بعد النعجة دوللي يأتي الفأر دوجي، الذي يجيد التذكر والتعلم من نوعه

وأيضا لماذا تتخلف إسرائيل في مجال الهندسة الوراثية

بقلم تسفي ناعور
سبح دوجي في المياه العكرة بحثًا عن سطح ليجلس عليه. فكر، فقط لا تسبح، فأنا أكره السباحة، وأسرع إلى السطح البارز، ليجد طريقه إليه بمساعدة اللوحات الموجودة على جدران المختبر الأربعة.
دوجي ليس فأرًا عاديًا: إنه فأر خارق، ولم يعد نجم قصة الغلاف للمجلة الأسبوعية. "وبفضل مهاراته الجديدة، وجد السطح في متاهة موريس المائية (ذاكرة) اختبار للجرذان والفئران) أسرع من أقرانه. كما اجتاز اختبارات الذاكرة والتعلم الأخرى بنجاح كبير.

وباستخدام أساليب معدلة وراثيا - إدخال جين اصطناعي في بويضة مخصبة - قام جو تسيان وزملاؤه من جامعة برينستون (مع باحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في ماساتشوستس وجامعة واشنطن في سانت لويس) بإنشاء سلالة جديدة من الفئران. يُطلق عليهم اسم Doogie، وتعاني أدمغتهم من الإفراط في التعبير عن جين NR2B المرتبط بالتعلم والذاكرة. هذا الجين هو جزء من مستقبل في الدماغ يسمى NMDA، وهو قادر على ربط الناقل العصبي الغلوتامات به. بأعجوبة، تأخذ الطبيعة الغلوتامات من الأحماض الأمينية (الأحماض الأمينية هي اللبنات الأساسية التي تُبنى فيها البروتينات) وتعينه دورًا مختلفًا تمامًا - ليكون بمثابة ناقل عصبي في الدماغ. ويعتقد الباحثون أن الآلية الجزيئية المسؤولة عن تكوين الذاكرة يتم بوساطة نظام الغلوتامات.

عندما تم اختبار دوجي في المتاهة المائية التي تحمل اسم موريس، والتي تم وضعه فيها مرارًا وتكرارًا، فمن المحتمل أنه استخدم اللوحات المختلفة الموجودة على جدران الغرفة ليتعلم ويتذكر الطريق إلى السطح. في كل مرة يتم وضع هو وأصدقائه، أو أقرانه الذين لم يحصلوا على الجين الإضافي، في المتاهة، يمكنهم تحسين وقت وصولهم إلى السطح بناءً على خبرتهم السابقة؛ ولذلك، يعد اختبار موريس مقياسًا ممتازًا للذاكرة والتعلم.

إريك كيندال، الحائز على جائزة وولف، والذي درس آليات الذاكرة في قوقعة الأذن Aplysia لسنوات عديدة، ساهم بشكل كبير في فهم الأساس الجزيئي للذاكرة. وبما أنه تم التعرف على جميع الخلايا العصبية في جسم القوقعة، تمكن كيندال وزملاؤه من اكتشاف آليات الذاكرة ونسخها إلى حيوانات أكثر تعقيدًا مثل الفأر والجرذ. والأمر المثير في نتائج أبحاث كيندال وزملائه هو أنه تبين أن آلية الذاكرة تشبه آلية عمل العديد من الهرمونات في الجسم؛ على سبيل المثال، هرمون الإباضة (LH) الموجود في المبيض. آليات الاتصال داخل الخلايا هذه مشتركة بين جميع الكائنات الحية ويمكن أن تسبب نفس الإشارة الإباضة في المبيض والذاكرة في الدماغ. لكن الأول يتم تنشيطه بواسطة هرمون التبويض LH والثاني بواسطة الناقل العصبي الغلوتامات.

يؤثر نظام الاتصال داخل الخلايا على النشاط الكهربائي للخلايا العصبية في منطقة من الدماغ تسمى الحصين، ويقوم التسجيل الكهربائي للخلايا بإنشاء الذاكرة قصيرة المدى. ويستمر نفس نظام الاتصال داخل الخلايا المسؤول عن النشاط الكهربائي لخلايا الدماغ -الخلايا العصبية- في طريقه وينشط سلسلة من الجينات بطريقة تؤثر على بنية الخلايا العصبية وتخلق اتصالات جديدة بينها. إن إنشاء اتصالات جديدة بين الخلايا العصبية هو الأساس للذاكرة طويلة المدى ويتضمن تخليق البروتينات. وبما أنه تم حقن الكلب بكمية زائدة من نظام NMDA (مقارنة بما يتم التعبير عنه في دماغ الفأر العادي)، فإن قدرته على تنشيط كل من الذاكرة قصيرة المدى (نشاط كهربائي أكثر شمولاً) والذاكرة طويلة المدى (تغيير في تم تحسين بنية الخلايا العصبية.

عززت هذه الدراسة الرائعة التي أجراها تيسيان المبدأ القائل بأن التعلم والذاكرة يعتمدان على تعديلات في قوة المشابك العصبية بين الخلايا العصبية النشطة. إن خلايا الدماغ البشري (التي يبلغ عددها حوالي ألف مليار) غير متصلة ببعضها البعض وبالتالي لا يمكن أن يمر تيار كهربائي بينها؛ ويتوقف عند الفضاء بين الخلايا المعروف باسم المشبك. أولئك الذين ما زالوا قادرين على عبور المشبك العصبي هم الناقلات العصبية (النواقل العصبية بما في ذلك الغلوتامات): يعبرون الفجوة ويرتبطون بمستقبلات في خلية عصبية أخرى. على سبيل المثال، سوف ترتبط الغلوتامات بـ NMDA، الذي يتعرف عليها فقط، مثل مفتاح مناسب للقفل.

يكتب تيسيان وزملاؤه في مقالهم الذي نشر في مجلة «الطبيعة» (في 2 سبتمبر من العام الجاري)، أن نتائج أبحاثهم تشير إلى أنه «من الممكن التأثير على الذكاء والذاكرة في الثدييات باستخدام الطرق الجينية». وأضافوا أيضًا أن بحثهم "يضع الأساس لاستراتيجية تكنولوجية جديدة ستجعل من الممكن إنتاج حيوانات أخرى من عائلة الثدييات تتمتع بذكاء وذاكرة محسنة". أدت هذه التحديدات البعيدة المدى إلى حقيقة أن صورة الغلاف لمجلة "تايم" (في 13 سبتمبر/أيلول) أظهرت طفلاً جميلاً بديناً يلعب بلفائف من الحمض النووي (المادة الوراثية في الخلايا، والتي تصنع منها الجينات)، والعنوان كان: "جين معدل الذكاء."

هل اكتشف تيسيان الجين المسؤول عن معدل الذكاء؟ الجواب بالطبع سلبي، لكن في البداية أصبح من الواضح أنه من الممكن تحسين الذاكرة والتعلم لدى الثدييات بالطرق الوراثية. وعلى النقيض من الازدواجية الجينية للنعجة دوللي، يقوم علماء علوم الحياة هنا بإنشاء حيوان محور وراثيا تم إدخال جين أجنبي فيه، أو جين مماثل لجينه الخاص فقط بكمية أكبر. يتم إنتاج الجين في المختبر وإدخاله في البويضة المخصبة التي تمتصه في جينومها. بعد إدخال البويضة المخصبة إلى أنثى حامل (بديلة)، تولد ذرية يحمل بعضها الجين الاصطناعي وتسمى هذه الحيوانات المعدلة وراثيا.

لا يمكن إجراء هذا النوع من الأبحاث إلا على حيوانات المختبر: مباشرة في نهاية التجربة، يمكن للمرء فحص الدماغ وتحديد التغييرات التي حدثت في شدة التعبير الجيني والنشاط الكهربائي. إن الخبرات المتراكمة في علوم الحياة والأبحاث الطبية تظهر بوضوح أنه من الممكن استخلاص استنتاجات صحيحة من التجارب على حيوانات المختبر حول ما يحدث في الدماغ البشري. وإلا لما كان لدينا حبوب منع الحمل والأسبرين والبروزاك اليوم. ولهذا السبب كتب تيسيان وزملاؤه أن أبحاثهم تذهب إلى حد استخلاص استنتاجات ذات صلة بالبشر.

وقد أثار ذكر حرف IQ) I) في المقال الكثير من الانتقادات - كما حدث عقب كتاب الصحفيين تشارلز موراي وريتشارد هيرنشتاين "منحنى الجرس" والذي زُعم فيه أن هناك علاقة بين العرق والجنس. معدل الذكاء. اليوم، يعتقد معظم الباحثين أن هناك علاقة بين معدل الذكاء والوراثة وأن النجاح في اختبارات الذكاء، كما هو الحال في الاختبارات الأخرى، يرتبط بالقدرة على إدراك الإمكانات الكامنة في الجينات.

يعاني الكثيرون من مشكلة النسيان في سن الشيخوخة ومرض الزهايمر الذي يضعف الذاكرة بشكل كبير. ويعتبر فهم العمليات الأساسية للذاكرة إنجازا كبيرا، لأنه يؤدي إلى تطوير أدوية جديدة ويحمل إمكانية العلاج الجيني في المستقبل. وباستخدام أساليب الهندسة الوراثية، سيكون من الممكن، على سبيل المثال، إنتاج بويضة بشرية مخصبة تم إدخال جين NR2B فيها لتحسين الذاكرة، وترك البويضة تتطور في حاضنة لبضعة أيام حتى تظهر خلايا الدماغ الأولية - وإدخالها. لهم في أدمغة مرضى الزهايمر. إلا أن سبل استغلال هذه الثورة في علوم الحياة ستتطلب اتخاذ قرارات أخلاقية صعبة.

وفي الوقت نفسه، يتم تعزيز الحقائق المعروفة بشكل بديهي من خلال بحث تيسيان. نحن نتقدم في السن منذ لحظة ولادتنا، وتقل سعة الذاكرة مع النضج الجنسي. إن ظهور الهرمونات الجنسية - الستيرويدات والبروجستيرون والإستروجين عند الأنثى والتستوستيرون عند الذكر - ينضجنا جنسيًا ولكنه يمثل بداية شيخوخة الذاكرة؛ ثمن باهظ لمتع الحياة. كما أنها تضرنا مرة أخرى في مرحلة البلوغ: حيث يسبب هرمون التستوستيرون سرطان البروستاتا وسرطان الثدي الناتج عن هرمون الاستروجين. وأخيرًا، كنوع من الإيماءة، تعود الهرمونات الجنسية وتدعم ما تبقى من الذاكرة بل وتحافظ عليها: والآن يفكرون في استخدامها، وخاصة هرمون الاستروجين، لعلاج مرض الزهايمر. ولذلك لا ينبغي أن نستغرب ازدهار أساليب تدريس اللغات (من أصعب المهام على ذاكرة الإنسان) التي تدعو إلى تعليمها من سن الثانية وعدم الانتظار حتى سن التاسعة: وفق هذا دراسة أجريت على الفئران ودراسات أخرى على البشر، فإن ذاكرة المولود الجديد في تراجع بالفعل (يعيش الجرذ ما يصل إلى حوالي ثلاث سنوات وتبدأ ذاكرته في التدهور من سن 40-30 يومًا).

هل صحيح أن اليوم قريب حيث سيكون من الممكن غرس جينات الحكمة أو الجمال أو الشجاعة وبالتالي ممارسة لعبة الله؟ حسناً، لقد أصبحت التكنولوجيا على الأبواب، ولكن المشاكل الأخلاقية التي تنشأ بالتزامن مع التقدم السريع في مشروع الجينوم البشري صعبة وتتطلب تفكيراً عميقاً والقدرة على اتخاذ القرار بشأن الأولويات.
لماذا لم يولد دوجي في إسرائيل؟
دوجي ليس إسرائيليا، لأنه لا يوجد علم عظيم في إسرائيل. ويبلغ الإنفاق الحكومي على الأبحاث للفرد 74 دولارًا في الدنمارك، و59 في اليابان، و58 في الولايات المتحدة، و0.4 دولار فقط في إسرائيل. لذلك لن يكون من المستغرب أن تتراجع إسرائيل إلى المركز الرابع عشر في التصنيف العالمي للأبحاث بالنسبة لعدد السكان في مجال علم الأحياء وإلى المركز السادس عشر في البحث الطبي.

عندما يرى بلد ما أن الثورة في علوم الحياة على الأبواب ويستثمر موارده في التكنولوجيا الحيوية، تنشأ شركات التكنولوجيا الحيوية مثل أمجين وجينينتيك وغيرها (في الولايات المتحدة)، التي تباع منتجاتها بمليار دولار سنويا سنويا. منتج. ويبلغ إجمالي الاستثمار في البحث والتطوير في إسرائيل حوالي 70 مليون دولار سنويا. لدى إسرائيل نحو عشرة آلاف عالم (النسبة الأكبر في العالم بالنسبة لعدد السكان)، فتبين أنها تستثمر نحو 7,000 دولار لكل عالم. إن مجرد الاستعانة بخدمات عامل مختبر ماهر يتكلف ما بين 30 إلى 60 دولار سنويًا، وتتراوح تكلفة مشروع مثل دوجي من مليون إلى مليوني دولار.

يجب على دولة إسرائيل أن تقرر أن علوم الحياة (الكيمياء الحيوية، التكنولوجيا الحيوية والعلوم الطبية) هي هدف وطني، كما فعلت اليابان. إن الثورة في علوم الحياة هي قطار الفرص التالي (قطار الاتصالات وأجهزة الكمبيوتر قد غادر منذ فترة طويلة). ليس لديها وجبات مجانية وليس لديها أماكن للوقوف. تم تحديد مقاعدها وبيعت التذاكر. ومن المناسب أن يأتي أصحاب القرار إليه في وقت لاحق، بل ويطالبون دول الجوار بالانضمام؛ سيكون من الأسهل تسوية النزاعات حول الأرض والدم والدين والماء في الدرجة الأولى من هذا القطار.

المؤلف أستاذ الكيمياء الحيوية في جامعة تل أبيب

{ظهر في صحيفة هآرتس بتاريخ 24/12/1999{

* كان موقع المعرفة حتى عام 2002 جزءًا من بوابة IOL التابعة لمجموعة هآرتس