يتكون جزيء الحمض النووي على شكل درج حلزوني يتكون من شريطين يلتفان حول بعضهما البعض ويتصلان ببعضهما البعض عن طريق الدرجات. يساهم كل خيط بنصف خطوة (نيوكليوتيد)، ويتحد النصفان معًا لتكوين خطوة كاملة
البروفيسور ديفيد مشمال. النموذج يتوافق مع الواقع
إن إخراج الأمور عن سياقها الطبيعي قد يؤدي إلى مفاجآت، فمثلاً ظهرت في الماضي أفكار تتعلق باستخدام المادة الوراثية (DNA) لأغراض الحوسبة، فضلاً عن أغراض صناعية أخرى. أدت بعض هذه الاحتمالات إلى دراسات ركزت على الخصائص الفيزيائية الفريدة لهذه المادة المعقدة. كما نعلم، فإن جزيء الحمض النووي يتكون من درج حلزوني يتكون من شريطين يلتفان حول بعضهما البعض ويتصلان ببعضهما بواسطة درجات. تساهم كل خيط بنصف خيط (نيوكليوتيد)، ويتحد النصفان معًا لتكوين خيط كامل (يتكون من اثنين من النيوكليوتيدات). إن القواعد الكيميائية التي ترتبط بموجبها النيوكليوتيدات ببعضها البعض هي في الواقع جوهر تفرد المادة الوراثية. يتكون كل نيوكليوتيد من سكر خماسي الكربون، وبقايا حمض الفوسفوريك، وقاعدة نيتروجينية. المكونان الأولان متماثلان في جميع أنواع النيوكليوتيدات، لكن القاعدة النيتروجينية تتغير، وهو المكون الذي يعطي النوكليوتيدات "هويتها". يوجد في الحمض النووي أربعة أنواع من القواعد النيتروجينية (الثايمين والسيتوزين والأدينين والجوانين)، والتي وفقًا لها يتم تمييز النيوكليوتيدات بالأحرف T وC وA وG. يتم دمج النيوكليوتيدات لتكوين خطوة في "سلم" الحمض النووي وفقًا لقواعد ثابتة: سوف يرتبط A وT دائمًا ببعضهما البعض، كما يرتبط كل من C وG دائمًا ببعضهما البعض.
وهذه الروابط الدائمة، التي تمنح المادة الوراثية قدرتها على إعادة إنتاج نفسها، لا تتميز بقدر كبير من طاقة الروابط، أي في ظل ظروف معينة (على سبيل المثال، عند تسخينها إلى درجة حرارة حوالي 70 درجة مئوية) قد يتم إلغاؤها، بحيث يبتعد النيوكليوتيدتان اللتان تشكلان الخطوة على المقياس الجزيئي عن بعضهما البعض، وينكسر السلم الجزيئي وينفصل الشريطان عن بعضهما البعض. في عملية الانفصال هذه، يتم تشكيل نوع من "الحلقات" في المادة الوراثية. لماذا تتشكل "الحلقات" في أماكن معينة في التسلسل الجيني؟ اكتشف العلماء الذين درسوا هذه الظاهرة الفيزيائية أن ذلك يرجع إلى عدم التكافؤ في قوة الروابط النيوكليوتيدية، وتبين أن الرابطة بين Al وT أضعف من الرابطة بين C وG. ونتيجة لذلك، فإن شريحة وراثية تحتوي على سيتم فتح المزيد من روابط AT بشكل أسرع وأكثر سهولة من الجزء الجيني الذي يحتوي على المزيد من روابط CG.
في الماضي، وقبل تطوير الأساليب المتقدمة لفك رموز التسلسل الجيني، كان الكثير من العلماء يأملون في استخدام الحسابات الإحصائية حول أماكن تشكل الحلقات في التسلسل الجيني، وذلك للحصول على معلومات حول تركيب التسلسل نفسه. وفيما بعد انتقل الاهتمام بهذه الظاهرة إلى مجال الفيزيائيين الذين يركزون على دراسة التحولات الطورية بمختلف أنواعها، وقد قام هؤلاء العلماء، ومن بينهم البروفيسور شنيور ليبسون من معهد وايزمان للعلوم، بفحص نماذج الحمض النووي التي تحتوي على نوع واحد فقط من الجينات. روابط النيوكليوتيدات، على سبيل المثال AT، وأظهرت أنه في هذه الحالة، يحدث انتقال الطور (بين البنية الطبيعية وظهور الحلقات) بشكل مستمر، مع زيادة حجم الحلقات تدريجيًا نحو نقطة الانتقال. إلا أن ملاحظات عمليات تكوين الحلقات في المادة الوراثية أظهرت أن الحلقات لا تنمو بشكل مستمر، وأن عملية انفصال الشريطين تحدث فجأة. بمعنى آخر، فشلت نماذج العلماء في وصف الواقع بشكل صحيح.
المعرفة العلمية في هذا المجال وقفت في هذا الوضع المحبط لأكثر من ثلاثين عاما، حتى وقت قريب طالب البحث ياريف كفاري من قسم فيزياء الأنظمة المعقدة في معهد وايزمان للعلوم، البروفيسور ديفيد موشمل، عميد كلية الفيزياء في المعهد، والبروفيسور لوكا فيليتي من جامعة نابولي في إيطاليا، الذين كانوا في المعهد، دخلوا الصورة كعالم زائر. ولاحظوا أن المشكلة الرئيسية في جميع النماذج النظرية المستخدمة حتى الآن لتحليل الظاهرة هي أن العلاج النظري سمح لحلقات الحمض النووي المتجاورة "بقطع" بعضها البعض. ومع ذلك، فإن مثل هذا الوضع "القطع" لا يحدث فعليًا في الطبيعة، لأن خيوط المادة الوراثية تتنافر مع بعضها البعض (التنافر الكهربائي).
بعد هذه الرؤية، بدأ علماء معهد وايزمان في دراسة الأشكال المحتملة التي يمكن أن تنظم بها حلقات الحمض النووي نفسها في الفضاء دون "قطع" نفسها، والحلقات المجاورة، والخيوط الجزيئية. ولحساب النظام المعقد للعلاقات المتبادلة المحتملة بين الحلقات المختلفة، استخدم الباحثون الفهم الرياضي الذي تم الحصول عليه في دراسة سلوك الشبكات العشوائية من البوليمرات المختلفة. وأظهرت هذه الحسابات المعقدة والدقيقة أن الانتقال بين الحالة الطبيعية للتسلسل الجيني وظاهرة تكوين الحلقات يحدث فجأة، تماما كما تحدث الظاهرة في الواقع (كما لوحظ في العديد من التجارب التي أجريت في العديد من الأماكن المختلفة في العالم). عالم).
تعليقات 4
أعتقد أن علماء المعهد لديهم أشياء أكثر أهمية للقيام بها من كتابة المقالات لعامة الناس، وهي وظيفة يكلفون بها المساعدين (التخمين).
للأسف المقالات في مجلة "المعهد" غائبة. وأهنئهم على مثابرتهم في إيصال البحث العلمي إلى أعين العلماء الذين ليسوا في الميدان أو عامة الناس. ومع ذلك، هناك أخطاء كثيرة في محاولة "تبسيط" ما يقال وتجنب اللغة العلمية. في بعض الأحيان، يؤدي تهورهم إلى تفويت نقاط مهمة وشرح المواضيع بشكل غير صحيح.
السلام لشعبي
إذا كنت أتذكر بشكل صحيح، فأنت تعمل في مهنة أو تعليم ذي صلة بالموضوع.
لا تشكو من العلم.
وهذه نسخة مما نشره المعهد.
اتصل بهم - المتحدث الرسمي الذي ينشر منشوراتهم. ومن المثير للاهتمام معرفة ما سيقولونه.
من أسوأ المقالات التي رأيتها في هذا الموقع.
ماذا تعني الفقرة التالية:
"لقد لاحظوا أن المشكلة الرئيسية في جميع النماذج النظرية المستخدمة حتى الآن لتحليل الظاهرة هي أن العلاج النظري سمح لحلقات الحمض النووي المتجاورة "بقطع" بعضها البعض. ومع ذلك، فإن مثل هذا الوضع "القطع" لا يحدث في الممارسة العملية في الطبيعة لأن خيوط المادة الوراثية تتنافر مع بعضها البعض (التنافر الكهربائي)."
حلقات الحمض النووي؟ قطع؟ إذا لم يحدث ذلك في الطبيعة، فلماذا يكون ذا صلة؟ ما العلاقة بين القطع وكون الحمل الوراثي يتنافر كهربائيا؟ ما هي البصيرة هنا على أي حال؟
ألم يكن فشل رياضي نظري واحد كافيا في هذا الأمر حتى اضطروا إلى أخذ نموذج آخر من مجال الرياضيات؟ شبكات بوليمرية عشوائية؟؟
وأخيرا فقرة محيرة تماما: "هذه الحسابات المعقدة والدقيقة أظهرت أن الانتقال بين الحالة الطبيعية للتسلسل الجيني وظاهرة تكوين الحلقات يحدث فجأة، تماما كما تحدث الظاهرة في الواقع (كما لوحظ في العديد من التجارب، يتم تنفيذها في العديد من الأماكن المختلفة في العالم)."
هل هناك علاقة لجملة "مثل هذه الحالة من "القطع" لا تحدث عمليا، في الطبيعة، لأن خيوط المادة الوراثية تتنافر"، بالإضافة إلى ذلك، إذا تم إجراء العديد من التجارب في العديد من الأماكن المختلفة في العالم؟ العالم - ما الجديد في التقرير؟ ورغم أنني لم أفهم التقرير، إلا أنني فهمت أنه كان بالفعل بحوزة "شيلاغ داشتكاد" ومعروف منذ فترة أن التجارب على هذا الأمر أجريت مرات عديدة وفي أماكن كثيرة.
جودة رديئة