جولتان من البناء العودي تكفيان لإنشاء جزيء DNA طويل مثالي، مما يتيح العمل البيولوجي الفعال
بناء هياكل مثالية من مكونات غير كاملة؟ يبدو الأمر وكأنه خبز كعكة مثالية بمكونات غير طازجة. وبعبارة أخرى، يبدو الأمر وكأنه مهمة مستحيلة. ولكن هذا هو بالضبط ما تمكن من فعله علماء من أقسام علوم الكمبيوتر والرياضيات التطبيقية والكيمياء البيولوجية في معهد وايزمان للعلوم. للقيام بذلك، استخدموا مفهومًا علميًا يسمى العودية، والذي نستخدمه، بشكل حدسي، لإنشاء وفهم جمل مثل "الكلب الذي يطارد القطة الذي عض الفأر الذي أكل الجبن الذي سقط من جيب الرجل أسود". باستخدام التكرار، يمكن تجميع جزيئات الحمض النووي الطويلة، بشكل هرمي، من وحدات بناء أصغر. ولكن، في اللبنات الأساسية للحمض النووي الاصطناعي، وكذلك في الجزيئات الطويلة نفسها، هناك أخطاء مختلفة متناثرة في مواضع عشوائية على طول التسلسل. لاستخدام هذه الجزيئات والحصول على المنتجات المطلوبة، يجب أولاً تصحيح هذه الأخطاء.
وعلى الرغم من أن الجزيئات المبنية صناعيا تحتوي على أخطاء، فمن الممكن والمعقول أن نتوقع أن بعضها على الأقل سيحتوي على تسلسلات طويلة دون عيب. يمكن تحديد شرائح الحمض النووي الطويلة المثالية هذه، وإزالتها من الجزيء، واستخدامها مرة أخرى في خطوة أخرى من البناء العودي، حيث يبدأ المرء من عناصر أطول وأكثر دقة، مما يزيد من فرصة الحصول على جزيئات الحمض النووي الطويلة المثالية.
وفي التجارب التي أجراها الفريق الذي ترأسه البروفيسور إيهود شابيرا من قسم علوم الحاسوب والرياضيات التطبيقية، ومن قسم الكيمياء البيولوجية في معهد وايزمان للعلوم، وضم أيضاً الدكتور غريغوري لينشيتس والأبحاث وقد وجد الطالب توفال بن يحزقيل أن جولتين من البناء العودي تكفيان لإنشاء جزيء DNA طويل مثالي، والذي يتيح العمل البيولوجي الفعال. ومع ذلك، يقول الباحثون إنه إذا لزم الأمر، فمن الممكن نظريًا مواصلة عملية تصحيح الخطأ حتى يتم الحصول على جزيء مثالي. وقد نُشرت هذه النتائج مؤخرًا في المجلة العلمية Molecular System Biology.
يمكن استخدام طريقة الإصلاح الأصلية هذه في البناء السريع والدقيق لجزيئات الحمض النووي، وكذلك في دمج أجزاء الحمض النووي. يقول البروفيسور شابيرا: "إن جزيئات الحمض النووي الاصطناعية ضرورية للأبحاث البيولوجية والطبية الحيوية، ونأمل أن يساعد بناءها بكفاءة ودقة من خلال هذه العملية العودية في التقدم في هذه المجالات".
تعليقات 8
مايكل،
أعتقد أنه في أي نقل لمفهوم من عالم علمي معين (مثل أجهزة الكمبيوتر) إلى عالم آخر (مثل علم الأحياء) ينبغي للمرء أن يكون حذرا للغاية في الصياغة وتوضيح معناها الكامل.
وكما قالت حنان، فإن جزءًا من المشكلة هنا يكمن في التعريف الغامض للتكرار في المقال. وتكمن مشكلة أخرى في حقيقة أن جميع عمليات التمثيل الغذائي في الخلية والجسم تكون متكررة بدرجة أو بأخرى.
باختصار، يساهم هذان الأمران في الارتباك. ربما تكون كلمة العودية مناسبة هنا، لكن المقال في حد ذاته ليس واضحًا تمامًا ويجعلني أكره استخدام هذا المصطلح.
روي:
لا أعلم إن كنت قرأت ردي الأخير (في موضوع الأداة العقلية).
باعتباري شخصًا تعامل كثيرًا مع خوارزميات الكمبيوتر، أعلم أنها أداة قوية لا مثيل لها.
أريد أيضًا أن أشير إلى أنه نظرًا لكونها مفيدة جدًا بين مستخدمي الكمبيوتر - فلا أحد منهم يعتبر كلمة العودية كلمة منمقة - فهي ببساطة كلمة مناسبة في كثير من الحالات والحالة التي أمامنا هي واحدة منها. وفي رأيي أن الكلمة اختيرت في هذا المقال ليس بسبب ثرثرتها، بل بسبب ملاءمتها. إنه يشرح ببساطة ما فعلوه بشكل أفضل من أي كلمة أخرى. أنا متأكد تمامًا أنه إذا لم يستخدموا هذه الكلمة فسيكون من الصعب جدًا فهم ما فعلوه ولماذا نجح الأمر.
حنان،
لقد تأخرت قليلا، ولكنني أتفق مع ما قاله مايكل. هذه العملية متكررة بالفعل لأنها تتلقى مخرجاتها السابقة كمدخلات. من الصعب في علم الأحياء تحديد وجود عودية فريدة (ربما لأنه عندما تفكر فيها بعمق، فإن أي شكل من أشكال التمثيل الغذائي هو في الواقع عودية)، ولكن يبدو أن هذا هو ما فعله الباحثون هنا.
وأنا أتفق معك أيضًا في أنه كان بإمكان الباحثين اختيار كلمة أقل طنانة لهذه العملية، لكن الكلمات الكبيرة تبيع المقالات بشكل أفضل.
روي.
مايكل، في هذه الحالة أنا مستعد لقبول الحجة التي أثرتها فيما يتعلق بفكرة الأداة العقلية. وأتساءل عما إذا كان هذا أيضًا هو ما قاد الباحثين إلى تحديد الصياغة ...
شخصياً، ما أزعجني هنا هو الصياغة نفسها وليس فكرة البحث.
حنان:
كلامك غير صحيح.
العودية هي في المقام الأول أداة عقلية.
التشخيص أنه إذا كانت هناك عملية معينة إذا تم إجراؤها على المدخلات فسوف تخلق موقفًا حيث يمكن استخدام المخرجات كمدخل لنفس العملية بالضبط، وأنه إذا قمت بتكرار العملية وتنشيطها فسوف ينتهي بك الأمر إلى النتيجة المرجوة. قوي للغاية ولقد استخدمته شخصيًا كثيرًا لحل المشكلات.
فكما أنها أداة جيدة لحل المشكلات، فهي أيضًا أداة ممتازة لشرح الحل.
صحيح يا مايكل، لكن سؤالي أبسط. إنها أيضًا حلقة، إنها أيضًا تكرار، إنها أيضًا عملية دورية، إنها عملية دورية وما إلى ذلك ...
لماذا اختاروا مصطلح "العودة"؟ لا أستطيع العثور على أي سبب محدد، باستثناء إعطاء اسم مبالغ فيه للفكرة نفسها (مع كل الاحترام الواجب للتطوير، وهو أمر مثير للاهتمام للغاية). يفهم أي شخص يعمل في مجال الكمبيوتر على الفور أنه لا يوجد شيء هنا من حيث التسميات، ولكن إعطاء الأسماء التي ستلفت الأنظار. من الناحية العملية، هذه عملية دورية، يوجد منها الآلاف (وأيضًا يكون الناتج فيها هو مدخلات المرحلة التالية). من حيث الحوسبة، لا يوجد فرق في المنتج النهائي سواء تمت العملية في التكرار أو في بعض التكرارات الأخرى. الاختلافات موجودة فقط في مجال أجهزة الكمبيوتر وتركز فقط على طريقة تشغيل الكمبيوتر، والذاكرة، وكفاءة الخوارزمية، وتعقيد وقت تشغيل الخوارزمية، وما إلى ذلك. من وجهة نظر العالم البيولوجي ، كل هذا ليس له معنى على الإطلاق.
حنان سابات
http://WWW.EURA.ORG.IL
حنان:
وهذا بحكم تعريفه هو التكرار لأنه عملية يكون فيها المدخل في كل مرحلة هو مخرجات المرحلة السابقة بينما ما يتم مع المدخلات للحصول على المخرجات هو نفسه في جميع الدورات.
وهذا بالمناسبة ليس مفاجئًا على الإطلاق، لأن صورة برامج الكمبيوتر والبيانات مناسبة جدًا للحمض النووي ولأن إيهود شابيرا، الذي يقود المشروع، هو خبير في علوم الكمبيوتر.
اختراع مثير للاهتمام للغاية، ولكن يجب أن أسأل: لماذا نأخذ مصطلحات من عالم الحوسبة ونربطها ببعض العمليات الدورية؟ ففي نهاية المطاف، فإن معظم العمليات الخاصة ببناء البوليمرات، والمسارات الأيضية، وما إلى ذلك، تكون دائرية في الأساس، وكذلك العمليات الاصطناعية - مثل عملية تفاعل البوليميراز المتسلسل.
لماذا لم يتمكن الباحثون من القول ببساطة أن هذه عملية تكرارية (تشبه "الحلقة" في البرمجة) وكان عليهم التباهي بفكرة العودية (التي تستخدم في البرمجة والرياضيات، ولكن ليس لها أي ميزة أو معنى واقعي) مقارنة بالمصطلحات الأخرى)؟؟؟ لم أفهم لماذا وما هو الشيء غير المعتاد في العملية المذكورة أعلاه، والتي تقرر أن تسمى عملية متكررة وليست مجرد عملية دائرية/حلقية/تكرارية/دورية/دورية، وما إلى ذلك؟؟؟
روي تسينزا - مرحلتك 😉
حنان سابات
http://WWW.EURA.ORG.IL