تويت
بنية الـ«DNA»
الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين أو الـ«DNA» هو جزيء يحتوي على التعليمات التي تحتاجها الخلية العضوية الحية لتتطور وتعيش وتتكاثر. توجد هذه التعليمات داخل كل خلية ، ويتوارثها الأبناء من الآباء. يتكون الـ«DNA» من جزيئات تدعى نكليوتيدات. تحتوي كل نكليوتيدة على مجموعة فوسفات ومجموعة سكرية و قاعدة نيتروجينية. توجد أربعة أنماط للقواعد النيتروجينية، هي الأدينين (A) والثايمين (T) والغوانين (G) والسيتوزين (C). يُحدد ترتيب هذه الأسس وفق تعليمات الـ«DNA» أو الرمز الجيني. يحتوي الـ«DNA» البشري على ما يقارب 3 مليون قاعدة، وأكثر من 99% من هذه القواعد متماثلة بين جميع البشر، وفقًا للمكتبة الوطنية الأمريكية للطب (NLM).
وكما يُستخدم ترتيب الحروف في الأبجدية لصياغة الكلمات، يُستخدم أيضًا ترتيب القواعد النيتروجينية في تسلسل الـ«DNA» في تكوين الجينات، والتي تُترجم بلغة الخلية إلى تعليمات لصنع البروتينات. يترجم نمط آخر من الأحماض النووية هو الحمض النووي الريبوزي أو الـ«RNA» المعلومات الوراثية من الـ«DNA» إلى بروتينات.
ترتبط النكليوتيدات ببعضها لتشكل طاقين طويلين يلتفان حول بعضهما ويكونا (الحلزون المزدوج – double helix). بالإمكان تخيل بنية الحلزون المزدوج على شكل سلم، إذ تمثل مجموعات السكر والفوسفات القوائم الجانبية، بينما تشكل القواعد النيتروجينية الدرجات. تتقابل القواعد النيتروجينية بين طاقي الحمض النووي إذ تقابل الأدنين قاعدة الثايمين، بينما تقابل الغوانين قاعدة السيتوزين.
تُعد جزيئات الـ«DNA» طويلة جدًا، للحد الذي قد لا تسعه الخلية دون خضوعها –أي جزيئات الـ«DNA»- للطي اللازم، إذ تنطوي جزيئات الـ«DNA» على نفسها بشدة لتكون الكروموزومات. يحتوي كل كروموزوم على جزيء DNA واحد. يمتلك البشر 23 زوجًا من الكروموزومات توجد ضمن نواة الخلية.
اكتشاف الـ«DNA»
لاحظ عالم الكيمياء الحيوية الألماني فريدريك ميشر الـ«DNA» لأول مرة عام 1869. لكن وعلى مدى سنوات عديدة، لم يدرك العلماء أهمية هذا الجزيء. وظل الأمر على حاله حتى عام 1953 حين اكتشف كل من جيمس واتسون وفرانسيس كريك وموريس ويلكينز وروزاليند فرانكلين بنية الـ«DNA» (الحلزون المزدوج) وأدركوا حينها أنه قد يحمل معلومات بيولوجية.
نال واتسون وكريك وويلكينز جائزة نوبل في الطب عام 1962 «لاكتشافاتهم فيما يخص البنية الجزيئية للأحماض النووية وأهميتها في نقل المعلومات في المادة الحية». الجائزة لم تشمل فرانكلين بالرغم من كون عملها متمم للدراسة.
تسلسل الـ«DNA»
تسلسل الـ«DNA» هي تقنية تمكن الباحثين من تحديد ترتيب القواعد في متسلسلة الـ«DNA». يمكن استخدام هذه التقنية في تحديد تسلسل القواعد في الجينات والكروموزومات أو الجينوم بالكامل. أكمل الباحثون عام 2002 أول تسلسل كامل للجينوم البشري، وفقًا لتقرير المعهد القومي لبحوث الجينوم البشري.
اختبارات الـ«DNA»
يحتوي الـ«DNA» لدى البشر على معلومات تتعلق بميراثهم، بإمكانها أن تكشف في بعض الأحيان عن إمكانية إصابتهم بأمراض معينة. تُستخدم اختبارات الـ«DNA» أو الاختبارات الجينية للعديد من الأسباب منها تشخيص الاضطرابات الجينية ولتحديد إمكانية حمل الشخص لطفرة جينية قد تنتقل إلى الأبناء ولاختبار ما إذا كان لدى الشخص إمكانية الإصابة باضطراب جيني. وعلى غرار ذلك، من المعلوم دور الطفرات في الجينتين BRCA1 وBRCA2 في زيادة خطر الإصابة بسرطان الثدي والمبيض، وعن طريق تحليل هذه الجينات بالاختبار الجيني يمكن الكشف عما إذا كان يمتلك الفرد هذه الطفرات.
يمكن لنتائج الاختبار الجيني أن يكون لها آثار على صحة الشخص، وغالبًا تُقدم هذه الاختبارات إلى جانب الاستشارات الوراثية لمساعدة الأفراد على فهم نتائج وعواقب هذا الاختبار. تتوفر حاليًا العديد من أدوات الاختبار الجيني المنزلية، لكن بعضها لا يُعول عليه. بالإضافة إلى ذلك، تفيد أخبار NBC أنه يجب على الأشخاص أن يكونوا حذرين عند استخدام هذه الأدوات إذ يقتضي الاختبار بشكل أساسي تسليم الرمز الجيني للشخص إلى شخص غريب آخر.
دراسة جديدة على الـ«DNA»
أدت دراسة الـ«DNA» إلى بعض النتائج المهمة والمثيرة في الأعوام القليلة الماضية. على سبيل المثال، وُجد في دراسة نشرت عام 2017 في جريدة العلوم أن الأخطاء العشوائية في الـ«DNA» وليس العوامل المتعلقة بالوراثة أو البيئة، تُعد السبب في ثلثي الطفرات المسببة للسرطان في الخلية. برز في عام 2017 إنجاز آخر يتمثل في أول تسلسل للـ«DNA» لمومياء مصرية.
يقول ستيفان سكيفلز رئيس مجموعة الوراثة السكانية في معهد ماكس بلانك لعلوم التاريخ البشري بجينا في ألمانيا: «إننا متحمسون لكوننا أول من قام بوضع بيانات جينوم مومياء مصرية قديمة». نشرت النتائج في مايو 2017 في جريدة «Nature Communication». وثقت أفلام من فيديوهات قصيرة بيانات عن جزيئات الـ«DNA» في الجراثيم عام 2017، إذ استُخدم الـ«DNA» كشيفرة لكل بكسل من الفيلم. نُشرت النتائج في إصدار شهر يوليو عام 2017 لمجلة «Nature».
يقول سيث شيبمان الكاتب المساعد للدراسة وطالب الدراسات العليا في كلية الطب بجامعة هارفارد في بوسطن: «لا يكمن الهدف في تخزين فيديوهات عن الجراثيم، وإنما في الرغبة بجعل الخلايا مؤرخة بحد ذاتها، إذ أننا نتخيل نظام ذاكرة بيولوجي أصغر وأكثر مهارة من تقنيات اليوم، والذي سيتتبع العديد من الأحداث عفويًا مع مرور الوقت».
الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين أو الـ«DNA» هو جزيء يحتوي على التعليمات التي تحتاجها الخلية العضوية الحية لتتطور وتعيش وتتكاثر. توجد هذه التعليمات داخل كل خلية ، ويتوارثها الأبناء من الآباء. يتكون الـ«DNA» من جزيئات تدعى نكليوتيدات. تحتوي كل نكليوتيدة على مجموعة فوسفات ومجموعة سكرية و قاعدة نيتروجينية. توجد أربعة أنماط للقواعد النيتروجينية، هي الأدينين (A) والثايمين (T) والغوانين (G) والسيتوزين (C). يُحدد ترتيب هذه الأسس وفق تعليمات الـ«DNA» أو الرمز الجيني. يحتوي الـ«DNA» البشري على ما يقارب 3 مليون قاعدة، وأكثر من 99% من هذه القواعد متماثلة بين جميع البشر، وفقًا للمكتبة الوطنية الأمريكية للطب (NLM).
وكما يُستخدم ترتيب الحروف في الأبجدية لصياغة الكلمات، يُستخدم أيضًا ترتيب القواعد النيتروجينية في تسلسل الـ«DNA» في تكوين الجينات، والتي تُترجم بلغة الخلية إلى تعليمات لصنع البروتينات. يترجم نمط آخر من الأحماض النووية هو الحمض النووي الريبوزي أو الـ«RNA» المعلومات الوراثية من الـ«DNA» إلى بروتينات.
ترتبط النكليوتيدات ببعضها لتشكل طاقين طويلين يلتفان حول بعضهما ويكونا (الحلزون المزدوج – double helix). بالإمكان تخيل بنية الحلزون المزدوج على شكل سلم، إذ تمثل مجموعات السكر والفوسفات القوائم الجانبية، بينما تشكل القواعد النيتروجينية الدرجات. تتقابل القواعد النيتروجينية بين طاقي الحمض النووي إذ تقابل الأدنين قاعدة الثايمين، بينما تقابل الغوانين قاعدة السيتوزين.
تُعد جزيئات الـ«DNA» طويلة جدًا، للحد الذي قد لا تسعه الخلية دون خضوعها –أي جزيئات الـ«DNA»- للطي اللازم، إذ تنطوي جزيئات الـ«DNA» على نفسها بشدة لتكون الكروموزومات. يحتوي كل كروموزوم على جزيء DNA واحد. يمتلك البشر 23 زوجًا من الكروموزومات توجد ضمن نواة الخلية.
اكتشاف الـ«DNA»
لاحظ عالم الكيمياء الحيوية الألماني فريدريك ميشر الـ«DNA» لأول مرة عام 1869. لكن وعلى مدى سنوات عديدة، لم يدرك العلماء أهمية هذا الجزيء. وظل الأمر على حاله حتى عام 1953 حين اكتشف كل من جيمس واتسون وفرانسيس كريك وموريس ويلكينز وروزاليند فرانكلين بنية الـ«DNA» (الحلزون المزدوج) وأدركوا حينها أنه قد يحمل معلومات بيولوجية.
نال واتسون وكريك وويلكينز جائزة نوبل في الطب عام 1962 «لاكتشافاتهم فيما يخص البنية الجزيئية للأحماض النووية وأهميتها في نقل المعلومات في المادة الحية». الجائزة لم تشمل فرانكلين بالرغم من كون عملها متمم للدراسة.
تسلسل الـ«DNA»
تسلسل الـ«DNA» هي تقنية تمكن الباحثين من تحديد ترتيب القواعد في متسلسلة الـ«DNA». يمكن استخدام هذه التقنية في تحديد تسلسل القواعد في الجينات والكروموزومات أو الجينوم بالكامل. أكمل الباحثون عام 2002 أول تسلسل كامل للجينوم البشري، وفقًا لتقرير المعهد القومي لبحوث الجينوم البشري.
اختبارات الـ«DNA»
يحتوي الـ«DNA» لدى البشر على معلومات تتعلق بميراثهم، بإمكانها أن تكشف في بعض الأحيان عن إمكانية إصابتهم بأمراض معينة. تُستخدم اختبارات الـ«DNA» أو الاختبارات الجينية للعديد من الأسباب منها تشخيص الاضطرابات الجينية ولتحديد إمكانية حمل الشخص لطفرة جينية قد تنتقل إلى الأبناء ولاختبار ما إذا كان لدى الشخص إمكانية الإصابة باضطراب جيني. وعلى غرار ذلك، من المعلوم دور الطفرات في الجينتين BRCA1 وBRCA2 في زيادة خطر الإصابة بسرطان الثدي والمبيض، وعن طريق تحليل هذه الجينات بالاختبار الجيني يمكن الكشف عما إذا كان يمتلك الفرد هذه الطفرات.
يمكن لنتائج الاختبار الجيني أن يكون لها آثار على صحة الشخص، وغالبًا تُقدم هذه الاختبارات إلى جانب الاستشارات الوراثية لمساعدة الأفراد على فهم نتائج وعواقب هذا الاختبار. تتوفر حاليًا العديد من أدوات الاختبار الجيني المنزلية، لكن بعضها لا يُعول عليه. بالإضافة إلى ذلك، تفيد أخبار NBC أنه يجب على الأشخاص أن يكونوا حذرين عند استخدام هذه الأدوات إذ يقتضي الاختبار بشكل أساسي تسليم الرمز الجيني للشخص إلى شخص غريب آخر.
دراسة جديدة على الـ«DNA»
أدت دراسة الـ«DNA» إلى بعض النتائج المهمة والمثيرة في الأعوام القليلة الماضية. على سبيل المثال، وُجد في دراسة نشرت عام 2017 في جريدة العلوم أن الأخطاء العشوائية في الـ«DNA» وليس العوامل المتعلقة بالوراثة أو البيئة، تُعد السبب في ثلثي الطفرات المسببة للسرطان في الخلية. برز في عام 2017 إنجاز آخر يتمثل في أول تسلسل للـ«DNA» لمومياء مصرية.
يقول ستيفان سكيفلز رئيس مجموعة الوراثة السكانية في معهد ماكس بلانك لعلوم التاريخ البشري بجينا في ألمانيا: «إننا متحمسون لكوننا أول من قام بوضع بيانات جينوم مومياء مصرية قديمة». نشرت النتائج في مايو 2017 في جريدة «Nature Communication». وثقت أفلام من فيديوهات قصيرة بيانات عن جزيئات الـ«DNA» في الجراثيم عام 2017، إذ استُخدم الـ«DNA» كشيفرة لكل بكسل من الفيلم. نُشرت النتائج في إصدار شهر يوليو عام 2017 لمجلة «Nature».
يقول سيث شيبمان الكاتب المساعد للدراسة وطالب الدراسات العليا في كلية الطب بجامعة هارفارد في بوسطن: «لا يكمن الهدف في تخزين فيديوهات عن الجراثيم، وإنما في الرغبة بجعل الخلايا مؤرخة بحد ذاتها، إذ أننا نتخيل نظام ذاكرة بيولوجي أصغر وأكثر مهارة من تقنيات اليوم، والذي سيتتبع العديد من الأحداث عفويًا مع مرور الوقت».