تقوم الأبجدية الجينية بإجراء فحص التكافؤ مثل الكود المحوسب. وذلك بحسب دراسة نشرت في 18 سبتمبر في مجلة Nature
اختار الانتقاء الطبيعي الأسس الكيميائية للمعلومات الوراثية، وذلك أساسًا لأنها أفضل المواد المتاحة لضمان القراءة والنسخ الصحيحين للمعلومات الوراثية.
اكتشف دونال ماكدونيل من كلية ترينيتي في دبلن أن رمز الحمض النووي يشبه رمز المطابقة الذي تستخدمه أنظمة المعلومات المحوسبة لتقليل فرصة ارتكاب الأخطاء.
تتم قراءة المعلومات الوراثية المخزنة في الحمض النووي باستمرار وتكرارها داخل الخلايا الحية وتقوم ببناء جزيئات بروتينية جديدة للقيام ببعض أنشطة الخلية. يتم أيضًا نسخ هذه المعلومات إلى مجموعة جديدة من الحمض النووي عندما تنقسم الخلية.
قد يكون تسلسل المعلومات الخاطئة أو المنسوخة بشكل خاطئ كارثيًا. الجينات المختلة تسبب الأمراض والعيوب. يمكن أن يكون للأخطاء في بعض الأحيان آثار إيجابية - فهي تخلق طفرات يمكن أن تدفع العملية التطورية - ولكن في كثير من الأحيان، تكون الأخطاء قاتلة.
وهكذا تستخدم الخلايا الآلات الجزيئية للتحقق من القراءة أو النسخ. وهذا يقلل من احتمالية حدوث الأخطاء، لكنه لا يمنعها تمامًا. وفقا لماكدونيل، هناك آلية أخرى للكشف عن الأخطاء - في كيمياء الحمض النووي نفسه.
يتكون الحلزون المزدوج للحمض النووي من شريطين مثنيين معًا ومرتبطين بروابط هيدروجينية. تسمى اللبنات الأساسية الأربعة لكل حلزون النيوكليوتيدات. وأسمائها هي الأدينين والثايمين والسيتوزين والجوانين، وتعرف بالحرف الأول من كل منها A وC وT وG.
هذه القواعد الأربع لا تصطف بشكل عشوائي ولكن A تلتصق بـ T والعكس صحيح، وC تلتصق بـ G والعكس صحيح. يرتبط A بـ T من خلال رابطتين هيدروجينيتين ويرتبط C بـ G من خلال ثلاث روابط. عمليات الاقتران الأخرى ممكنة ولكنها تفسد الملف. تبحث إنزيمات تصحيح الأخطاء عن مثل هذه الأخطاء عندما يتضاعف الحمض النووي.
وهذه الظاهرة كانت معروفة حتى الآن بالطبع، لكن بحسب ماكدونيل، فإن معنى هذه الاقترانات هو في الواقع رمز لاكتشاف الأخطاء. تحتوي كل رابطة هيدروجينية على مكونين - مجموعات كيميائية تسمى الجهات المانحة والمستقبلات. إذا اعتبرنا الجهة المانحة 1 والمستقبل صفرًا، فإن C يشفر النمط 100 وG يرمز النمط 011.
بمعنى آخر، يمكن تمثيل كل نيوكليوتيد كسلسلة قصيرة من الرموز الثنائية مثل 1 و0 المستخدمة لتخزين المعلومات في أجهزة الكمبيوتر.
هناك مكون آخر لهذا الرمز. ينتمي A وG إلى فئة من الجزيئات تسمى البيورينات، في حين ينتمي T وC إلى بيريميدين. يشتمل كل زوج على فيورين واحد وبيريميدين واحد. إذا تعاملنا مع البيورين على أنه 0 والبيريميدين على أنه 1، فإن C يصبح 100,1 وG يصبح 011,0.
يقول ماكدونيل إنه عندما يتم تقديم الصورة بهذه الطريقة، فإن المجموعات المسموح بها من A وC وT وG تشير إلى ما يسميه علماء الكمبيوتر رمز التكافؤ. كل نيوكليوتيد لديه عدد متساو من 1، أي متساوي.
وهذا يسهل إمكانية تصحيح الأخطاء مثل تحديد موقع النيوكليوتيدات غير الطبيعية. إذا أدى خطأ إلى تغيير أي رقم في النوكليوتيدات، فإن تكافؤه يتغير من زوجي إلى فردي. النيوكليوتيدات غير المتزاوجة غير صحيحة بشكل واضح.
يقول دونيل إنه عندما نشأت الحياة من مكونات جزيئية بسيطة، كانت الضغوط الانتقائية تفضل بنية أبجدية متماثلة.
بمعنى آخر، فإن المعلومات الوراثية تشفر A وT وC وG وليس أنواعًا أخرى من البيورينات والبيريميدينات التي لا بد أن تتعايش معها في نفس البيئة ليس عن طريق الصدفة ولكن نتيجة لآلية كود الاقتران التي تميز هذه السلسلة من الجينات. لبنات البناء الجينية. مجموعات أخرى من جزيئات مماثلة من شأنها أن تنتج رموز تكافؤ أخرى، ولكن هناك أسباب كيميائية لعدم قدرة هذه المجموعات على العمل بشكل جيد.
* * * *
تم اكتشاف آلية إصلاح أخرى في المادة الوراثية
اليكس دورون، معاريف، 3/11/2002
اكتشف علماء إسرائيليون آلية داخل الخلايا وظيفتها تصحيح العيوب في المادة الوراثية، وفي الإنسان السليم تمنع هذه الآلية تكون الطفرات الجينية التي تؤدي إلى تطور الأمراض.
وأثبتت دراسة أجراها البروفيسور تسفي ليفنا، رئيس قسم الكيمياء البيولوجية في معهد وايزمان، وجود هذه الآلية الفريدة وذكرت أنه في كل يوم تتشكل المادة الوراثية في نواة الخلايا الحية، ومكونات الجسم البشري، يمتص ما لا يقل عن 20 ضربة من إشعاعات الشمس وملامسة المواد المختلفة . وقد تؤدي الإصابات إلى تعطيل ترتيب مكونات المادة الوراثية. بفضل آلية الإصلاح - يتم إصلاح الضرر بدقة كبيرة. وعندما يحدث خلل فيها - ينشأ خطر، وتظهر طفرة جينية تسبب مرضاً/اضطراباً.
حتى الآن، كان من المعروف وجود نوع واحد فقط من آليات الإصلاح. الآن اتضح أن هناك واحدًا آخر يعمل بالتزامن مع الأول - وفي مواقف معينة يحل مكانه.
البروفيسور بيرش: الآلية المكتشفة تعتمد على عملية تعرف باسم "التبرع بالمادة الوراثية". ويحدث بين شريطي الحلزون المزدوج في جزيئات الحمض النووي. عندما يحدث كسر في أحد الخيوط، ويتوقف عن العمل - تبدأ آلية الإصلاح الخلوي في العمل. تتم عملية الدعم والمساهمة المتبادلة بين الخيوط، حيث يكمل كل منها الآخر في حالة حدوث خطأ.
وتكمن أهمية البحث الذي نشرت تفاصيله في مجلة "Molecular Cell"، في أنه سيؤدي إلى تطوير "سلاح" جديد في مكافحة البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية، تتمتع هذه البكتيريا بالقدرة على التكاثر وراثيا. التغيير إلى الشكل المقاوم.
