الرجل الذي حول حياتنا إلى معلومة

 في يوليو 2004، توفي فرانسيس كريك، العالم الذي اكتشف بنية الحمض النووي. وقد اتُهم بسرقة الاكتشاف من عالم آخر، لكن شريكه في الاكتشاف ادعى أنه في ذلك الوقت كانت مادة القراءة الوحيدة لديهم هي مجلة الموضة "فوغ". 

16.8.2004

بواسطة: مايكل روزنبرغ

(نشر في "جلوب" بتاريخ 5-4 أغسطس 2004، ومنشور على موقع العالم بإذن المؤلف)

الرابط المباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/rosenberg004.html

توفي يوم الخميس الماضي فرانسيس كريك، العالم البريطاني الذي فك رموز بنية الحمض النووي، وهي المادة التي تخزن جميع المعلومات الوراثية للكائن الحي، عن عمر يناهز 88 عاما. يعد اكتشاف بنية الحمض النووي أحد أهم الإنجازات العلمية في الألفية الأخيرة. ومن الواضح أن تطبيقات هذا الاكتشاف ستظهر خلال مئات السنين القادمة في علم الهندسة الوراثية. يجسد اكتشاف الحمض النووي حبكة رائعة تحتوي على جميع عناصر رواية بوليسية مليئة بالمنعطفات غير المتوقعة.

في عام 1866، نشر راهب من بوهيميا يُدعى جورج مندل قوانين الوراثة. ألمح مندل، الذي أجرى تجارب التهجين على شتلات البازلاء، إلى "وحدات الوراثة" التي تنتقل من جيل إلى جيل، ولكن في ذلك الوقت لم يكن هناك شيء معروف عن تلك "الوحدات": لا طبيعتها، ولا تكوينها، ولا موقعها في الكائنات الحية. جسم. في الواقع، كان عمل مندل غير معروف تقريبًا للمجتمع العلمي حتى نهاية القرن التاسع عشر. وكان واضحاً للباحثين أن المعلومات الوراثية يجب أن تحملها مادة معينة موجودة في الكائن الحي. منذ اكتشاف المواد التي يتكون منها الجسم الحي، كان المرشح الطبيعي ليكون حاملًا للحمل الوراثي هو البروتين. وذلك لأن المادة التي تحمل هذا الكم الهائل من المعلومات يجب أن تكون مادة معقدة. يبدو البروتين مناسبًا لهذه المهمة لأنه عبارة عن سلسلة كيميائية ذات أطوال متغيرة تتكون من 19 نوعًا من الوحدات الفرعية (الأحماض الأمينية) مرتبة في أشكال مختلفة.

في عام 1928، اكتشف الباحث فريدريك جريفيث مادة "ناقلة للخاصية" تحول البكتيريا غير الضارة إلى بكتيريا قاتلة مسببة للالتهاب الرئوي. إلا أن غريفيث لم يتمكن من فك تركيبة تلك المادة. وفي عام 1943، أجرى الباحث جيمس أفيري تجربة متابعة أظهر فيها أن "المادة الوراثية" لجريفيث هي الحمض النووي - وهي مادة بسيطة نسبيا توجد في نواة الخلية الحية وتتكون من سلسلة من فقط أربعة أنواع من الوحدات الفرعية (النيوكليوتيدات) - A وC وT و-G. لا يزال استنتاج أفيري مثيرًا للجدل، حيث وجد العلماء صعوبة في قبول حقيقة أن مادة بسيطة مثل الحمض النووي قادرة على حمل مجموعة من السمات الوراثية على ظهرها. تم اكتشاف الحمض النووي نفسه في عام 1869 من قبل باحث يُدعى يوهان ميشر، عندما تمكن من عزله عن القيح الذي تم جمعه من الضمادات الجراحية. اكتشف ميشر أن الحمض النووي يحتوي على الفوسفور لكن عمله لم يجذب الاهتمام العلمي. لقد استغرق العلم حوالي 75 عامًا للإشارة إلى العلاقة المدهشة بين هذا الحمض النووي و"المادة الوراثية" التي كانوا يبحثون عن هويتها، وما زال هذا الارتباط موضع شك. فقط في عام 1952 قبل المجتمع العلمي دون أدنى شك أن الحمض النووي DNA يحمل العبء الجيني. يأتي ذلك بعد تجربة أجراها ألفريد هيرشي ومارثا تشيس، حيث قاموا بتمييز الفسفور في الحمض النووي لفيروس معين باستخدام نظائر مشعة (نوع من "الصباغة" التي تسمح بالتعرف على الهوية من خلال امتصاص الإشعاع المشع النموذجي). وأثبتت التجربة بأوضح صورة أن المادة الوراثية التي تحمل شيفرة الحياة هي الحمض النووي DNA وليس البروتين.

في هذه المرحلة، أصبح من الواضح للباحثين أن دور الحمض النووي أساسي في كل ما يتعلق بأصل الحياة. الحمض النووي هو المادة التي تخزن بداخله جميع المعلومات اللازمة لخلية واحدة مخصبة من الذبابة لتتطور إلى ذبابة وخلية واحدة مخصبة من الإنسان لتتطور في النهاية إلى إنسان. وفي نفس الوقت الذي تم فيه حل لغز هوية المادة الوراثية، بدأ السباق في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي بحل اللغز المذهل التالي: "كيف يتمكن الحمض النووي من تخزين هذه الكمية الهائلة من المعلومات؟"

يتكون الحمض النووي من إجمالي أربعة أنواع من الوحدات الفرعية البسيطة، وبالتالي يجب أن يكمن سر الحمض النووي في بنية فريدة تمكن من تخزين ونقل المعلومات الوراثية. اكتشف باحث يُدعى إروين تشارجاف عام 1949 أن هناك دائمًا تطابقًا بين عدد الوحدات الفرعية A وT وبين C وG. وعلق تشارجاف قائلاً إن هذا "اتجاه ملحوظ، لكنه ربما غير مهم". وفي الوقت نفسه، انضمت باحثة تدعى روزاليند فرانكلين إلى مهمة اكتشاف بنية الحمض النووي باستخدام الأشعة السينية لجزيء الحمض النووي، وفي الأشعة السينية الخاصة بها يظهر شكل X واضح يشير بالفعل إلى بنية الحلزون.
كانت فرانكلين وشريكها البحثي موريس ويلكنز قريبين جدًا من اكتشاف البنية الحلزونية المزدوجة للحمض النووي، بل واقترحاها كأحد الاحتمالات.

عند هذه النقطة، دخل فرانسيس كريك وشريكه الأمريكي جيمس واتسون إلى الصورة، وهما زوجان من الطلاب الشباب الخجولين والمتحمسين الذين درسوا في كلية كينجز في كامبريدج. ويقال أنهم كانوا يقضون وقتًا أطول في حانة "الحنشير" المقابلة للكلية مقارنة بالمختبرات. تقول أسطورة أخرى أن بنية الحلزون المزدوج اكتشفها واتسون وكريك عندما كانا جالسين على طاولتهما المعتادة في حانة "إيجل"، وبلطفهما مع البيرة الإنجليزية الفاخرة، لعبا بالمناديل الورقية ولفوها في الحلزون. ما هو معروف هو أن إحدى صور الأشعة السينية لروزاليند فرانكلين تم نقلها إلى واتسون دون علمها من قبل شريكها ويليكينز، الذي كان على خلاف معها واتهمها بعدم مشاركة النتائج التي توصلت إليها معه. من جانبه، ادعى واتسون ذات مرة أن مادة القراءة الوحيدة التي اعتاد هو وكريك قراءتها في ذلك الوقت كانت مجلة "فوغ". على ما يبدو، قام واتسون وكريك بدمج مظهر الأشعة السينية من الأشعة السينية لروزاليند فرانكلين مع نتائج تشارجاف، وخلصا إلى أن الحمض النووي له بنية حلزونية مزدوجة تظهر فيها الوحدات الفرعية الأربع كأزواج ثابتة: A مقابل T، وC مقابل G هذا الهيكل الفريد، هو ما يتيح نقل المعلومات الوراثية، لأنه إذا كان أحد جوانب الملف، على سبيل المثال، AATACGAG، فيجب أن يكون الجانب الآخر TTATGCTC. وهكذا، من خلال قطع الجزيء إلى النصف وإكمال كل نصف، سيتم إنشاء نسخ طبق الأصل من الجزيء الأصلي. نشر واتسون وكريك اختراعاتهما في أبريل 1953 في مجلة "الطبيعة" وفي عام 1962 حصلا على جائزة نوبل لذلك. توفيت روزاليند فرانكلين عام 1958 بمرض السرطان (ربما بسبب تعرضها للأشعة السينية)، وبالتالي حرمتها من مشاركة الشهرة العالمية التي فاز بها واتسون وكريك.