وسائل الإعلام الشعبية، بما في ذلك صحيفة هآرتس، منحت مشروع الترميز الفضل في أشياء لا يملكها. عيدو هادي يريد أن يفرض النظام
قبل أسابيع قليلة، تم الإعلان عن نتائج أحد أكثر المشاريع طموحًا في أبحاث الجينوم البشري، وهو مشروع موسوعة عناصر الحمض النووي (ENCODE). المشروع هو استمرار لمشروع الجينوم البشري وكان هدف الباحثين هو جمع بيانات عن الجينوم البشري خارج تسلسله. ورغم أن أهميته كبيرة، إلا أن العديد من الروايات الشعبية بالغت في قيمته ونسبت له الفضل في أشياء لم يفعلها. الشيء الأكثر إزعاجًا المنسوب لهذا المشروع هو إيجاد وظيفة للحمض النووي غير المشفر. في "هآرتس" على سبيل المثال، يُزعم أنه كلما قام الباحثون "بفحص الأجزاء "الخردة" من الحمض النووي، وهي ليست جينات تحتوي على تعليمات للبروتينات، اكتشفوا أنها ليست خردة على الإطلاق وأن ما لا يقل عن 80 منها % من أجزائه ضرورية ونشطة." هذا ليس وصفا دقيقا.
يتكون الجينوم لدينا من الحمض النووي. الآلات الجزيئية قادرة على إنشاء نسخ RNA من المعلومات المشفرة في DNA في عملية تسمى النسخ. والريبوسوم، وهو آلة جزيئية ضخمة أخرى، قادر على إنتاج البروتينات وفقًا للمعلومات المخزنة في الحمض النووي الريبي (RNA) في عملية تعرف بالترجمة (انظر الشكل). ومع ذلك، فإن معظم حمضنا النووي لا يرمز للبروتينات، ولذلك يسمى "الحمض النووي غير المشفر". بالفعل في السبعينيات والثمانينيات من القرن العشرين، عُرفت العديد من الوظائف البيولوجية المهمة للحمض النووي غير المشفر. على سبيل المثال، عرف الحمض النووي الريبوزي (RNA) الريبوسومي، وهو أحد مكونات الريبوسوم، وهو نفس الآلة الجزيئية التي تنتج البروتينات. مثال آخر هو السنتروميرات، وهي تسلسلات فريدة توجد في مركز كل كروموسوم لدينا وتعمل أثناء تكاثر الخلية. لا يلزم نسخها لتعمل. في السنوات الأخيرة، تم اكتشاف العديد من الوظائف الأخرى للحمض النووي غير المشفر، خاصة تلك التي يتم التوسط فيها بمساعدة جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) المختلفة. الحمض النووي الريبوزي الريباسي، والسينتروميرات، وجزيئات الحمض النووي الريبي الوظيفية ليست فريدة من نوعها بالنسبة للبشر. وهي موجودة في مجموعة متنوعة من الكائنات الحية، من الديدان إلى الثدييات وخارجها.
ومن كل هذا يتضح أن علماء الأحياء لم يفترضوا أن الحمض النووي غير المشفر ليس له أي وظيفة. ربما ينبع الارتباك حول هذا الموضوع في تقارير وسائل الإعلام من العلاقة بين الحمض النووي غير المشفر والحمض النووي غير المرغوب فيه. الحمض النووي غير المرغوب فيه هو الاسم الشائع للحمض النووي غير الوظيفي. وفي حين أنه من الصحيح أن الحمض النووي غير المشفر هو حمض نووي غير مشفر، إلا أن العكس غير صحيح تمامًا. كما هو موضح أعلاه، هناك أجزاء من الحمض النووي غير المشفر في جينوماتنا وتلك الخاصة بالكائنات الحية الأخرى والتي كانت وظيفتها معروفة منذ عقود.
يقودني هذا إلى مطالبة أخرى منسوبة إلى مشروع ENCODE. وقد جادل البعض بأن المشروع دحض وجود الحمض النووي غير المرغوب فيه أو على الأقل أظهر أن الجينوم البشري يحتوي على كمية قليلة نسبيًا من النفايات. وفي تقرير لصحيفة "يدان" نقل عن إليز فينجولد من المعهد الوطني لأبحاث الجينوم في الولايات المتحدة قولها إن "الشيء الأكثر إثارة للدهشة الذي وجدناه هو أننا نستطيع أن نعزو النشاط الكيميائي الحيوي إلى حوالي 80 في المائة من الجينوم، وقد بددت الفكرة". أن هناك الكثير من الحمض النووي غير المرغوب فيه أو إذا كان هناك تسلسلات الحمض النووي على الإطلاق والتي يمكن أن نطلق عليها القمامة". كما خصصت مجلة Science العلمية مقالاً جميلاً لاستعراض نتائج المشروع تحت عنوان "مشروع ENCODE يكتب نعياً للحمض النووي غير المرغوب فيه". حتى أعضاء البودكاست الإسرائيلي الناجح "Spec Sabir" (موصى به!)، والذين عادة ما يقومون بعمل تحقيق أولي ممتاز، نسبوا هذه النتيجة إليه. هل يوجه مشروع الترميز حقًا مثل هذه الضربة القوية لمفهوم الحمض النووي غير المرغوب فيه؟
العودة إلى الماضي
للإجابة على هذا السؤال لا بد من العودة بضع سنوات إلى الوراء. في عام 2007، نُشرت نتائج دراسة ENCODE التجريبية التي شملت XNUMX% من الجينوم البشري. أهم النتائج التي تم العثور عليها هي أن معظم الجينوم الذي شمله الاستطلاع تم نسخه، أي أن الحمض النووي الريبي (RNA) تم إنشاؤه منه. وكانت هذه نتيجة مثيرة للاهتمام، خاصة بسبب طبيعة العديد من التسلسلات التي تم نسخها. العلامة الأولية على أن تسلسلًا معينًا له وظيفة هي الحفظ التطوري، أي وجود تشابه كبير بين تسلسل معين والتسلسل المقابل له في الكائنات الحية الأخرى. يشير الحفاظ التطوري إلى أن الانتقاء الطبيعي "تأكد" من أن التسلسل لن يتغير خلال التطور. لا يوجد سبب يدفع الانتقاء الطبيعي إلى القيام بذلك إذا لم يفعل التسلسل شيئًا، لذا فإن الحفظ التطوري لتسلسل معين يعتبر دليلاً على أن له وظيفة. ومع ذلك، أظهرت نتائج الترميز أنه حتى مناطق الجينوم التي لم يتم حفظها تطوريًا تم نسخها. يتم أخذ نسخ نسبة كبيرة من الجينوم كدليل على أن التسلسلات المكتوبة لها وظيفة.
أدى استخدام النسخ الشامل للجينوم كدليل على الوظيفة إلى خلق جدل فوري. كان لدى المعارضين انتقادان رئيسيان. الأول كان مشكلة منهجية. ووفقا للمعارضين، فإن إحدى الطرق التي يستخدمها باحثو ENCODE يمكن أن تجعل مناطق الجينوم التي لم يتم نسخها تظهر وكأنها منسوخة. والثاني هو أن معظم الجينوم منسوخ بالفعل، ولكن معظمه منسوخ بكمية ضئيلة. وجادلوا في عدة مناسبات بأن مثل هذه الكمية الصغيرة من نسخ الحمض النووي الريبي (RNA) تتوافق مع النسخ العشوائي وغير المحدد بواسطة آلية النسخ الجزيئي. إنه ليس دليلاً على الوظيفة، بل هو نتاج النسخ الذي بدأ في خلية عشوائية. لم يستغرق الرد من مؤيدي ENCODE وقتًا طويلاً وتم نشر الرد معه.
لم يكن النسخ على مستوى الجينوم هو الاكتشاف الوحيد الذي توصل إليه الطيار والذي يُنظر إليه على أنه دليل على الوظيفة. على سبيل المثال، هناك أنماط مثيرة للاهتمام لربط بروتينات التحكم في النسخ بعدد كبير من المناطق على طول وعرض الجينوم البشري وأنماط التغيرات على مستوى الجينوم في بروتينات الكروماتين، وهي البروتينات التي تغلف الحمض النووي وتشارك في التحكم في الجينات. تم العثور على النسخ أيضا. ويبدو أن هذه الأنماط تشير أيضًا إلى وظيفة ما. تعد التغييرات في بروتينات الكروماتين وربط بروتينات التحكم أحد الأشياء التي تجعل النسخ ممكنًا. لذلك، يقول معارضو تفسير باحثي الترميز، إنه من المتوقع العثور على هذه الأنماط في المناطق التي يتم نسخها، سواء كان الحمض النووي الريبوزي المنتسخ له وظيفة أم لا. من الواضح أن الآثار المترتبة على نتائج ENCODE فيما يتعلق بتوزيع الحمض النووي غير المرغوب فيه في الجينوم البشري مثيرة للجدل. أنا أميل إلى الوقوف إلى جانب أولئك الذين يعارضون استخدام النسخ على نطاق الجينوم والنتائج الأخرى لمشروع ENCODE كدليل على الوظيفة. ويبدو لي أنهم أكثر حذراً في استخلاص استنتاجاتهم.
العودة إلى الوقت الحاضر
قام برنامج ENCODE التجريبي بفحص 147% فقط من الجينوم البشري. قامت النتائج المنشورة مؤخرًا بمسح الجينوم البشري بأكمله في 80 نوعًا من الخلايا. ويدعي الباحثون أن أكثر من XNUMX% من الجينوم له "وظيفة كيميائية حيوية". لقد توسعت مجموعة البيانات التي جمعها باحثو مشروع ENCODE بشكل كبير، لكنها ليست محصنة ضد الانتقادات الموجهة إلى البرنامج التجريبي. لا يزال من الممكن توجيه الانتقادات الموجهة إلى برنامج ENCODE التجريبي إلى أحدث نتائجه أيضًا. هناك جدل علمي يدور حول مسألة ما إذا كان من الممكن استخدام نتائج مشروع ENCODE كدليل على أن مناطق كبيرة في الجينوم لها وظيفة بيولوجية. بمعنى آخر، هناك جدل حول مسألة ما إذا كانت نتائجه ذات صلة بمناقشة توزيع الحمض النووي غير المرغوب فيه في الجينوم البشري.
الدراسة نفسها لا تذكر الحمض النووي غير المرغوب فيه. وكما ذكرت أعلاه، أفاد الباحثون أنهم حددوا "وظيفة كيميائية حيوية" لـ 80% من الجينوم. "الوظيفة البيوكيميائية" هي عبارة غامضة في أحسن الأحوال، على الأقل عندما يحاول عامة الناس، الذين ليس لديهم خلفية في الكيمياء الحيوية، فهم الآثار المترتبة على حقيقة أن 80 بالمائة من الجينوم البشري لديه "وظيفة بيوكيميائية" على توزيع الجينات. الحمض النووي غير المرغوب فيه في الجينوم لدينا. ومن المثير للدهشة إذن أن البيان الصحفي الذي صاحب الدراسة قدمها على أنها دحض للادعاء القائل بأن معظم الجينوم خردة. ولم يتم تقديم هذا التفسير للنتائج وعبارة "الوظيفة البيوكيميائية" كما هي، كتفسير مثير للجدل. قام أحد الأشخاص في مكتب العلاقات العامة بصناعة الكثير من العناوين الرئيسية في أقسام العلوم الشعبية معلنًا زوال الزبالة الجينومية. قليل من الصحفيين تعمقوا وذكروا الجدل.
إلى المستقبل وما بعده
تم التخطيط لمشروع ENCODE منذ البداية كمشروع متعدد المراحل. النتائج المنشورة مؤخرًا ليست سوى المرحلة الثانية من مشروع أوسع بكثير. على الرغم من أن أهمية النتائج التي توصل إليها بالنسبة لمسألة الحمض النووي غير المرغوب فيه مثيرة للجدل، إلا أن أهمية المشروع ككل ليست كذلك. وبكل المقاييس، فإن قاعدة البيانات الواسعة التي أنشأها علماء المشروع ستخدم الباحثين في المستقبل وتساعد على تعزيز فهمنا ببطء، من بين أمور أخرى، لعمليات المرض والتطور البشري. وفي المشروع أيضًا، تم تحديد العديد من تسلسلات الحمض النووي ذات الوظيفة المحتملة. ونظرًا لأن وظيفتها غير معروفة، تُسمى هذه التسلسلات بالمادة المظلمة الجينومية. سوف تصبح أهمية المادة المظلمة الجينومية واضحة في المستقبل، عندما تتحقق المزيد من الدراسات من أن لها بالفعل وظيفة بيولوجية وتفحص بعمق ما تفعله بالضبط. ENCDOE هي مجرد بداية وليست نهاية.
لمزيد من القراءة:
- كتب إيفان بيرني من مشروع ENCODE الاثنينالمشاركات ويشرح فيها رأيه في مجموعة متنوعة من المواضيع المتعلقة بالمشروع، بما في ذلك المواضيع التي يتم تناولها هنا.
- مايك وايت، عالم كيمياء حيوية عن طريق التدريب، كتب مراجعة جيدة على التشفير والحمض النووي غير المرغوب فيه.
- إد يونج، صحفي علمي، نشرت وظيفة سيئة حول هذا الموضوع، والذي تم تصحيحه في وقت لاحق.
