ه‍.ش. ۱۳۹۴ فروردین ۱۳, پنجشنبه

٦ گام مهم تاریخ ژنتیک

از: پژمان نوروزی

ژنتیک

٦ گام مهم تاریخ ژنتیک



٦ گام مهم تاریخ ژنتیک

بالاخره از این اعجوبه پیغام‌رسان بین نسلی عکس گرفته شد. این عضو کوچک و حیاتی همه موجودات زنده که شکل، اندازه، پیچیدگی و ترکیب موجودات زنده اعم از گیاه و حیوان را مشخص می‌سازد تاریخچه هیجان‌انگیزی دارد و سال‌ها بود که از دید دوربین‌های دانشمندان، خودش را پنهان می‌کرد.

ما این‌جا نمی‌خواهیم درباره چگونگی عکاسی از کلید حیات صحبت کنیم، بلکه می‌خواهیم نشان دهیم بشر چه راه طولانی و سختی را برای رمزگشایی از کوچک‌ترین حافظه اعجاب‌آور سیاره زمین و بلکه کل جهان طی کرده است. زمانی نه چندان دور به محض این که بیماری پیدا می‌شد که در راه درمانش سختی و دشواری‌ای پیش می‌آمد، بسیاری (از جمله پزشکان) آن بیماری را به اعصاب و روان نسبت می‌دادند و واژه ریشه عصبی دارد، رواج یافت.

این واژه را از زبان عامی تا متخصص می‌شنیدیم، اما آرام آرام این جمله آن‌چنان رواج یافت که دیگر استفاده از آن نشان بی‌اطلاعی و بی‌اعتمادی بود... باید برای این لحظات واژه و جمله دیگری می‌یافتیم و یافته شد: مشکل ارثیه... ژنتیکی است...! استفاده از این مورد خیلی علمی‌تر دیده می‌شود، ژن‌ها لبه‌های دانش هستند.

هنوز کلی بحث‌های علمی درباره ژن وجود دارد که باید روی آن‌ها مطالعه شود، هر روز در رادیو و تلویزیون و جراید (علمی و عمومی) سخنی درباره این حیطه دانش شنیده می‌شود... پس به‌راحتی می‌توانیم خودمان را دانش‌نگر ( نه دانشمند) جا بزنیم و از آن مهم‌تر آن‌قدر در این راه نادانسته وجود دارد که می‌توان بسیاری از نابلدی‌ها و خامی‌ها را در پس آن پنهان کرد.

از این داستان‌های پرسوز و گداز و گاه عوام‌فریبانه که بگذریم، واقعا بحث ژن و ژنتیک حیطه مدرنی از علوم روز دنیاست. همین چند روز پیش بود که در سایت‌های خبری و کمی پیشترش در سایت‌های اخبار علمی، اعلام نشر نخستین تصویر از ساختار مارپیچ دوگانه دی‌ان‌ای (DNA) برای دانشجویان زیست‌شناسی و دانش‌گران رشته‌های مختلف علمی موجی از لذت و شادی به بار آورد.

ژن، در حقیقت نوعی رمز است، رمزهایی که همه ساختارهای حیاتی را در خود جای می‌دهد، رمزهایی که به مراکز حیاتی ما اجازه می‌دهد، بداند که چه بوده و داشته‌های خود را با کمترین تغییر (البته در برخی موارد با تغییرات فراوان) از یک نسل به نسل دیگر منتقل کند. مثلاً این که یک موجود (فرقی ندارد گل باشد یا انسان) رنگ یکی از اندام‌هایش (مثلاً کلاله‌اش یا چشمش) چه باشد، این رنگ را ژن‌هایش تعیین می‌کند. همیشه هم این‌قدر سرراست نیست. گاهی ژن‌های متعددی یک خصیصه موجود زنده را کنترل می‌کند و گاهی یک خصیصه فقط تحت امر ژن‌ها نیستند، بلکه شرایط محیطی هم بر آن‌ها اثر گذار بوده و در یک فرآیند پیچیده آن خصیصه را بروز می‌دهد. این که بسیاری از ژن‌ها اصلاً فعالیت واضحی ندارند و به نظر اصلاً بود و نبودشان مهم نیست؛ ژن‌های خاموش...آن‌ها از اسرار مهم زیست‌شناسی هستند.

می‌دانید این ژن‌ها چگونه کار خود را به انجام می‌رسانند؟ درست است که آن‌ها کارهای مهمی را انجام می‌دهند، اما این ژن‌ها به تنهایی و بدون همکاری بهت‌آور اندام‌واره‌ها و ساختارهای ریز درون سلولی تقریباً هیچ کاره‌اند.

علاوه بر این ژن‌ها بدون پروتئین‌ها هم کاری از پیش نمی‌برند. آن‌ها برای این که بتوانند کاری از پیش ببرند فرمان‌های درون سلولی را به کمک پروتئین‌ها دریافت می‌کنند و فعالیت‌های خود را (تنظیم‌ها و فرامین به دیگر بخش‌ها و...) به کمک پروتئین‌ها انجام می‌دهند. این پروتئین‌ها گاهی به شکل هورمون و گاهی به شکل آنزیم فعالیت می‌کنند، اما شناخت ژن‌ها و کارکردشان و حتی اصول توارث هم، هم‌چون هر علم دیگری داری مسیر تکاملی پرپیچ و خمی بوده است. در ابتدا اصلاً ماده وراثت و ژنتیک شناخته شده نبود، اما شیوه‌های وراثتی را بسیاری از باستانیان هم می‌دانستند. مثلاً آن‌ها به تجربه دریافته بودند که مثلاً اگر گیاه الف را با گیاه ب پیوند دهند، میوه‌های درشت‌تری می‌دهد، اما اگر همان گیاه الف را با گیاه ج پیوند دهند، میوه‌ها ریزتر، ولی آبدارتر می‌شوند. این اصول نخستین ژنتیک بوده است؛ اصولی که آرام آرام در طول تاریخ تکمیل شده، اصول ریاضی به مفاهیم آن وارد شد و در نهایت به کشف ماده وراثتی منجر شد و یکی از نقاط عطف در تاریخ علم بشری را رقم زد. نهایت اوج این فعالیت‌ها را ترسیم نقشه ژنتیکی انسان می‌دانند. اما حتی اگر این‌گونه هم نباشد، شناخت ریشه‌ها و مسیر تکاملی این علم می‌تواند سرمشقی برای پیشرفت در سایر علوم باشد؛ سرمشقی که همه بشر به آن نیاز دارند و ما که علاقه‌مند به پیشرفتیم، بیشتر از دیگران.


ترسیم نقشه انسان

با گشوده شدن کتاب دانسته‌های ما درباره DNA، دانشمندان به شناخت همه اسرار ژنوم (مخزن ژنی یک موجود زنده) روی آوردند. سال ۱۹۷۷میلادی دانشمندان توانستند یک ژنوم کامل را شناسایی کنند. آن‌ها در این فعالیت پژوهشی، ژنوم باکتریوفاژ ساده‌ای به‌نام Phi X 174 را به شکل کامل ترسیم کردند. سال ۱۹۹۰ میلادی آن‌ها به‌سوی هدف بزرگ‌تری گام برداشتند. آن‌ها ژنوم انسان را می‌خواستند و به آن دست یافتند. در این پروژه سیزده ساله، مجموعه فعالیت‌های بین‌المللی‌ای شکل گرفت که تعیین توالی همه ژن‌های انسان هدف نهایی آن بود. این پروژه غول‌آسا سال ۲۰۰۱ به نتیجه رسید.

در انتهای این پروژه معلوم شد یک انسان ۲۳۰۰ ژن کدکننده پروتئین دارد که فقط 5،١ درصد کل ژنوم اوست. باقی ژن‌ها یا اصلاً پروتئینی را کد نمی‌کنند یا قطعات بزرگی از ژن‌ها هستند که پروتئین‌های دیگر را تنظیم می‌کنند.


به دردنخورهای دیروز، کارآمدهای امروز

امروزه پروژه‌های متعددی وجود دارد که نگاهی دقیق‌تر به ژن‌های به دردنخور انداخته است. ژن‌های به دردنخور اصطلاحی است که برای ژن‌هایی که پروتئین را کد نمی‌کنند (نمی‌سازند) استفاده می‌شود. تا تاریخ این نوشته (دی ۱۳۹۱) بیش از ۳۷ مقاله وجود دارد که نشان می‌دهد ۸۰ درصد ژن‌های انسان، ژن‌های فعالی هستند که اصلاً پروتئینی نمی‌سازند (پروتئین را کد نمی‌کنند) بلکه آن‌ها نقش تنظیم‌کننده دیگر ژن‌ها و فعالیت‌های سلولی را دارند.


کروموزم‌ها همه کاره‌اند

کارکردن روی تعیین فنوتیپ‌ها (بروز رویدادهای ژنتیکی یا به عبارت ساده‌تر نمود ظاهری ژنتیک) روی نخود فرنگی‌ها که مندل آغاز کرده بود، به‌زودی منجر به فعالیت‌های تازه‌تری شد. در ۱۸۶۹ میلادی، پزشک سوئیسی یوهان فردریش میشر نخستین دانشمندی شد که توانست اسید نوکلئیک (مهم‌ترین ماده سازنده DNA) را جداسازی کند. طی دهه‌های پیش رو فعالیت‌ها به عمیق‌تر شدن دانش ما در عمق سلول و هسته سلول منجر شد، آن‌چنان که کروموزم‌ها کشف شدند، فرآیند میتوز و میوز (دو نوع روش تقسیم سلولی) شناخته شد و دانایی ما درباره رویدادهای درون هسته سلول کامل‌تر شد، اما در نخستین سال‌های قرن بیستم یعنی سال ۱۹۰۳ میلادی، والتر ساتتون، دانشمند ژن‌شناس در حالی که روی کروموزم‌های ملخ کار می‌کرد به کشفیات مهمی درباره کروموزم رسید. او توانست نقش کروموزم‌ها را در وراثت و انتقال اطلاعات ژنتیکی پدر و مادر به فرزند روشن کند. جالب است که تئودور بوری، دانشمند ژن‌شناس دیگری از آلمان هم مستقلاً به همین نتایج رسید. نتایج تحقیقات این دو در سال‌های ۱۹۰۲ و ۱۹۰۳ با عنوان کروموزم‌ها در وراثت در بولتن بیولوژی منتشر شد.


ژن‌ها، فرمانده فعالیت‌های سلول!

با تعیین رابطه کروموزم‌ها و وراثت، ژنتیک به اسرار تازه‌ای درباره ژنوم (مخزن ژن‌های یک موجود زنده) دست یافته بود و زمان حرکت به عمق بود.

سال ۱۹۴۱ میلادی جورج بیدل و ادوارد تاتوم نقش ژن‌ها در هدایت سوخت‌وساز درون سلولی را مشخص کرده و در مقاله‌ای منتشر کردند. آن‌ها نشان دادند که ژن‌ها رمزهایی برای تولید پروتئین هستند.

آن‌ها به‌واسطه همین مقاله جایزه نوبل ۱۹۵۸ را در فیزیولوژی (پزشکی) از آن خود کردند.


ژنتیک مدرن شروع می‌کند

درک این که برخی از بیماری‌ها از یک نسل به نسل دیگر منتقل می‌شود چیز تازه‌ای نبود، از دوران ایران باستان چنین پدیده‌ای شناخته شده بود و در متون پزشکی باستانی هم آمده بود. در متون باستانی از هسته برای توصیف آنچه که این بیماری‌ها را نسل به نسل منتقل می‌کند نام برده شده. تا قرن‌ها شیوه این انتقال بین نسلی نامکشوف مانده بود تا این که سال ۱۸۶۶ میلادی، گرگوری مندل توانست به شکل نظام‌مند این انتقال بین نسلی (وراثت) را توصیف کند. با این کار او پایه‌گذار ژنتیک آماری شد.


راز حیات شکل گرفت

اکنون دانشمندان می‌دانستند که DNA مولکولی است که دانایی ژنتیک یک موجود را حمل می‌کند، اما چگونگی این کار هنوز معلوم نشده بود. از آن مهم‌تر این که حتی ساختار این مولکول هم تعیین نشده بود. قطعات این پازل در طول دهه ۴۰ از قرن بیستم کنار هم چیده شدند. سال ۱۹۵۰ اروین شارگاف توانست الگوی قرارگیری نوکلئوتیدها (بلوک‌های سازنده DNA) را تعیین کند. این نوکلئوتیدها با حروف، A، T، G و C شناخته می‌شوند.

شارگاف نخستین کسی بود که نشان دادتعداد نوکلئوتیدهای C و G همواره با هم برابر است و نوکلئوتیدهای A و T هم با هم برابرند. این کشف برای جیمز واتسون و فرانسیس کریک همچون جرقه استارتی بود که بتوانند ساختار DNA را تعیین کنند.

آن‌ها سال ۱۹۵۳ با ترکیب دانسته‌های شارگاف با مطالعات موریس ویلکینز، روزلاند فرانکلین و دیگر دانشمندان ساختار مارپیچی دو رشته‌ای DNA را پیشنهاد دادند و آن‌را با نام تعیین راز حیات معرفی کردند.


[] يادداشت‌ها




[] پی‌نوشت‌ها

پژمان نوروزی، ٦ گام مهم تاریخ ژنتیک، جام‌جم آنلاین: یکشنبه ٢٦ آذر ۱٣۹۱


[] جُستارهای وابسته




[] سرچشمه‌ها

وب‌سایت جام‌جم آنلاین