على مدار التاريخ، كان ضمان العمر المديد والحصول على الشباب الدائم محط اهتمام البشر، في الأساطير الإسكندنافية كانت "إدون" هي حارسة التفاح ومانحة الشباب الأبدي، أما في اليابان فهناك أسطورة "هابياكو بيكوني"، الراهبة البالغة من العمر 800 عام، والتي ظلت شابة طوال عمرها بعد أكل لحم حورية البحر عن طريق الخطأ.
نجد كذلك أن الفكرة نفسها كانت هاجسا لدى أكبر المفكرين والفلاسفة والروائيين طوال تاريخنا، وبالطبع منذ ظهور الطب المعاصر كانت الهواجس نفسها حاضرة بقوة، إلا أن دراسة صدرت قبل أيام في دورية "سيل (Cell)" المرموقة تأخذ هذه الفكرة إلى منطقة جديدة متفردة حقا، في هذه الدراسة استعادت فئران عجوزة كانت عمياء بصرها، وأصبحت أدمغتها أذكى وأكثر شبابا، وبنت أجسادها أنسجة عضلية وكلى أكثر صحة!
بل هناك ما هو أغرب، حيث تمكن ديفيد سينكلير، أستاذ علم الوراثة في معهد بلافاتنيك بكلية الطب بجامعة هارفارد، ورفاقه في تجاربهم من تسريع معدلات الشيخوخة في الفئران بحيث تصل إلى عمر الشيخوخة بعد أسابيع قليلة من ميلادها! لكن الأهم من ذلك كله هي الفرضية التي ابتكرها سينكلير قبل أكثر من عقد من الزمن، والتي سوف تُعَد، إن تأكدت، بمثابة ثورة في علم الشيخوخة.
ما الشيخوخة أصلا؟
تقليديا، استندت النظريات التي تشرح الشيخوخة إلى فكرة واحدة أساسية، نحن نشيخ ببساطة لأن حمضنا النووي يتلف مع الزمن. الحمض النووي هو ببساطة شفرات الحياة التي ترثها عن أبويك. تخيل جسمك كفيلم سينما معروض على الشاشة، هذا الفيلم بالأصل يتكون من شريط طويل، مشفرة عليه المشاهد، هنا يلتقي البطل بحبيبته لأول مرة، وهنا يعترف لها بحبه، وفي موضع ثالث على الشريط تتركه لأحزانه وحيدا.
خلايانا البشرية كذلك تحتوي على شريط طوله متران من الوحدات الكيميائية الممثلة للحمض النووي، كل مجموعة من تلك الوحدات تمثل جينا، هنا جين يعبّر عن لون شعرك، وهنا جين آخر يعبر عن لون عينيك، وهناك جين يعبر عن طول عظامك… إلخ، وصولا إلى أدق التشكلات الجزيئية والتفاعلات الكيميائية في أجسامنا.
مع الزمن يختبر هذا الشريط الطويل من المعلومات مجموعة من الطفرات، عادة ما تكون هذه الطفرات غير مفيدة وتسمح بتلف تدريجي للحمض النووي، لو أن أحد الأفلام التي تحبها كان محملا على أسطوانة مدمجة، فإن كثرة الاستخدام والتعرض للظروف الجوية وطبيعة مادة الأسطوانة نفسها تدفعها مع الزمن لتصبح أقل جودة، ستعمل ببطء، وستتأخر ردة فعلها، ومن حين لآخر قد تتوقف أو تتعطل بعض المشاهد، وفي مرحلة ما سوف تتوقف عن العمل تماما. كذلك حمضنا النووي، يتلف مع الزمن، وبالتبعية تتلف وظائف الخلايا، وفي مرحلة ما يتوقف كل شيء، ونموت.
غير أن سينكلير يرى أن هذه الفرضية خاطئة تماما، ليست المعلومات المحملة على حمضنا النووي هي ما يتلف (وبالتبعية فهذا خطأ من شبه المستحيل إصلاحه)، بل شيء آخر. يعيدنا ذلك إلى الحمض النووي مرة أخرى، فكما أسلفنا، هو طويل جدا مقارنة بحجم الخلية الصغير جدا، يكفيك أن تعرف أن كل سنتيمتر مربع من جلدك يحتوي على 100 ألف خلية، كيف يمكن وضع كل هذا الشريط داخل هذه المساحة الضيقة جدا؟
علامات على الطريق
بسبب طول الحمض النووي خاصتنا، فإنه يلتف حول بروتينات تدعى "الهستونات"، بنفس الطريقة التي تلف بها الخيط على إحدى البكرات، تتجمع تلك الهستونات في كتل أكبر تسمى الكروموسومات.
كانت مشكلة العلماء دائما هي التساؤل عن سبب تنوع أشكال خلايا الجسم، فهناك تقريبا 200 نوع من الخلايا متنوعة التشريح والوظائف، بينما نمتلك الحمض النووي نفسه في كل خلية. كيف إذن يعرف الحمض النووي الخاص بكل خلية منها أنه يريد صنع تلك الخلية تحديدا وليست الأخرى؟ كيف يعرف أننا نريد "كبدا" هنا و"رئة" هناك و"مثانة" هنالك؟
يرتبط ذلك بما نسميه التعبير الجيني "Gene Expression"، وهو ببساطة عملية تحويل تلك المعلومات المحملة على الحمض النووي لبروتينات ثم خلايا فعلية تكوّن أجسامنا. لكن ذلك يتم بشكل انتقائي، عبر مجموعة من العلامات (Tags) الكيميائية التي يمكن لها أن ترتبط بالحمض النووي لتفعيل أو تثبيط جين ما على حساب الآخر.
فحينما نود مثلا صناعة "كبد"، فإن تركيز تلك العلامات الكيميائية المسؤولة عن تفعيل القطع من الحمض النووي التي تصنع خلايا كبدية سوف يكون كبيرا في تلك الخلايا تحديدا التي يفترض أن تصنع كبدا، فَتَحَت تلك العلامات الكيميائية بابا لعلم جديد ندعوه علم ما فوق الجينات أو علم التَّخَلُّق (Epigenetics)، وهو يدرس تأثيرات تلك العلامات الكيميائية على جيناتنا.
يشبه تأثير تلك العلامات الكيميائية المختلفة على الحمض النووي نفسه أن تكتب الجملة نفسها بعلامات ترقيم مختلفة. تشتهر على وسائل التواصل الاجتماعي قصة تقول إن قاضيا قضى على رجل بالإعدام، فأرسله للشرطة مع لافتة على رقبته مكتوب عليها: "العفو عنه مستحيل. ينقل إلى السجن ويعدم"، لكن الرجل في الطريق للشرطة تمكن بطريقة ما من تغيير علامات الترقيم في الجملة فأصبحت: "العفو عنه. مستحيل ينقل إلى السجن ويعدم".
الشيخوخة.. فرضية للمعلومات
لكن هناك مشكلات بالفعل تواجه فرضية الشيخوخة عبر تراكم الطفرات، منها مثلا أن معدل الطفرات في حالة الشيخوخة قد يكون أقل في بعض الأحيان، كما أنه لا يوجد تناسب طردي واضح بين الأعراض المرضية للشيخوخة ومعدلات الطفرات داخل الجسد. هنا تظهر فرضية سينكلير التي يؤكدها بدراسته الأحدث (وأعماله السابقة كذلك)، فالمحتوى الجيني الخاص بنا، هذا الكتاب الذي يحوي شفرات عمل كل خلايانا، لا يتغير، يظل كما هو، ولكن ما يختل مع الزمن هي تلك العلامات الكيميائية.
هنا تحديدا تظهر إمكانية جديدة تماما تختلف مع فرضية الشيخوخة بسبب الطفرات، لأن تلك العلامات الكيميائية يسهل التعامل معها. في تلك النقطة يمكن أن ننظر إلى الأمر من زاوية مختلفة، وهي رؤية معلوماتية مستمدة من فكرة ابتكرها "كلود شانون" الرياضياتي الأميركي، وأحد أهم مؤسسي نظرية المعلومات في الثلاثينيات من القرن الماضي، حيث كان شانون مُهتمّا بالفوضى الحادثة أثناء نقل الرسائل الراديوية من منطقة لأخرى، لأن تلك الرسائل لا تصل إلى مكانها في كل مرة ويؤثر ذلك على التواصل بين السفن والطائرات وخاصة في نطاق عسكري.
استجابة لتلك المشكلة، وضع صديقنا منظومة تحكُم التواصل بين "المُرسِل" و"المستقبِل" بإضافة عامل وسيط هو "المُلاحظ (Observer)"، الذي يراقب الإشارة ويحصل على نسخة منها، ويعيد إرسالها إن لم تصل للمستقبِل. حاليا، فإن البروتوكول الذي يدير الإنترنت كله يعتمد على تلك المنظومة، وهذا هو السبب في أنك أصلا تقرأ هذا الكلام الآن (ما نعرفه حاليا باسم "تي سي بي/آي بي (TCP/IP)").
يسأل سينكلير وفريقه سؤال شانون نفسه: إذا كانت هناك إشارة سليمة في طفولتنا، لكنها مع الزمن تلفت فتسببت في الشيخوخة، هل يمكن أن توجد في أجسامنا نسخة احتياطية منها ما زالت تحتوي على المعلومات الأساسية من العلامات الكيميائية التي ترتبط بالحمض النووي؟
إجابة الرجل أنها موجودة، ويمكن استعادتها، هنا يضرب سينكلير مثالا: إذا كانت نسخة "الويندوز" الخاصة بك تالفة، فإن ذلك لن يدفعك للرعب مثل أن يكون هناك عطل في معالج الحاسوب أو ذاكرات الوصول العشوائي (الرامات) أو القرص الصلب، لأنه يمكن لك في أي وقت تشغيل النسخة الاحتياطية وإعادة الويندوز لحالته الأولى، في هذه المقاربة يكون الخطأ في نسخة الويندوز هو خطأ فوق جيني، أما الخطأ في جهاز الحاسوب نفسه فهو خطأ جيني، لحسن الحظ فإن الشيخوخة، وفقا لسينكلير، ليست تلفا في الأخير، بل في الأول.
نجد كذلك أن الفكرة نفسها كانت هاجسا لدى أكبر المفكرين والفلاسفة والروائيين طوال تاريخنا، وبالطبع منذ ظهور الطب المعاصر كانت الهواجس نفسها حاضرة بقوة، إلا أن دراسة صدرت قبل أيام في دورية "سيل (Cell)" المرموقة تأخذ هذه الفكرة إلى منطقة جديدة متفردة حقا، في هذه الدراسة استعادت فئران عجوزة كانت عمياء بصرها، وأصبحت أدمغتها أذكى وأكثر شبابا، وبنت أجسادها أنسجة عضلية وكلى أكثر صحة!
بل هناك ما هو أغرب، حيث تمكن ديفيد سينكلير، أستاذ علم الوراثة في معهد بلافاتنيك بكلية الطب بجامعة هارفارد، ورفاقه في تجاربهم من تسريع معدلات الشيخوخة في الفئران بحيث تصل إلى عمر الشيخوخة بعد أسابيع قليلة من ميلادها! لكن الأهم من ذلك كله هي الفرضية التي ابتكرها سينكلير قبل أكثر من عقد من الزمن، والتي سوف تُعَد، إن تأكدت، بمثابة ثورة في علم الشيخوخة.
ما الشيخوخة أصلا؟
تقليديا، استندت النظريات التي تشرح الشيخوخة إلى فكرة واحدة أساسية، نحن نشيخ ببساطة لأن حمضنا النووي يتلف مع الزمن. الحمض النووي هو ببساطة شفرات الحياة التي ترثها عن أبويك. تخيل جسمك كفيلم سينما معروض على الشاشة، هذا الفيلم بالأصل يتكون من شريط طويل، مشفرة عليه المشاهد، هنا يلتقي البطل بحبيبته لأول مرة، وهنا يعترف لها بحبه، وفي موضع ثالث على الشريط تتركه لأحزانه وحيدا.
خلايانا البشرية كذلك تحتوي على شريط طوله متران من الوحدات الكيميائية الممثلة للحمض النووي، كل مجموعة من تلك الوحدات تمثل جينا، هنا جين يعبّر عن لون شعرك، وهنا جين آخر يعبر عن لون عينيك، وهناك جين يعبر عن طول عظامك… إلخ، وصولا إلى أدق التشكلات الجزيئية والتفاعلات الكيميائية في أجسامنا.
مع الزمن يختبر هذا الشريط الطويل من المعلومات مجموعة من الطفرات، عادة ما تكون هذه الطفرات غير مفيدة وتسمح بتلف تدريجي للحمض النووي، لو أن أحد الأفلام التي تحبها كان محملا على أسطوانة مدمجة، فإن كثرة الاستخدام والتعرض للظروف الجوية وطبيعة مادة الأسطوانة نفسها تدفعها مع الزمن لتصبح أقل جودة، ستعمل ببطء، وستتأخر ردة فعلها، ومن حين لآخر قد تتوقف أو تتعطل بعض المشاهد، وفي مرحلة ما سوف تتوقف عن العمل تماما. كذلك حمضنا النووي، يتلف مع الزمن، وبالتبعية تتلف وظائف الخلايا، وفي مرحلة ما يتوقف كل شيء، ونموت.
غير أن سينكلير يرى أن هذه الفرضية خاطئة تماما، ليست المعلومات المحملة على حمضنا النووي هي ما يتلف (وبالتبعية فهذا خطأ من شبه المستحيل إصلاحه)، بل شيء آخر. يعيدنا ذلك إلى الحمض النووي مرة أخرى، فكما أسلفنا، هو طويل جدا مقارنة بحجم الخلية الصغير جدا، يكفيك أن تعرف أن كل سنتيمتر مربع من جلدك يحتوي على 100 ألف خلية، كيف يمكن وضع كل هذا الشريط داخل هذه المساحة الضيقة جدا؟
علامات على الطريق
بسبب طول الحمض النووي خاصتنا، فإنه يلتف حول بروتينات تدعى "الهستونات"، بنفس الطريقة التي تلف بها الخيط على إحدى البكرات، تتجمع تلك الهستونات في كتل أكبر تسمى الكروموسومات.
كانت مشكلة العلماء دائما هي التساؤل عن سبب تنوع أشكال خلايا الجسم، فهناك تقريبا 200 نوع من الخلايا متنوعة التشريح والوظائف، بينما نمتلك الحمض النووي نفسه في كل خلية. كيف إذن يعرف الحمض النووي الخاص بكل خلية منها أنه يريد صنع تلك الخلية تحديدا وليست الأخرى؟ كيف يعرف أننا نريد "كبدا" هنا و"رئة" هناك و"مثانة" هنالك؟
يرتبط ذلك بما نسميه التعبير الجيني "Gene Expression"، وهو ببساطة عملية تحويل تلك المعلومات المحملة على الحمض النووي لبروتينات ثم خلايا فعلية تكوّن أجسامنا. لكن ذلك يتم بشكل انتقائي، عبر مجموعة من العلامات (Tags) الكيميائية التي يمكن لها أن ترتبط بالحمض النووي لتفعيل أو تثبيط جين ما على حساب الآخر.
فحينما نود مثلا صناعة "كبد"، فإن تركيز تلك العلامات الكيميائية المسؤولة عن تفعيل القطع من الحمض النووي التي تصنع خلايا كبدية سوف يكون كبيرا في تلك الخلايا تحديدا التي يفترض أن تصنع كبدا، فَتَحَت تلك العلامات الكيميائية بابا لعلم جديد ندعوه علم ما فوق الجينات أو علم التَّخَلُّق (Epigenetics)، وهو يدرس تأثيرات تلك العلامات الكيميائية على جيناتنا.
يشبه تأثير تلك العلامات الكيميائية المختلفة على الحمض النووي نفسه أن تكتب الجملة نفسها بعلامات ترقيم مختلفة. تشتهر على وسائل التواصل الاجتماعي قصة تقول إن قاضيا قضى على رجل بالإعدام، فأرسله للشرطة مع لافتة على رقبته مكتوب عليها: "العفو عنه مستحيل. ينقل إلى السجن ويعدم"، لكن الرجل في الطريق للشرطة تمكن بطريقة ما من تغيير علامات الترقيم في الجملة فأصبحت: "العفو عنه. مستحيل ينقل إلى السجن ويعدم".
الشيخوخة.. فرضية للمعلومات
لكن هناك مشكلات بالفعل تواجه فرضية الشيخوخة عبر تراكم الطفرات، منها مثلا أن معدل الطفرات في حالة الشيخوخة قد يكون أقل في بعض الأحيان، كما أنه لا يوجد تناسب طردي واضح بين الأعراض المرضية للشيخوخة ومعدلات الطفرات داخل الجسد. هنا تظهر فرضية سينكلير التي يؤكدها بدراسته الأحدث (وأعماله السابقة كذلك)، فالمحتوى الجيني الخاص بنا، هذا الكتاب الذي يحوي شفرات عمل كل خلايانا، لا يتغير، يظل كما هو، ولكن ما يختل مع الزمن هي تلك العلامات الكيميائية.
هنا تحديدا تظهر إمكانية جديدة تماما تختلف مع فرضية الشيخوخة بسبب الطفرات، لأن تلك العلامات الكيميائية يسهل التعامل معها. في تلك النقطة يمكن أن ننظر إلى الأمر من زاوية مختلفة، وهي رؤية معلوماتية مستمدة من فكرة ابتكرها "كلود شانون" الرياضياتي الأميركي، وأحد أهم مؤسسي نظرية المعلومات في الثلاثينيات من القرن الماضي، حيث كان شانون مُهتمّا بالفوضى الحادثة أثناء نقل الرسائل الراديوية من منطقة لأخرى، لأن تلك الرسائل لا تصل إلى مكانها في كل مرة ويؤثر ذلك على التواصل بين السفن والطائرات وخاصة في نطاق عسكري.
استجابة لتلك المشكلة، وضع صديقنا منظومة تحكُم التواصل بين "المُرسِل" و"المستقبِل" بإضافة عامل وسيط هو "المُلاحظ (Observer)"، الذي يراقب الإشارة ويحصل على نسخة منها، ويعيد إرسالها إن لم تصل للمستقبِل. حاليا، فإن البروتوكول الذي يدير الإنترنت كله يعتمد على تلك المنظومة، وهذا هو السبب في أنك أصلا تقرأ هذا الكلام الآن (ما نعرفه حاليا باسم "تي سي بي/آي بي (TCP/IP)").
يسأل سينكلير وفريقه سؤال شانون نفسه: إذا كانت هناك إشارة سليمة في طفولتنا، لكنها مع الزمن تلفت فتسببت في الشيخوخة، هل يمكن أن توجد في أجسامنا نسخة احتياطية منها ما زالت تحتوي على المعلومات الأساسية من العلامات الكيميائية التي ترتبط بالحمض النووي؟
إجابة الرجل أنها موجودة، ويمكن استعادتها، هنا يضرب سينكلير مثالا: إذا كانت نسخة "الويندوز" الخاصة بك تالفة، فإن ذلك لن يدفعك للرعب مثل أن يكون هناك عطل في معالج الحاسوب أو ذاكرات الوصول العشوائي (الرامات) أو القرص الصلب، لأنه يمكن لك في أي وقت تشغيل النسخة الاحتياطية وإعادة الويندوز لحالته الأولى، في هذه المقاربة يكون الخطأ في نسخة الويندوز هو خطأ فوق جيني، أما الخطأ في جهاز الحاسوب نفسه فهو خطأ جيني، لحسن الحظ فإن الشيخوخة، وفقا لسينكلير، ليست تلفا في الأخير، بل في الأول.