفيد لو علمت أن الرجال الأصلع والأشخاص ذوي الشعر المشعر لديهم حمض نووي مشابه حقًا ، باستثناء الجينات التي أظن أنها قد تجعلهم إما أصلعًا أو مشعرًا.

أين أجد رجالًا متشابهين جدًا جدًا ، مع استثناءات قليلة؟ عائلة ، أليس كذلك؟ إذا كان هناك إخوة وآباء وأبناء وأبناء عم ، على سبيل المثال ، يتشاركون في الكثير من الجينات. لنفترض أن هؤلاء الرجال الثلاثة هم أشقاء و mdasha مدهش التشابه حقا في الوجه. لكن لاحظ أن أحدهم لديه شعر واثنان أصلع.

كل ما يجعل هذا الشخص مختلفًا يجب أن يبرز عند مقارنة جيناتهم. ونفس الشيء بالنسبة لهؤلاء الرجال. هناك فرق واضح في الصور ، لكن هذا الاختلاف قد يظهر في الجينات.

يمكنك أن تفعل الشيء نفسه لأي مرض تحبه. لذا ، إذا كان بإمكاني التمشيط من خلال الحمض النووي للعديد من الأشخاص المرتبطين بهم ، ووجدت أن بعضهم مرضى وبعضهم يتمتعون بصحة جيدة ، فقد تكون لدي فرصة أفضل بكثير لمعرفة الجينات المتورطة.

لكن أين أفعل هذا؟ حسنًا ، مكان واحد هو أمة جزيرة صغيرة في شمال المحيط الأطلسي ، أيسلندا. من نواح كثيرة ، تعد آيسلندا المكان المثالي للبحث عن الجينات المسببة للأمراض. عدد سكانها ضئيل ، حوالي 280،000 شخص فقط ، وجميعهم تقريبًا ينحدرون من المستوطنين الأصليين و mdashVikings الذين أتوا إلى هنا منذ أكثر من 1000 عام.

كاري ستيفانسون (رئيس شركة deCODE Genetics): إذا كنت تقود سيارتك في جميع أنحاء هذا البلد ، فستجد صعوبة كبيرة في العثور على أي دليل على الثقافة الديناميكية التي كانت موجودة هنا منذ ما يقرب من 1100 عام. لا توجد مبانٍ رائعة ولا توجد آثار.

روبرت كرولويتش: لكن الشيء الوحيد الذي تمتلكه آيسلندا هو التاريخ المدون الرائع ، بما في ذلك شجرة عائلة الجميع تقريبًا. والآن كل ذلك في قاعدة بيانات عملاقة. فقط أدخل رقم الضمان الاجتماعي وها هم ، كل أسلافك ، يعودون إلى الفايكنج الأصلي.

ثوردور كريستجانسون (علم الوراثة deCODE): إذن ما لدينا هنا هو شجرة أجدادي. أنا هنا في الأسفل. هذا هو أبي وأمي وأجدادي وأجدادي وما إلى ذلك. يمكننا العثور على فرد كان أحد المستوطنين الأصليين لأيسلندا. هنا لدينا Ketill Bjarnarson ، المسمى Ketill Flatnefur ، مما يعني أنه كان لديه أنف مسطح ، لذلك ربما يكون قد كسره في قتال أو شيء من هذا القبيل. ونقدر أنه ولد حوالي عام 805.

روبرت كرولويتش: كاري ستيفانسون عالم متدرب في جامعة هارفارد رأى منجم ذهب محتمل قد يكون مخفيًا في التاريخ الجيني لأيسلندا. أسس شركة تسمى deCODE Genetics لدمج أشجار العائلة القديمة مع أحدث تقنيات تحليل الحمض النووي وتكنولوجيا الكمبيوتر ، والبحث بشكل منهجي عن الجينات المسببة للأمراض.

كاري ستيفانسون: كانت فكرتنا هي محاولة تجميع أكبر قدر ممكن من البيانات حول الرعاية الصحية ، وأكبر قدر ممكن من البيانات حول علم الوراثة ، وعلم الأنساب ، واستخدام أدوات المعلوماتية ببساطة لمساعدتنا في اكتشاف معرفة جديدة ، واكتشاف طرق جديدة للتشخيص والعلاج. والوقاية من الأمراض.

روبرت كرولويتش: كان أحد مشاريع deCODE الأولى هو البحث عن الجينات التي قد تسبب هشاشة العظام. عانت ريجنهيدر ماغنوسدوتير من المرض المنهك معظم حياتها.

(ترجمة) ريجنهيدير ماجن أودوتير (مريض التهاب المفاصل): ظهرت الأعراض الأولى عندما كنت في الثانية عشرة من عمري. وبحلول سن الرابعة عشرة ، أصيبت ركبتي بألم شديد. لم ينتبه أحد حقًا. هذا فقط ما كان عليه الأمر. لكن في سن 39 ، كان لدي ما يكفي ، لذلك ذهبت إلى الطبيب.

روبرت كرولويتش: لم تكن السيدة ماغنوسدوتير وحدها في معاناتها. هي واحدة من 17 طفلاً. أصيب أحد عشر منهم بالتهاب المفاصل ، واضطروا إلى استبدال الوركين. كان هذا بالضبط نوع العائلة الذي كان يبحث عنه deCode.

لقد جعلوا السيدة ماغنوسدوتير وأفراد آخرين من عائلتها يتبرعون بعينات الدم لتحليل الحمض النووي. وللعثور على المزيد من أقاربها ، الأشخاص الذين لم تلتق بهم من قبل ، أدخلت deCode للتو رقم الضمان الاجتماعي الخاص بها في قاعدة البيانات العملاقة الخاصة بهم ، وكانوا هناك.

لكن من من هؤلاء الأشخاص مصاب بالتهاب المفاصل؟ لمعرفة ذلك ، طلب ستيفانسون من حكومة أيسلندا منح شركته حق الوصول الحصري إلى السجلات الطبية للبلاد بأكملها. وفي المقابل ، ستدفع deCode مليون دولار سنويًا بالإضافة إلى حصة من أي أرباح. بهذه الطريقة ، يمكن لـ deCODE ربط كل شيء في أجهزة الكمبيوتر و mdashDNA والسجلات الصحية وأشجار العائلة.

كاري ستيفانسون: ربما كانت هذه الفكرة محل نقاش أكثر من أي قضية أخرى في تاريخ الجمهورية. عشية تصويت البرلمان على مشروع القانون ، أجري استطلاع للرأي أظهر أن 75٪ من الذين اتخذوا موقفاً بشأن القضية أيدوا تمرير القانون 25٪ عارضوه.

روبرت كرولويتش: وكان معظم الأطباء الأيسلنديين من بين هؤلاء الذين عارضوا الخطة بنسبة 25 في المائة.

توماس زويغا (الجمعية الطبية الأيسلندية): شعرت أن هناك شيئًا خاطئًا بشكل أساسي في كل هذا ، هل تعلم؟ إنهم يعرفون كل شيء عنك ، ليس فقط عن تاريخك الطبي ، وماضيك الطبي ، لكن لديهم الآن الجين الخاص بك ، الحمض النووي. يعرفون شيئًا عن مستقبلك ، شيئًا عن أطفالك ، عن أقاربك.

بيورن جوندمارسون (مركز هافمنار الصحي): نجد أنفسنا مشلولين لأنه لا يوجد شيء يمكننا فعله حقًا ، لأن من يتحمل المسؤولية هو إدارة المركز الصحي. إذا أعطوا هذه المعلومات من السجلات الطبية ، فإنهم يحصلون على المال. والجميع يحتاج إلى المال. تحتاج الرعاية الصحية إلى المال حقًا.

روبرت كرولويتش: إذن ما هي المشكلة هنا حقًا؟ حسنًا ، لنأخذ مثالًا افتراضيًا. سأقوم باختلاق كل هذا. لنتخيل أن هذه سجلات طبية لشخص عادي. وسنفترض هنا أنني رأيت اختبار فيروس نقص المناعة البشرية ، ثم هناك دواء للقلق بعد ما يبدو أنه طلاق فوضوي ، وهنا أحد الوالدين الذي مات بسبب مرض الزهايمر.

الآن ، هذه كل الأشياء التي يمكن أن تحدث لأي شخص ، لكن هل تريدها كلها في بنك كمبيوتر مركزي؟ وهل تريد ربطه في نفس الكمبيوتر بجميع أقاربك وبملف الحمض النووي الشخصي الخاص بك؟ وهل يجب أن يكون لأي شخص الحق في الذهاب في رحلة صيد من خلال تاريخك الطبي وحمضك النووي؟

حسنًا ، قد يكون الأمر مخيفًا ، لكنه قد ينجح أيضًا. تدعي deCODE أنها اكتشفت العديد من الجينات التي قد تساهم في هشاشة العظام. لذا فإن هذا النهج ، الذي يجمع بين أشجار العائلة والسجلات الطبية والحمض النووي يمكن أن يؤدي إلى عقاقير أفضل ، أو علاج لمجموعة كاملة من الأمراض.

كاري ستيفانسون: إن الحصول على جميع البيانات في مكان واحد حتى تتمكن من استخدام معدات المعلوماتية الحديثة لمحاذاة أجزاء وأجزاء البيانات والبحث عن أفضل ملاءمة ، هو احتمال رائع للغاية.

روبرت كرولويتش: يقول ستيفانسون إنه لم يتم إجبار أي شخص على القيام بذلك ، وهناك حماية خصوصية تفصيلية مطبقة: لا يتم استخدام أسماء وأرقام الضمان الاجتماعي مشفرة. كما يجادل بأن جزء الحمض النووي من قاعدة البيانات طوعي.

كاري ستيفانسون: تحتوي قاعدة بيانات الرعاية الصحية على معلومات الرعاية الصحية فقط. يمكننا الرجوع إليها بمعلومات الحمض النووي ولكن فقط من أولئك الأفراد الذين كانوا على استعداد لتزويدنا بالدم ، مما يسمح لنا بعزل الحمض النووي ، وتحديد التركيب الوراثي له وإحالته إلى قاعدة البيانات. فقط من أولئك الذين قاموا عمدا بهذه المخاطرة. لذلك فهي لا تُفرض على أي شخص ، ولا أحد يخاف منه ، ولا أحد يخاف منه حقًا ، يجب أن يأتي ويمدنا بالدم.

روبرت كرولويتش: تظهر قواعد بيانات الحمض النووي في جميع أنحاء العالم ، بما في ذلك الولايات المتحدة ، ولديها جميعًا قواعد لحماية الخصوصية ، لكنها لا تزال تثير قلق الأخلاقيين.

جورج أناس (جامعة بوسطن): أحب استخدام تشبيه جزيء الحمض النووي بمذكرات مستقبلية و [مدش] هناك الكثير من المعلومات في جزيء الحمض النووي. السبب في أنني أسميها مذكرات ، مذكرات مستقبلية ، هو أنني أعتقد أنها خاصة إلى هذا الحد. لا أعتقد أن أي شخص يجب أن يكون قادرًا على فتح مذكراتك المستقبلية إلا أنت.

روبرت كرولويتش: يتم تقديم رؤية قاتمة إلى حد ما إلى أين يمكن أن يؤدي كل هذا في فيلم هوليوود "Gattaca". هذا عالم حيث الحمض النووي للجميع ، مذكرات مستقبل الجميع ، هي كتاب مفتوح. كل من يستطيع تحمل تكاليف ذلك ، فقد تم تصميم أطفالهم على المواصفات. ولكن ماذا يحدث للاسكين المسكين الذي حُبل به بالطريقة القديمة؟

صوت جاتاكا: "لن أفهم أبدًا ما الذي استحوذت عليه والدتي لأضع إيمانها في يدي الله بدلاً من أيدي عالم الوراثة المحلي. عشرة أصابع ، عشرة أصابع ، هذا كل ما كان يهم. ليس الآن. الآن ، فقط ثوان من العمر ، الوقت المحدد وكان سبب وفاتي معروفًا بالفعل ".

ممرضة جاتاكا: "الحالة العصبية ، احتمالية 60 بالمائة لاضطراب نقص الانتباه ، 89 بالمائة احتمال اضطراب القلب ، احتمالية 99 بالمائة متوسط ​​العمر المتوقع ، 30.2 سنة."

روبرت كرولويتش: ثلاثون نقطة سنتان. يبدو أن الممرضة تعرف بالضبط ما الذي سيحدث لهذا الطفل. ما هو سخيف ، أليس كذلك؟ لن يحدث أبدا. أم أنه من الممكن أن نتمكن في يوم من الأيام من النظر بوضوح مقلق إلى مستقبلنا؟ قبل عشر أو عشرين أو حتى سبعين عامًا؟

جورج أناس: هذا مستقبل محتمل و [مدش] حيث يصبح هذا أمرًا روتينيًا لدرجة أنه عند الولادة ، يحصل كل شخص على ملف تعريف. يذهب مباشرة إلى سجلهم الطبي. نسخة واحدة تذهب إلى مكتب التحقيقات الفدرالي لذلك لدينا نظام تحديد لجميع الجرائم المحتملة في الولايات المتحدة. نسخة واحدة تذهب.أين؟ إلى المدرسة الابتدائية؟ إلى المدرسة الثانوية؟ الى الكلية؟ لصاحب العمل؟ للجيش؟ مثل ، مستقبل مرعب. على الرغم من أنني يجب أن أقول أن هناك الكثير في صناعة التكنولوجيا الحيوية ومهنة الطب الذين يعتقدون أن هذا مستقبل رائع.

روبرت كرولويتش: في الواقع ، يوجد الكثير من التكنولوجيا الآن ، اليوم.

هؤلاء الرجال الذين يرتدون بدلات مضحكة يصنعون رقاقات جينية. تقوم الإبر الصغيرة بإلقاء أجزاء صغيرة غير مرئية تقريبًا من الحمض النووي على الشرائح الزجاجية. ومن أين أتى الحمض النووي؟ من الأطفال. الآلاف منهم.

يمكن أن تدعم كل شريحة ثمانين ألف اختبار DNA مختلف.

مارك شينا (جامعة ستانفورد): لذا فإن الشريحة الواحدة ، من حيث المبدأ ، ستسمح لك باختبار ، لنقل ، 1000 طفل مقابل 80 مرضًا بشريًا مختلفًا. لذا في غضون دقائق قليلة يمكنك الحصول على قراءة لآلاف أو حتى عشرات الآلاف من الأطفال في تجربة واحدة.

روبرت كرولويتش: يتم بالفعل اختبار الأطفال بشكل روتيني لحفنة من الأمراض. لكن مع الرقائق الجينية ، يمكن اختبار الجميع لمئات الحالات.

مارك شينا: المعرفة شيء عظيم. المعرفة المبكرة هي الأفضل. وهذا حقًا ما تسمح لنا التكنولوجيا بفعله.

روبرت كرولويتش: حسنًا ، إجراء الاختبار والمعرفة أمر رائع للطفل أو لأي شخص حقًا ، طالما أن هناك شيئًا يمكنك القيام به حيال ذلك. لكن فكر في هذا ، لأنه في بعض الأحيان قد يكون هناك اختبار ولكنه قد يستغرق 20 عامًا أو 50 عامًا. 50 عاما لإيجاد علاج. لذلك يمكنك إجراء الاختبار ويمكنك معرفة أن هناك مرضًا في طريقك ولكن لا يمكنك فعل أي شيء حيال ذلك. هل مازلت تريد أن تعرف؟

أو يمكنك إجراء الاختبار ، لكن الاختبار لن يشير إلى أنك ستصاب بالمرض ، بل سيقول ببساطة أنك قد تصاب بمرض. وكما تعلم ، هناك فرق كبير بين "سوف" و "قد".

ليزا كابوست ولوري سيجل شقيقتان تشاركا تجربة مرض السرطان المؤلمة في الأسرة. في طريق العودة كانت هناك ثلاث شقيقات. ثم في عام 1979 تم تشخيص ميلاني الأصغر من بين الثلاثة بسرطان المبيض.

ليزا كابوست (أخت مريضة بسرطان المبيض): عندما تم تشخيص أختي كان ردي عدم تصديق. كانت تبلغ من العمر 30 عامًا. ولم أعرف أبدًا أي شخص في هذا العمر مصابًا بسرطان المبيض.

روبرت كرولويتش: كافحت ميلاني مرض السرطان لمدة أربع سنوات ، لكنها ماتت في عام 1983. وبدا الأمر مجرد قطعة منعزلة من سوء الحظ. ولكن بعد عام واحد فقط اكتشفت ليزا أنها مصابة بسرطان الثدي. كانت تبلغ من العمر 34 عامًا فقط. لكن السرطان لم ينتشر ، لذا بدت التوقعات طويلة الأمد متفائلة.

ليزا كابوست: كان لدي معالج إشعاعي في الواقع كان من الرواد في هذا المجال ، وكتب العديد من الكتب عن سرطان الثدي وكان متفائلاً للغاية. وما أتذكره يقوله هو أنني سنكبر معًا.

روبرت كرولويتش: وكانت ليسا بخير لمدة 12 عامًا. ثم وجدت كتلة أخرى في نفس الثدي.

ليزا كابوست: كان أسوأ خوف تحقق. أول مرة أستطيع التمسك بالأمل. في المرة الثانية ، لم يكن أحد يتحدث معي عن العيش حتى أصبح عجوزًا.

روبرت كرولويتش: عندما اكتشفت ليزا سرطانها الثاني في عام 1996 ، كان العلماء قد بدأوا للتو في اكتشاف الصلة بين سرطان الثدي وسرطان المبيض المنتشر في العائلات. كانت ماري كلير كينج واحدة من العلماء الذين اكتشفوا أن التغيرات أو الطفرات في جينين محددين تزيد من خطر إصابة المرأة بسرطان الثدي والمبيض.

تسمى الجينات BRCA 1 و 2.

ماري كلير كينغ (جامعة واشنطن): BRCA 1 و BRCA 2 هما جينات طبيعية صحية تمامًا لدينا جميعًا ، ولكن في عدد قليل من العائلات ، يتم توريث الطفرات في هذه الجينات.

روبرت كرولويتش: لذا في الجين العادي و mdashsee سنقوم بتهجئته لك هنا حرفًا بحرف و mdashth هذا هو التسلسل العادي الذي ينتهي بـ GTAGCAG T. الآن سنقوم بعمل نسخة الآن سنخسر حرفين ، فقط حرفين وثم. ارى؟ شاهدهم ينتقلون. هل ترى ذلك؟ هذا التكوين الجديد عبارة عن طفرة يمكن أن تسبب غالبًا سرطان الثدي.

ماري كلير كينغ: في الولايات المتحدة وأوروبا الغربية وكندا ، يبلغ خطر الإصابة بسرطان الثدي لدى النساء من السكان ككل حوالي 10 في المائة على مدار حياتها ، مع حدوث معظم هذا الخطر بالطبع في وقت لاحق من حياتها. بالنسبة للمرأة المصابة بطفرة في BRCA 1 أو BRCA 2 ، فإن خطر الإصابة بسرطان الثدي على مدار حياتها يبلغ حوالي 80 بالمائة. انها عالية جدا.

روبرت كرولويتش: في وقت قريب من نوبة ليسا الثانية من سرطان الثدي ، أصبح اختبار طفرات BRCA متاحًا. قررت ليزا وشقيقتها لوري الخضوع للاختبار.

لوري سيغل (أخت مريضة بسرطان المبيض): أتذكر اليوم الذي ذهبت فيه لمعرفة النتائج. هلع. رعب. أعني ، ما الذي كنت سأكتشفه؟ نتحدث عن الدم الذي يتدفق عبر صدغيك. أعني أنني فقط أتذكر الرعب المطلق.

روبرت كرولويتش: تبين أن لوري كانت بخير. لكن ليزا اكتشفت أنها تحمل طفرة BRCA. ليس من السهل الاستيقاظ كل صباح متسائلاً عما إذا كان اليوم هو اليوم الذي قد تمرض فيه.

طبيب: هل لديك أي أسئلة حول نتائج الخزعة من أبريل؟

ليزا كابوست: لا توجد أسئلة حول النتائج. مرة أخرى ، أشعر وكأن حياتي في كثير من الأحيان تتفادى الرصاص.

روبرت كرولويتش: مع السرطان الثاني ، تمت إزالة ثديها الأيمن تمامًا ثم عملية أخرى لاستئصال مبايضها.

ممرض: حسنًا ، فقط احتفظ بقبضة ضيقة حتى أدخل.

روبرت كرولويتش: كما أنها معرضة بشكل كبير للإصابة بالسرطان في ثديها الأيسر. تعد طفرات سرطان الثدي BRCA نادرة نسبيًا وقد تسبب فقط خمسة أو عشرة بالمائة من جميع أنواع سرطان الثدي. لكن معرفة أن هناك طفرة BRCA في الأسرة تؤثر على الجميع.

إيريك كابوست: الجين لا يختفي. الوقت المنقضي منذ آخر سرطان لا يمنحك الأمان. والعواقب تمر عبر الأسرة. أفترض أنه بالنسبة لابنتي ، التي لم تظهر حتى الآن أي تأثير كبير لهذا ، فإن معرفة أن هناك مكونًا وراثيًا لا يمكنها إنكاره سيؤثر على حياتها بطرق جادة.

روبرت كرولويتش: جاستن ، ابن ليسا ، يبلغ من العمر 21 عامًا ، تبلغ ابنتها ألانا 18 عامًا. وهناك فرصة خمسين عامًا أن كل واحد منهم قد ورث طفرة BRCA من ليزا. الطريقة الوحيدة للمعرفة هي إجراء اختبار. ومتى يفعلون ذلك؟ متى يكون الوقت المناسب؟

ألانا كابوست (ابنة مريضة بسرطان الثدي): في الواقع لم أفكر في الأمر أبدًا حتى علم الأحياء هذا العام ، عندما طرح أستاذي سؤالًا افتراضيًا ، يفترض ، على الناس ، قائلاً ، "ماذا ستفعل؟ هل يمكنك تخيل ما ستفعله ، إذا واجهت الموقف الذي علمت أنك قد تكون مصابًا بهذا المرض الذي قد يكون مميتًا. أو قد يتسبب في مرضك ويمكنك إجراء اختبار يمكنك معرفة ما إذا كنت مصابًا به أم لا؟ " وكنت جالسًا هناك في الفصل وأقول ، "ربما ليس الأمر افتراضيًا."

روبرت كرولويتش: وبعد ذلك ، في السنة الأخيرة من دراستها الثانوية ، شعرت Alanna بكتلة في ثديها.

ألانا كابوست: كان لدي كل شيء ، "أوه لا يمكن أن يحدث لي. ليس بعد ،" نوعًا ما. أعني ، لدي تحفظ في ذهني أنه في النهاية قد يحدث لي جيدًا وإذا حدث ذلك ، فسأقاومه بعد ذلك. سوف أتعامل معها بعد ذلك. لكني لا أتوقع. أو بالتأكيد لم أتوقع أن يحدث هذا لي عندما كان عمري 17 عامًا.

روبرت كرولويتش: لم تكن كتلة ألانا سرطانًا. وهي الآن لا تريد الاختبار. لأنها إذا علمت أن لديها الجين السيئ ، فسيكون لديها خياران فقط: اختيار إزالة ثدييها ومبيضيها لمحاولة تقليل مخاطرها أو مجرد المراقبة عن كثب والانتظار.

ليزا كابوست: تتم متابعتها كل عام. يبدو أنها صغيرة قليلا ، كما تعلم ، لها. لمواجهة ذلك. من ناحية أخرى ، يبدو الأمر أيضًا وكأنه أسلوب الحزام والحمالات ، علينا فقط القيام بكل ما يمكننا القيام به.

روبرت كرولويتش: في العشرين عامًا القادمة ، ستصبح مأزق هذه العائلة أكثر شيوعًا مع ارتباط المزيد والمزيد من الجينات بمزيد من الأمراض والمزيد من الاختبارات المتاحة. لكن سيتعين علينا جميعًا أن نسأل ، "هل نريد أن نعرف؟" وعندما نعلم ، هل يمكننا التعايش مع إجابة تقول ربما ، ولكن ربما لا؟

ليزا كابوست: أثناء قيادتي للمنزل من العمل اليوم ، تم ضبط الراديو العام وكان هناك أستاذ في علم الفلك يتحدث عن تلسكوب جديد تمامًا للنظر في المجرات. ويطلقون عليه اسم مشروع الجينوم البشري. وكنت أفكر ، "حسنًا ، ليس المكافئ تمامًا لمشروع الجينوم البشري." لأنه بدون بعض القلق الأخلاقي والأخلاقي وقضايا الأشخاص mdashreal حيث يكون الأمر أشبه بركوب الأفعوانية بين ، كما تعلمون ، "هذا سيحمل إجابات ، وأمل ، وعلاجات ، وتدخلات ، وعلاج". مقابل ، "ليس من الواضح ما يعنيه كل هذا."

روبرت كرولويتش: وإذا لم تكن الأمور واضحة الآن ، فماذا عن المستقبل ، عندما لا نعالج المرض فحسب ، بل نفعل أكثر من ذلك بكثير؟

المستشار الجيني جاتاكا: "تم إخصاب بيضك المستخرج يا ماري بالحيوانات المنوية من أنطونيو. لقد حددت عيون عسلي وشعر داكن وبشرة فاتحة. كل ما تبقى هو اختيار المرشح الأكثر توافقًا. لقد حرصت على استئصال أي ظروف قد تكون مؤذية: الصلع المبكر وقصر النظر وإدمان الكحول والسمنة وما إلى ذلك ".

أمي جاتاكا: "لم نكن نريد. أعني. الأمراض. نعم ، لكن."

أبي جاتاكا: "صحيح. وكنا نتساءل فقط عما إذا كان من الجيد ترك بعض الأشياء للصدفة."

المستشار الجيني جاتاكا: "أنت تريد أن تمنح طفلك أفضل بداية ممكنة. وتذكر أن هذا الطفل لا يزال أنت ، ببساطة أفضل ما فيك. يمكنك أن تتخيل بشكل طبيعي ألف مرة ولا تحصل على مثل هذه النتيجة أبدًا."

فرانسيس كولينز: جاتاكا أثار حقًا بعض النقاط المثيرة للاهتمام. التكنولوجيا التي يتم وصفها هناك ، في الواقع ، أمامنا مباشرة أو أمامنا تقريبًا.

روبرت كرولويتش: يبدو لي أن هذا من المحتمل جدًا أن يحدث ، لأن ما لا يرغب الوالد في تقديمه لطفل لا يريده. على الأقل حيث يمكن أن يكون جميع الأطفال الآخرين؟

فرانسيس كولينز: هذا هو السبب في أن السيناريو مخيف. لقد صورت مجتمعًا كانت فيه الحتمية الجينية تتفشى أساسًا. أعتقد أن المجتمع بشكل عام ابتسم عند استخدام علم الوراثة للوقاية من الأمراض الرهيبة. ولكن عندما تبدأ في طمس تلك الحدود لجعل أطفالك مختلفين وراثيًا بطريقة تعزز أدائهم بطريقة ما ، فإن ذلك يبدأ في جعل معظمنا غير مرتاحين.

روبرت كرولويتش: ماذا لو عشنا في عالم Star Trek Voyager؟ تحدث عن عدم الارتياح. الملازم توريس 50 في المائة من البشر و 50 في المائة كلينجون. إنها أيضًا حامل بنسبة 100 في المائة. مثل أي والد يهتم ، لا تريد أن يتعرض طفلها الذي لم يولد بعد للمضايقة بسبب جبهته التي تبدو. حسنًا ، مثل مداس الإطارات. لكن ، هذا هو الالتواء. يمكنها فعل شيء حيال ذلك.

ط ط ط ، ألقى بعض الشعر الأشقر ، أيضا.

وهل هذا هو الحد؟ أو يمكن أن نذهب أبعد من ذلك؟ إذا تمكنت في النهاية من عزل كل هذه الأشياء ، فهل يمكنك حينئذٍ بناء مخلوق لم يكن موجودًا من قبل؟ على سبيل المثال ، أود بصر الصقر ، وأريد سماع صوت كلب. خلاف ذلك ، أنا راضٍ تمامًا لأن أكون كما أنا تمامًا. لذا ، هل يمكنني أن ألتقط البصر والسمع وأرقعه؟

إيريك لاندر: حسنًا ، لا نعرف. نحن لا نعرف حقًا كيف تحدث هذه الهندسة وكيف يمكننا تحسينها. سيكون الأمر أشبه بإحضار كومة كاملة من الأجزاء إلى طائرة بوينج 777 وكومة كاملة من الأجزاء إلى طائرة إيرباص ، والقول ، "حسنًا ، سأقوم بخلط بعض هذه الأجزاء ومطابقتها بحيث يكون لديها بعض الخصائص. أجعلها أكثر بدانة قليلاً ، لكني أريد أيضًا أن أجعلها أقصر قليلاً ". وبحلول الوقت الذي انتهيت منه ، كنت تعتقد أنك قد أجريت الكثير من التحسينات الذكية ، لكن الشيء لن ينجح.

إنها آلة معقدة للغاية ، وتدخل مع مفتاح ربط قرد لتغيير قطعة. الاحتمالات هي معظم التغييرات التي قد نجريها اليوم ، وتقريبًا جميع التغييرات التي نجريها اليوم ستؤدي إلى تعطل الجهاز.

روبرت كرولويتش: قد لا نكون قادرين على تعديل البشر أو الكلينغون وراثيًا حتى الآن ، لكننا نفعل ذلك بالنباتات والحيوانات كل يوم. انظر إلى هذه الأشياء: نباتات التبغ مع جين من اليراع. واستخدموا نفس جين الحشرة لإنتاج فئران متوهجة. لذلك ، من الممكن نظريًا أن نخلق بشرًا بمزايا أخرى اقترضتها من كائنات أخرى.

إيريك لاندر: هذا صحيح. لكن تواضع العلم الآن ، هو أن نقدر مدى ضآلة ما نعرفه عن كيف يمكنك البدء في القيام بذلك. ما هو الفرق بين بيولوجيا القرن العشرين والقرن الحادي والعشرين هو أن وظيفتنا الآن ، في هذا القرن ، هي معرفة كيف تتلاءم الأجزاء معًا.

روبرت كرولويتش: ومع اقتراب القرن العشرين من نهايته ، كان السباق لإنهاء الجينوم يصل إلى ذروته. كانت العصائر التنافسية تتدفق.

J. كريج فينتر: أنا قادر على المنافسة ، ولكن عندما لا يسمح النظام الاجتماعي لك بإحراز تقدم ، وهو لا ينطبق على معظم الناس ، أقول "إلى الجحيم مع النظام الاجتماعي. حسنًا ، سأجد طريقة جديدة للقيام بذلك. "

توني وايت: لقد غيرت النموذج على الناس ، والناس لا يحبون ذلك. لقد كان مسيئًا جدًا لهؤلاء الأشخاص: "كيف يجرؤون ،" كما تعلمون ، "تمطر على موكبنا؟ هذا هو أرضنا".

إيريك لاندر: كان هذا تحديًا لفكرة التوليد العام للبيانات. هذا ما أزعج الناس ، هو أننا شعرنا بعمق أن هذه كانت بيانات يجب أن تكون متاحة للجميع. وكانت هناك محاولة لادعاء المخيلة العامة للاقتراح بأن هذه البيانات تمت بشكل أفضل بطريقة خاصة ومملوكة.

توني وايت: كما تعلم ، تريد أن تقول ، "حسنًا ، انتظر دقيقة. إذا كان بإمكانك القيام بذلك في غضون عامين ، فلماذا لم تفعل ذلك في غضون عامين؟ مشروع مدته سنتان ".

إيريك لاندر: يجب أن أقول إن مشروع الجينوم البشري كان يحتوي على قدر هائل من المنافسة الداخلية ، حتى بين المجموعات الأكاديمية. هناك منافسة بين العلماء الأكاديميين للتأكد ، وأكثر من أي شيء آخر ، هناك منافسة ضد المرض. هناك شعور قوي بأن ما نحاول اكتشافه هو أهم المعلومات التي يمكن أن تحصل عليها.

توني وايت: انا لا اعرف. أعني ، أتمنى أن يختفي كل هذا.

روبرت كرولويتش: في يونيو 2000 ، اختفى نوعًا ما. انتهى السباق المثير للجدل لإنهاء الجينوم. وكان الفائز.

حسنًا ، ربما سمعت. قرروا تسميته ربطة عنق.

فرانسيس كولين: أعتقد أنني وكريغ سئمنا حقًا من الطريقة التي تم بها التمثيل وأردنا رؤية هذا النوع من التراجع وراءنا. ربما لم يكن من الجيد لشركة Celera كشركة أن تكون لديها هذه الصورة لكونها دائمًا في تنافس مع المشروع العام. بالتأكيد لم يكن من الجيد أن يُنظر إلى المشروع العام على أنه يتصارع مع مؤسسة من القطاع الخاص.

روبرت كرولويتش: الرئيس كلينتون نفسه جعل الجمهور ورجال سيليرا يلعبون بلطف ، ويتصافحون ، ويتشاركون الفضل في ترتيب تسلسل الجينوم.

شريط الرئيس ويليام جيفرسون كلينتون: "منذ ما يقرب من قرنين من الزمان ، في هذه الغرفة ، في هذا الطابق ، نشر توماس جيفرسون ومساعده الموثوق به خريطة رائعة. كان المساعد ميريويذر لويس ، وكانت الخريطة نتاج رحلته الشجاعة عبر الحدود الأمريكية إلى المحيط الهادئ. اليوم ينضم إلينا العالم هنا في الغرفة الشرقية لمشاهدة خريطة ذات أهمية أكبر. نحن هنا للاحتفال باستكمال المسح الأول للجينوم البشري بأكمله. بلا شك ، هذا هو الأهم والأكثر خريطة عجيبة أنتجتها البشرية على الإطلاق ".

روبرت كرولويتش: وماذا هذه الخريطة يتحدث عنها الرئيس. كيف تبدو؟ عندما ننظر عبر المناظر الطبيعية للحمض النووي الخاص بنا بحثًا عن 30000 جين يتكون منها الإنسان ، ماذا نراه؟

إيريك لاندر: الجينوم متكتل للغاية.

روبرت كرولويتش: متكتل جدا؟

إيريك لاندر: متكتل للغاية ، متفاوت للغاية. قد تعتقد ، إذا كان لدينا 30000 جين ، فإنها نوعًا ما موزعة بشكل موحد عبر الكروموسومات. ليس كذلك. يتم توزيعها كما يتم توزيع الناس في أمريكا: يتم تجميعهم جميعًا في بعض الأماكن ، ومن ثم لديك سهول شاسعة لا يوجد بها الكثير من الناس. الأمر كذلك مع الجينات. هناك بالفعل مناطق كثيفة الجينات قد تحتوي على 15 ضعف كثافة الجينات ، نوع من مدينة نيويورك هنا. وهناك مناطق أخرى قد تصل إلى مليوني حرف وليس هناك جين موجود هناك. الشيء الرائع في جينومنا هو مدى ضآلة الجين فيه. لدينا ثلاثة مليارات حرف من الحمض النووي ، لكن واحدًا فقط ، واحدًا وخمسة بالمائة منه عبارة عن جين.

روبرت كرولويتش: واحد ونصف في المئة؟

إيريك لاندر: الباقي ، 99٪ منه ، عبارة عن أشياء.

روبرت كرولويتش: أمور. هذا هو مصطلح تقني؟

إيريك لاندر: مصطلح تقني. أكثر من نصف مجموع الحمض النووي الخاص بك ، ليس لك حقًا. إنه يتألف من عناصر الحمض النووي الأنانية التي دخلت بطريقة ما في جينوماتنا منذ حوالي مليار ونصف سنة ، وكانت تتنقل حول نفسها ، وتصنع نسخًا من نفسها. لعناصر الحمض النووي الأنانية. نحن مجرد مضيف لهم. إنهم ينظرون إلى الإنسان على أنه مجرد وسيلة لنقل أنفسهم.

روبرت كرولويتش: انتظر ثانية ، انتظر ثانية ، انتظر ثانية. لدينا في كل خلية من خلايانا التي تحمل الحمض النووي ، لدينا هذه الصغيرة ، إنها ليست كائنات ، إنها مجرد متنقلة؟ متنقلون؟

إيريك لاندر: قطع الحمض النووي.

روبرت كرولويتش: وكانوا بداخلنا منذ متى؟

إيريك لاندر: حوالي مليار سنة ونصف أو نحو ذلك.

روبرت كرولويتش: وكل ما فعلوه هو أبعد ما يمكنك قوله هو البقاء هناك والتكاثر؟

إيريك لاندر: حسنًا ، إنهم يتحركون.

روبرت كرولويتش: وما هذا؟ ماذا نسمي ذلك؟ أعني ، إنه ليس حيوانًا ، إنه ليس نباتًا ، إنه فقط.

إيريك لاندر: إنه مجرد جين يعرف كيف يبحث عن نفسه ولا شيء غير ذلك.

روبرت كرولويتش: وهو يتجول فينا عبر الزمن؟

إيريك لاندر: إنه يركب فينا. غالبية الجينوم لدينا هي هذه الأشياء ، وليس نحن.

روبرت كرولويتش: رائع. إنه لمن دواعي التواضع أن نعتقد أننا ، مثال الحيوانات ، مهندسي الحضارات العظيمة ، نستخدم سيارات أجرة من قبل مجموعة من الطفيليات الحرة التي لا تهتم بنا كثيرًا. لكن هذا هو اللغز كله.

إيريك لاندر: تبتعد عن قراءة الجينوم مدركًا أننا متشابهون جدًا مع كل الكائنات الحية الأخرى على هذا الكوكب. وكل ابتكار فينا و [مدشنا] لم يخترعه حقًا. كانت هذه كلها أشياء موروثة عن أسلافنا.

يمنحك هذا احترامًا كبيرًا للحياة. يمنحك احترامًا لتعقيد الحياة ، وابتكار الحياة ، والتواصل الهائل بين جميع أشكال الحياة على هذا الكوكب.

روبرت كرولويتش: نحن ، بالمعنى الحقيقي جدا ، مخلوقات عادية.أجزائنا قابلة للتبديل مع جميع الحيوانات الأخرى وحتى النباتات من حولنا! ومع ذلك فنحن نعلم أن هناك شيئًا غير عادي فينا حقًا.

ما هذا ، لا نعرف. لكن ما يفعله هو أنه يتيح لنا طرح الأسئلة ، والتحقيق والتأمل في الرسائل المدفونة في جزيء على شكل سلم ملتوي. هذا ما يمكننا فعله ، وربما يمكننا وحدنا القيام به.

Nerf & reg هي علامة تجارية مسجلة لشركة Hasbro، Inc.


تظهر الدراسة كيف أصبحت النواة عارية والذرة أصبحت ملكًا

مثل حبات الذرة الذهبية ، يتم وضع حبات teosinte في قشر. على عكس الذرة ، كل قشرة صغيرة وتحتوي على عدد قليل نسبيًا من الحبات ، وهي أيضًا محاطة بعلبة فاكهة صلبة تشبه الحجر. تم تدجين الذرة من teosinte منذ حوالي 10000 عام وفقدت حالتها الصعبة في هذه العملية. اكتشف جون دويبلي ، الأستاذ في جامعة ويسكونسن ماديسون ، السلف المباشر للذرة منذ أكثر من عقدين من الزمن ، وقد اكتشف اليوم كيف فقدت حبات teosinte حالتها الصعبة لتصبح في النهاية حباتًا صالحة للأكل نتغذى بها في كل صيف. الائتمان: Kelly April Tyrrell، UW-Madison

قبل عشرة آلاف عام ، عُرِيت حبة ذهبية ، وجمعت الناس معًا ونمت لتصبح واحدة من أهم السلع الزراعية على هذا الكوكب.

الآن ، وجد باحثو جامعة ويسكونسن ماديسون أن مجرد تغيير حرف واحد في النص الجيني لسلف الذرة ، teosinte ، ساعد في جعل كل ذلك ممكنًا.

النشر في المجلة علم الوراثة هذا الشهر ، وصف جون دويبلي ، الأستاذ بجامعة UW-Madison ، وفريق من الباحثين كيف ، أثناء تدجين الذرة ، قام تغيير نيوكليوتيد واحد في الجين المعماري الغليظ (tga1) بتجريد الغلاف الصلب غير الصالح للأكل من هذا العشب البري ، مما أدى في النهاية إلى تعريض النواة الذهبية الصالحة للأكل.

يقول دوبلي: "نسبة كبيرة من العالم تعتمد اقتصاديًا على المحصول ، وفهم كيفية تشييدها قبل 10000 عام هو أكثر من مجرد مرضٍ فكريا". لقد أمضى حياته المهنية الطويلة في دراسة تطور الذرة ، وهي النبات الذي تنمو منه الذرة. "يخبرنا شيئًا عن مدى أهمية هذا التغيير الجيني."

عند النظر إليها جنبًا إلى جنب ، لا يبدو أن الذرة و teosinte ينتميان إلى نفس شجرة العائلة. Teosinte متفرعة وخطها تحمل "آذانها" الصغيرة تشابهًا أقوى مع القمح وتحتوي على 10 إلى 12 حبة فقط. وفي الوقت نفسه ، فإن الذرة طويلة ومطاردة وتنمو آذانًا ضخمة تحتوي على مئات الحبات. ومع ذلك ، فقد تتبع البحث الذي أجراه دويبلي منذ سنوات جذور الذرة إلى شكل عشبي من تيوسينت في واد في جنوب غرب المكسيك.

"السؤال الكبير هو ، عندما ننظر من النافذة ونرى مجموعة متنوعة من الأشكال في النباتات والحيوانات من حولنا ، ما هي التغييرات الجينية التي حدثت لتحقيق كل ذلك؟" يقول دويبلي. "نباتان مرتبطان ارتباطًا وثيقًا ، لماذا لهما شكل مختلف من الأوراق أو شخصان ، لماذا يكون أحدهما أطول قليلاً؟"

تكمن الإجابة غالبًا في الطفرات ، عملة التطور. في بعض الأحيان يتم تغيير الأحرف المفردة في جينوم الأنواع ، بينما في أحيان أخرى ، يتم رفع فقرات كاملة أو نقلها. في بعض الأحيان ، لا تغير هذه التغييرات معنى القصة ، بينما تفعل في أحيان أخرى. عندما تكون هذه التغييرات مفيدة ، فإن تلك النسخة المعدلة تصمد أمام اختبار الزمن. يعني هذا أحيانًا إنشاء نوع جديد تمامًا.

في حالة الذرة ، في عملية تدجينها من أجل الغذاء ، قرر البشر أي الطفرات كانت جيدة وأيها يجب القضاء عليها عن طريق زراعة المزيد من النباتات التي يفضلونها. حددت الدراسات السابقة من مختبر Doebley أن جين tga1 مسؤول عن الانتقال من حبات مغلفة إلى حبات مكشوفة ، ولكن حتى الآن ، لم يعرف أحد كيف.

بدأ فريق البحث بالمعلومات التي بحوزته: كانت هناك ستة طفرات محتملة في الجين يمكن أن تفسر التغيير. قام الباحثون بالتحقيق في هؤلاء المشتبه بهم من خلال دراسة أعداد كبيرة من جينومات الذرة و teosinte وعلموا أن طفرة واحدة فقط كانت مختلفة باستمرار بين النباتين.

يقول دويبلي: "مع العلم أن هذا هو الأمر المهم ، حاولنا وصف كيفية تغييره لوظيفة الجين".

علم الفريق أن تغيير الحرف الفردي أدى إلى اختلاف في البروتين الناتج عن tga1. توفر الجينات رموزًا لصنع البروتينات ، وهي الآلات التي تقوم بعمل الخلايا. شرع الباحثون بعد ذلك في سلسلة من الدراسات لتحديد كيفية عمل هذا البروتين المتغير.

"أظهرت سلسلة من التجارب أن هذا الجين بالتحديد ، tga1 ، هو جين تنظيمي رئيسي - موصل للأوركسترا" ، كما يقول دويبلي. يؤثر البروتين الذي يصنعه الجين على العديد من خصائص teosinte من خلال تحديد الجينات الأخرى التي يتم تشغيلها وإيقافها. من خلال تغيير الجين ، وبالتالي البروتين ، غيّرت الطفرة الطريقة التي يقود بها الموصل الموسيقيين الفرديين ، مما أثر على الأوركسترا بأكملها.

يقول دويبلي: "كل موسيقي هو جين مستهدف والزعيم يخبر كل واحد بما يجب أن يعزفه وكيف يعزف بصوت عالٍ".

في هذه الحالة ، تسببت الطفرة في تهدئة الموصل الموسيقي ، مما منع علبة الفاكهة الصلبة من إحاطة نواة teosinte وبدلاً من ذلك نقلها إلى قلب الأذن.

يقول دويبلي: "لذلك ، ينتهي الأمر بالنواة عارية ، مكشوفة ومكشوفة على سطح قطعة خبز الذرة ، لتؤكل". مكن هذا الذرة من أن تصبح محركًا للتجارة وتوفير مصدر رزق لمليارات البشر والحيوانات حول العالم.

تساعد الدراسة أيضًا في إطلاع الأسئلة الموجودة في عالم التطور حول أنواع التغييرات الجينية التي تؤدي إلى اختلافات كبيرة في شكل ووظيفة الأنواع. ألهمت هذه التغييرات تشارلز داروين أولاً للنظر في فكرة التطور التكيفي - التطور مدفوعًا بالانتقاء الطبيعي - وقام أيضًا بدراسة النباتات والحيوانات المستأنسة للتوصل إلى استنتاجاته. في UW-Madison ، يقود أستاذ علم الوراثة شون كارول دراسات التطور التكيفي.

في تطور الذرة ، أدى تغيير طفيف في الحمض النووي إلى تغيير كبير في الشكل ، وتسبب تغيير وظيفة بروتين واحد يتحكم في تصرفات الجينات في التأثير الدراماتيكي.

يقول دويبلي: "عندما كنت في المدرسة العليا ، لم يكن من الممكن فعل شيء مثل هذا". "لم نكن نعرف حتى أن الجين كان وحدة محددة من الناحية التشغيلية والتي تصرفت بطرق معينة على المستوى الجزيئي ، والآن يمكننا. العثور على تلك الجينات التي تتحكم في الاختلافات في الأنواع. على مدى السنوات الخمسين الماضية ، اكتسبنا القدرة على الإجابة على الأسئلة البيولوجية والتغييرات بطرق عميقة لم أكن أتخيلها في ذلك الوقت ".


دمقرطة البروتيوميات

تمر البروتيوميات ، دراسة البروتينات ، بتحول كبير مشابه لما حدث لعلم الجينوم منذ حوالي 15 إلى 20 عامًا. على الرغم من أن الباحثين كانوا يدرسون البروتينات لعقود من الزمان ، إلا أن التقنيات كانت متخلفة كثيرًا عما هو متاح في علم الجينوم.

"منذ حوالي 15 إلى 20 عامًا ، أصبحت التقنيات الجينومية قوية بشكل لا يصدق وأصبحت ديمقراطية بشكل عميق بحيث يمكن لأي شخص استخدامها. ولكن على الجانب الآخر من السياج ، كانت الأشياء لا تزال تمثل تحديًا للبروتيوميات وتتطلب خبرة متخصصة للغاية. تقنيات دراسة البروتينات المستخدمة أن تكون محدودة للغاية "، كما يقول باتيل.

طور Nautilus تقنية جديدة يمكن أن تمكن من قياس البروتين بالكامل ، وهو أمر لم يكن الباحثون قادرين على فعله من قبل. يريد Nautilus أيضًا أن تكون التكنولوجيا سهلة الاستخدام ومتاحة لأي شخص في المجتمع البيولوجي وليس فقط المتخصصين أو الخبراء الذين كان لديهم إمكانية الوصول في الماضي.

يقول ماليك: "ما نراه الآن هو تقارب العديد من الأساليب الجديدة التي تتجمع معًا وتجعل من الممكن القيام بالبروتيوميات على نطاق وإخراج وسرعة وحساسية لم تكن ممكنة من قبل". باستخدام التعلم الآلي ، يعمل فريق Nautilus على التعرف بسرعة على جميع البروتينات في البروتين دفعة واحدة بدلاً من التعرف ببطء على البروتينات واحدة تلو الأخرى. بشكل حاسم ، لا يستخدم الفريق التعلم الآلي بعد أن يجمعوا جميع بياناتهم - بل يستخدمونه كجزء متكامل في منصة الفحص الخاصة بشركة Nautilus.

الانتقال مشابه لما رأيناه يحدث في الفضاء الجينومي قبل عقدين من الزمن مع ظهور تسلسل الجيل التالي. كان العلماء يقومون بعلم الوراثة والتسلسل لفترة طويلة ، ولكن كانت هناك لحظة تحفيزية حيث تغير كل شيء بسبب ظهور تقنيات جديدة.

تخلق دراسة البروتين فرصًا لفهم أعمق لجسم الإنسان والأمراض. كما أنه يجعل العثور على المؤشرات الحيوية المناسبة لاكتشاف المشكلات الصحية أو الأمراض أمرًا ممكنًا ، لذا فإن تطوير الأدوية يكون أسرع وأكثر فعالية.

شكرا لك لانا باندويم لمزيد من البحث والتقرير في هذه المقالة. أنا مؤسس SynBioBeta ، وبعض الشركات التي أكتب عنها هي من رعاة مؤتمر SynBioBeta و ملخص أسبوعي.

بعد عام من الاجتماعات الرقمية ، نجلب المجتمع الرائد في مجال البيولوجيا التركيبية. [+] المبتكرون والمستثمرون والمهندسون ورجال الأعمال والعلماء وقادة الفكر وصناع السياسات والأكاديميون معًا لإعادة البناء بشكل أفضل باستخدام علم الأحياء!


شاهد الفيديو: توقعات العراف الأعور المغربي فضيحة كبرى لإسرائيل وكارثة عربية وخطر على رئيس predictions 2022 (شهر فبراير 2023).