الحياة على المستوى الذري

من أهم الإنجازات في عام 2017 بحسب مجلة Science: المجهر الإلكتروني المبرد (cryo-EM) الذي يتيح الحصول على صور للمكونات الذرية بدقة ممتازة

ومن النادر أن يحصل اختراع ما على أعلى تكريم في العالم العلمي، في شكل جائزة نوبل، في حين يستمر تأثيره في المد والجزر. كان العام الماضي هو عام المجهر الإلكتروني المبرد (cryo-EM)، وهي طريقة تتيح للعلماء الحصول على صور واضحة وثابتة للجزيئات المعقدة أثناء تفاعلها مع بعضها البعض. في عام 2017، تمكنت الطريقة من توليد رؤى متعددة حول الطريقة التي تعمل بها البروتينات المهمة، وفي هذا العام أنشأت المعاهد الوطنية الأمريكية للصحة (NIH) شبكة من مراكز الأبحاث القائمة على المجهر الإلكتروني المبرد في جميع أنحاء البلاد، وبعضها رواد الطريقة حتى أنهم فازوا بجائزة نوبل في الكيمياء.

تستخدم الطريقة الإيثان السائل لتجميد الجزيئات بسرعة أثناء حركتها في محلول من الماء. لذلك، يتمكن الباحثون من عرض هذه العينات تحت المجهر الإلكتروني وتسخير برامج الكمبيوتر لغربلة الصور وإعادة تجميع المعلومات للحصول على صورة واضحة وحادة للهيكل. على عكس علم البلورات بالأشعة السينية - الطريقة الأكثر شيوعا اليوم في مجال البيولوجيا البنيوية - فإن المجهر الإلكتروني المبرد لا يتطلب تكوين الجزيئات المستهدفة، وهي الخطوة الأكثر تحديا في الطريقة الحالية، وفي ضوء حقيقة أن الجزيئات على حق أثناء التفاعل بينهما، فمن الممكن الحصول على العديد من الأفكار حول نشاطهم. أساس هذه الطريقة موجود منذ سنوات عديدة، لكن التحسينات في المعدات، وفي البرامج المسؤولة عن المعالجة السريعة وتحليل الصور، وفي إجراءات العمل التي تقلل الأخطاء في النظام، ساهمت جميعها في تحقيق اختراق في هذا الأسلوب. الطريقة على مدى السنوات القليلة الماضية.

وبفضل قبول قوة الفصل على المستوى الذري تقريبا، وهي قوة فصل لم تكن موجودة من قبل، فإن هذه الطريقة تجعل من الممكن تفسير الملاحظات القديمة في مجال الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة. هذا العام، سمحت هذه الطريقة للباحثين بالحصول على صور جديدة فيما يتعلق بنشاط الجسيمات التضفيرية، وهي أنظمة مهمة لمعالجة الحمض النووي الريبي (RNA)، وفيما يتعلق بالبروتينات التي تبني أغشية الخلايا ورؤى بشأن تلك الإنزيمات التي تعمل على إصلاح أجزاء الحمض النووي.

تتيح الطريقة المتقدمة أيضًا الحصول على نماذج عالية الدقة للألياف المعقدة المسؤولة عن تكوين طبقة البلاك التي تتراكم في أدمغة مرضى الزهايمر، وأظهرت بالضبط كيف يلتقط نظام تحرير الجينات كريسبر الحمض النووي ويحرره. بالإضافة إلى ذلك، يستفيد الباحثون من إمكانيات الطريقة لفحص الجزيئات الصغيرة والكبيرة، وفك تركيب الطحالب الحمراء المسؤولة عن التقاط الضوء، بالإضافة إلى ملاحظة أنظمة البروتين الصغيرة التي لم يتم ملاحظتها من قبل بالتأكيد ليس مع الدقة العالية التي تم الحصول عليها بفضل هذه الطريقة.

ملخص 2017 على موقع العلوم:

• أهم الاكتشافات في علم الأحياء عام 2017: التحرير الدقيق للجينات؛ علاج وراثي للسرطان
• اندماج النجوم النيوترونية - اختراق العام وفقًا لمجلة SCIENCE
• الجفاف والأعاصير وترامب: ملخص عام 2017 في البيئة
• 2017 في الفضاء: رئيس وكالة الفضاء متفائل ببرنامج الأقمار الصناعية للاتصالات ومشروع SpaceIL
• 2017: عام SpaceX المذهل
• 2017 في الفضاء - نهاية مهمة كاسيني إلى زحل