معلومة

كيف يعرف العلماء أي جزء من الحمض النووي يفعل ماذا؟

كيف يعرف العلماء أي جزء من الحمض النووي يفعل ماذا؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

هناك العديد من الأطعمة والحيوانات المعدلة وراثيًا وكنت أتساءل ، كيف يعرف العلماء أي جزء من الحمض النووي يجب قطعه لتحقيق النتيجة المرجوة. على سبيل المثال ، أريد أن أجعل الطماطم أكثر متانة ولكي أفعل ذلك أقطع جزء المتانة من الحمض النووي لشيء يدوم طويلاً وأضعه في الطماطم. لست متأكدًا ، لكنني أعتقد أن هذه ليست طريقة عمل الأشياء. إذا أردت أن أصنع إنسانًا بأذرع نمر ، فسأقطع جزء الحمض النووي للذراع من النمر وأضعه في الحمض النووي البشري ، أليس كذلك؟ أنا متأكد من أن الأمر أكثر تعقيدًا من ذلك بكثير.

ملاحظة - عمري 16 عامًا فقط وأهتم بعلم الأحياء ، ولا أمتلك أي معرفة أكاديمية جامعية / مهنية.


هذا سؤال صعب (علميا)! بشكل عام ، من المستحيل النظر إلى تسلسل الحمض النووي والتنبؤ بالوظيفة التي قد يكون لها. من الأسهل الرجوع إلى الوراء: تحديد وظيفة / سمة مهمة ، ومعرفة البروتينات اللازمة لهذه الوظيفة ، ثم استنتاج التسلسل.

سأصف استراتيجية واحدة للانتقال من البروتين إلى الجين ، وأسمي بعض التقنيات التي يمكنك قراءتها إذا كنت تريد معرفة المزيد.

للعثور على تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين ، يمكنك تقطيعه باستخدام الإنزيمات المحللة للبروتين. يمنحك هذا شظايا بأطوال متفاوتة ، لأن الإنزيمات ستقطع بشكل شبه عشوائي في مواقع مختلفة من البروتين. قم بتشغيل هذه الأجزاء على ورق كروماتوغرافي. يمكنك استنتاج تسلسل الأحماض الأمينية من النمط ، لأن الأجزاء الأكبر ستتحرك بشكل أبطأ. هذه هي نفس الفكرة وراء تسلسل سانجر (المعروف أيضًا باسم تسلسل إنهاء السلسلة) للحمض النووي ، وقد اخترعه نفس الشخص.

إذا كنت تعرف ما هو تسلسل الأحماض الأمينية ، فأنت تعرف الآن تسلسل الرنا المرسال ، حيث يتم ترجمة البروتين من الرنا المرسال. ومع ذلك ، في حقيقيات النوى ، لا تعرف تسلسل الحمض النووي ، لأن لدينا إنترونات - أي أجزاء من التسلسل التي يتم قطعها بين النسخ والترجمة. نحن بحاجة إلى وسيلة للانتقال من mRNA (طليعة البروتين) إلى الحمض النووي (الجين).

للقيام بذلك ، قم بتنقية mRNA من خلية وإنشاء مكتبة من الحمض النووي التكميلي (كدنا) باستخدام النسخ العكسي. ثم ، تسلسل مكتبة (كدنا) لتوليد علامات التسلسل المعبر عنها (ESTs)، وهي مجموعات فرعية من تسلسل (كدنا) الكامل. نظرًا لأن EST هي مجموعات فرعية من التسلسل بدلاً من النسخة الكاملة ، فمن الممكن "CTRL + F" جينوم الكائن الحي والعثور على الجين الذي يحتوي على EST.

كان العلماء يفعلون ذلك منذ عقود ، لذا في الوقت الحاضر يمكنك البحث في قاعدة بيانات الجينات / البروتينات ومعرفة أي تسلسل مسؤول ، على سبيل المثال ، عن قناة بروتين معينة.

للذهاب في الاتجاه الآخر من الجين إلى البروتين إلى الوظيفة / السمة ، عليك القيام ببعض الأعمال القانونية أيضًا. بعبارات مبسطة للغاية ، يمكنك "قطع" بعض الحمض النووي ، ووضعه في عبوة ، وتسليم الحزمة إلى الكائن المفضل لديك. كما قلت ، الأمر أكثر تعقيدًا من ذلك بقليل. :)

بالنسبة للصفات المعقدة متعددة الجينات ، يصعب (1) تحديد الجينات المسؤولة و (2) هندسة كائن حي بنجاح للحصول على كل تلك الجينات الجديدة. من غير المحتمل أن ترى إنسانًا بأرجل نمر في أي وقت قريب. من الأسهل بكثير إعطاء الكائن الحي عددًا قليلاً من الجينات التي تمنح سمات محددة جدًا. انظر إلى قائمة التعديلات الجينية للمحاصيل وانقر على إحدى السمات ؛ عادة ما يتم إدخال 1-3 جينات فقط.


سأقوم بتسمية منهجية كلاسيكية واحدة لربط التباين الجيني في السكان بالتنوع الظاهري.

يمكننا معرفة وظائف تسلسل محدد من خلال تحليلات الارتباط. نقوم بأخذ عينات من عدد من الأفراد من السكان ، وتسلسلهم (أو تركيبهم الوراثي) وقياس النمط الظاهري للاهتمام. بعد ذلك ، نقوم بفحص الجينوم الخاص بهم ولكل موقع (locus = موضع في الجينوم) نتحرى ما إذا كان هناك ارتباط بين التباين الجيني في هذا الموضع والاختلاف الظاهري. من المعتاد تمثيل اختبارات الارتباط هذه في جميع أنحاء الجينوم بمؤامرة مانهاتن

، حيث يكون المحور Y هو النقطة السلبية لسجل قيمة P. ويكون المحور X هو الموضع في الجينوم. من المؤامرة أعلاه ، يمكن للمرء أن يخبرنا أن عدة مواضع في نهاية الكروموسوم التاسع عشر مرتبطة بالنمط الظاهري للفائدة. لذلك من المحتمل أن يكون هناك SNP واحد على الأقل يؤثر على هذا النمط الظاهري.

يسمى هذا النوع من التحليل تحليلات رابطة الجينوم على نطاق واسع (GWAS ؛ وضوحا G-wass).


ربما يكون الباحثون قد حلوا لغز أصل الحياة

أصل الحياة على الأرض هو مجموعة من المفارقات. لكي تبدأ الحياة ، يجب أن يكون هناك جزيء جيني - شيء مثل DNA أو RNA - قادر على تمرير مخططات لصنع البروتينات ، جزيئات الحياة الأساسية. لكن الخلايا الحديثة لا تستطيع نسخ DNA و RNA بدون مساعدة البروتينات نفسها. لجعل الأمور أكثر إثارة للقلق ، لا يمكن لأي من هذه الجزيئات القيام بوظائفها بدون الدهون الدهنية ، التي توفر الأغشية التي تحتاجها الخلايا للاحتفاظ بمحتوياتها بداخلها. وفي تعقيد آخر يتعلق بالدجاجة والبيض ، هناك حاجة إلى إنزيمات قائمة على البروتين (مشفرة بواسطة جزيئات جينية) لتخليق الدهون.

الآن ، يقول الباحثون إنهم ربما يكونون قد حلوا هذه المفارقات. أفاد الكيميائيون اليوم أن زوجًا من المركبات البسيطة ، التي كان من الممكن أن تكون وفيرة في وقت مبكر من كوكب الأرض ، يمكن أن تؤدي إلى ظهور شبكة من التفاعلات البسيطة التي تنتج الفئات الرئيسية الثلاث من الجزيئات الحيوية - الأحماض النووية والأحماض الأمينية والدهون - اللازمة في وقت مبكر. شكل من أشكال الحياة لتبدأ. على الرغم من أن العمل الجديد لا يثبت أن هذه هي الطريقة التي بدأت بها الحياة ، إلا أنه قد يساعد في النهاية في تفسير أحد أعمق الألغاز في العلم الحديث.

يقول جاك زوستاك ، عالم الأحياء الجزيئية وباحث أصل الحياة في مستشفى ماساتشوستس العام في بوسطن ، والذي لم يكن مشاركًا في البحث الحالي: "هذه ورقة مهمة جدًا". "إنها تقترح لأول مرة سيناريو يمكن من خلاله تجميع كل اللبنات الأساسية للحياة تقريبًا في بيئة جيولوجية واحدة."

لطالما روج العلماء لسيناريوهاتهم المفضلة التي تكونت من أجلها مجموعة الجزيئات الحيوية أولاً. على سبيل المثال ، يشير مؤيدو "عالم الحمض النووي الريبي" إلى أن الحمض النووي الريبي ربما كان الرائد ليس فقط في قدرته على نقل المعلومات الجينية ، ولكن يمكن أيضًا أن يعمل كمحفز كيميائي شبيه بالبروتين ، مما يسرع تفاعلات معينة. في غضون ذلك ، جادل مؤيدو الاستقلاب أولاً بأن المحفزات المعدنية البسيطة ، على عكس الإنزيمات المتقدمة القائمة على البروتين ، ربما تكون قد خلقت حساءًا من لبنات البناء العضوية التي يمكن أن تكون قد أدت إلى ظهور الجزيئات الحيوية الأخرى.

حصلت فرضية RNA World على دفعة كبيرة في عام 2009. أفاد الكيميائيون بقيادة جون ساذرلاند في جامعة كامبريدج في المملكة المتحدة أنهم اكتشفوا أن مركبات سلائف بسيطة نسبيًا تسمى الأسيتيلين والفورمالديهايد يمكن أن تخضع لسلسلة من ردود الفعل لإنتاج اثنين من الحمض النووي الريبي. أربع كتل بناء نيوكليوتيدية ، تُظهِر طريقًا معقولاً لكيفية تكوين الحمض النووي الريبي من تلقاء نفسه - دون الحاجة إلى الإنزيمات - في الحساء البدائي. على الرغم من ذلك ، أشار النقاد إلى أن الأسيتيلين والفورمالديهايد لا يزالان جزيئات معقدة إلى حد ما. كان هذا يستجوب السؤال من أين أتوا.

من أجل دراستهم الحالية ، شرع ساذرلاند وزملاؤه في العمل بشكل عكسي عن تلك المواد الكيميائية لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم إيجاد طريق إلى الحمض النووي الريبي من مواد ابتدائية أبسط. نجحوا. في العدد الحالي من كيمياء الطبيعة، أفاد فريق ساذرلاند أنه ابتكر سلائف الحمض النووي بدءًا من سيانيد الهيدروجين (HCN) ، وكبريتيد الهيدروجين (H2S) والأشعة فوق البنفسجية. ما هو أكثر من ذلك ، كما يقول ساذرلاند ، فإن الظروف التي تنتج سلائف الحمض النووي تخلق أيضًا المواد الأولية اللازمة لصنع الأحماض الأمينية والدهون الطبيعية. يشير ذلك إلى أن مجموعة واحدة من ردود الفعل يمكن أن تكون قد أدت إلى ظهور معظم اللبنات الأساسية للحياة في وقت واحد.

يجادل فريق ساذرلاند بأن الأرض المبكرة كانت بيئة مواتية لردود الفعل تلك. يوجد HCN بوفرة في المذنبات ، التي أمطرت بشكل مطرد لما يقرب من مئات الملايين الأولى من تاريخ الأرض. كان من الممكن أن تنتج التأثيرات أيضًا طاقة كافية لتجميع HCN من الهيدروجين والكربون والنيتروجين. وبالمثل ، يقول ساذرلاند ، ه2كان يُعتقد أن S كان شائعًا في وقت مبكر من كوكب الأرض ، وكذلك الأشعة فوق البنفسجية التي يمكن أن تدفع التفاعلات والمعادن المحتوية على المعادن التي يمكن أن تحفزها.

ومع ذلك ، يحذر ساذرلاند من أن التفاعلات التي كانت ستجعل كل مجموعة من مجموعات اللبنات مختلفة بما يكفي عن بعضها البعض - تتطلب محفزات معدنية مختلفة ، على سبيل المثال - من المحتمل ألا تحدث جميعها في نفس الموقع. بدلاً من ذلك ، كما يقول ، كان من الممكن أن تكون الاختلافات الطفيفة في الكيمياء والطاقة تفضل إنشاء مجموعة واحدة من اللبنات الأساسية على أخرى ، مثل الأحماض الأمينية أو الدهون ، في أماكن مختلفة. يقول Dave Deamer ، الباحث في أصل الحياة في جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز ، والذي لم يكن مشاركًا في البحث: "ستقوم مياه الأمطار بعد ذلك بغسل هذه المركبات في حوض مشترك".

هل يمكن أن تتأجج الحياة في هذا المجمع المشترك؟ يكاد يكون من المؤكد أن هذه التفاصيل فقدت إلى الأبد في التاريخ. يقول ديمر إن الفكرة و "الكيمياء المعقولة" الكامنة وراءها تستحق التفكير مليًا. يوافق زوستاك. يقول: "هذا السيناريو العام يثير العديد من الأسئلة ، وأنا متأكد من أنه سيتم مناقشته لبعض الوقت في المستقبل".


يتفق الحمض النووي مع كل العلوم الأخرى: كان داروين على حق

عندما كان شون كارول طالب دراسات عليا في كلية تافتس للطب في بوسطن ، وجد نفسه مغرمًا بدراسات جديدة مذهلة عن ذبابة الفاكهة المتواضعة. أظهر هذا العمل ، الذي فاز في النهاية بجائزة نوبل لمبادئه ، أن تعديل جين واحد أثناء التطور الجنيني للذبابة يمكن أن يحول خطة جسم الحشرة: فبدلاً من أن يصبح هوائيًا ، يمكن أن يتطور امتداد الجسم إلى ساق. واصل كارول دراسة هذه الجينات ، وبعد بضع سنوات ، وجد أنها لم تقتصر على ذباب الفاكهة ، وتبين أنها جزء من مجموعة أدوات رئيسية تنحت هياكل أجسام جميع الحيوانات ، بدءًا من البشر وحتى الديدان الخيطية.

أعطى اكتشاف هذه المجموعة الصغيرة من جينات بناء الجسم العالمية كارول وآخرين طريقة جديدة لاستكشاف الأعمال الداخلية للتطور. من خلال مراقبة كيفية تغير الجينات أثناء التطور الجنيني ، يمكن للعلماء تتبع ظهور سمة جسدية جديدة ، وهي الخطوة الأولى نحو إنشاء نوع جديد. لأول مرة ، تمكن الباحثون من الوصول المباشر إلى آلية التطور ويمكنهم بالفعل مشاهدتها أثناء الفعل. وُلد علم جديد ، يُعرف باسم علم الأحياء التطوري التطوري ، أو evo devo.

أحد الانتصارات العظيمة لعلم التطور الحديث ، يتعامل إيفو ديفو مع العديد من الأسئلة الرئيسية التي كانت بلا إجابة عندما نشر تشارلز داروين كتاب أصل الأنواع في عام 1859 ، وأصبح كارول رائدًا في هذا المجال الناشئ. الآن أستاذ البيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة بجامعة ويسكونسن ، يواصل فك شفرة الجينات التي تتحكم في الأشكال الفيزيائية للحياة واستكشاف كيف تؤدي الطفرات في تلك الجينات إلى التغيير التطوري. في هذه الأيام ، يكرس كارول أيضًا طاقة متزايدة لإخبار الجمهور بالاكتشافات الرائعة في مجاله من خلال سلسلة من الكتب - الأشكال التي لا نهاية لها أجمل ، صنع الأصلح ، والمخلوقات الرائعة الجديدة تمامًا. تحدث مع كبير محرري DISCOVER باميلا وينتراوب حول ما علمه إياه عمله عن داروين ، وطبيعة التطور ، وكيف تعمل الحياة حقًا.

لقد مرت 150 عامًا منذ أن اقترح تشارلز داروين نظريته عن التطور في كتابه أصل الأنواع ، ولكن في بعض النواحي يبدو مفهوم التطور مثيرًا للجدل أكثر من أي وقت مضى. لماذا تعتقد ذلك؟ إنها قضية ثقافية وليست علمية. على الجانب العلمي ، تزداد ثقتنا سنويًا لأننا نرى خطوطًا مستقلة من الأدلة تتقارب. ما تعلمناه من السجل الأحفوري أكده سجل الحمض النووي وأكده علم الأجنة مرة أخرى. لكن الناس تربوا على عدم تصديق التطور وعلى الاحتفاظ بأفكار أخرى أغلى من هذه المعرفة. في الوقت نفسه ، نعتمد بشكل روتيني على الحمض النووي لإدانة المجرمين وتبرئتهم. نحن نعتمد على علم الحمض النووي لأشياء مثل الأبوة. نحن نعتمد على علم الحمض النووي في العيادة لتقييم مخاطر المرض لدينا أو ربما حتى للنظر في التكهنات لأشياء مثل السرطان. يحيط بنا علم الحمض النووي ، ولكن في هذا العالم الواحد يبدو أننا غير مستعدين لقبول حقائقه. المحلفين على استعداد لإعدام الناس بناءً على الاختلافات في الحمض النووي ، لكنهم غير مستعدين لفهم الآلية التي تخلق هذا التنوع وتشكل ما يجعل البشر مختلفين عن الأشياء الأخرى. إنه عمى. أعتقد أن هذه مرحلة سنجتازها في النهاية. لقد توصلت بلدان أخرى إلى سلام مع الحمض النووي. لا أعرف كم عدد العقود أو القرون التي سنستغرقها.

في كتابك الجديد ، مخلوقات رائعة ، تروي كيف توصل داروين إلى نظريته في التطور. هل يمكنك توصيل النقاط؟ كطالب جامعي ، قام داروين بجمع الخنافس. كان يبحث عن المزيد من الفرص لجمعها عندما جاءت هذه الفرصة ليكون عالم طبيعة على متن السفينة البريطانية HMS Beagle. كان مغرًا. يمكنه الذهاب إلى أماكن بعيدة - زيارة المناطق المدارية ، الأماكن الغنية بالحياة بشكل لا يصدق بالنسبة إلى إنجلترا الباردة والرطبة والرمادية. كان من الصعب إقناع والده بالسماح له بالذهاب - كان عمره 22 عامًا فقط - لكنه أتيحت له الفرصة. كانت محطتان محوريتان في هذه الرحلة التي استمرت خمس سنوات. جاء الأول في وقت مبكر من رحلته عندما وصل إلى ساحل الأرجنتين واكتشف حفريات للعديد من الأنواع ، بما في ذلك بعض الأنواع المجهولة للعلم - على سبيل المثال ، حفريات الكسلان العملاقة المنقرضة التي كانت هائلة مقارنة بالكسلان الحي الذي رآه في غابات أمريكا الجنوبية. لذلك زرعت البذرة في ذهنه أن الحياة قد تغيرت.

ثم وصل داروين إلى جزر غالاباغوس. انتقل من جزيرة إلى أخرى لجمع الطيور - الطيور المحاكية ثم العصافير - وأدرك أنه حتى عندما تبدو الطيور متشابهة ، فإنها تختلف قليلاً في كل جزيرة. بعد أن غادر غالاباغوس ، في طريقه إلى منزله في إنجلترا ، انطلق المصباح. لقد أدرك أنه إذا كانت هذه الطيور تعيش في مثل هذه الجزر المتشابهة ولكنها كانت مختلفة قليلاً عن بعضها البعض ، فيمكن أن يكون هناك تفسير واحد فقط: لقد بدأوا كنوع واحد ، لكن بمرور الوقت ومع الانفصال انفصلوا عن بعضهم البعض وتغيروا.

كان ينظر إلى هذه البصيرة على أنها بدعة ، لكن لماذا؟ كانت الفكرة السائدة تسمى الخلق الخاص: أن كل نوع تم إنشاؤه بواسطة قوة خارقة للطبيعة وتم وضعه على الأرض لدور محدد في وقت محدد من خلال عملية غامضة تمامًا. لم تكن منفتحة على العلوم الطبيعية. بدلاً من ذلك ، قال داروين لا ، الأنواع قابلة للتغيير ، وإدخال أنواع جديدة هو عملية طبيعية تمامًا تتبع القوانين الطبيعية تمامًا كما تفعل الفيزياء. كان أحد الجوانب الأساسية للوجود البشري هو التساؤل عن كيفية وصولنا إلى هنا. التطور هو الجواب الكبير على هذا السؤال الكبير. من الواضح أن هناك إجابات بديلة سادت لفترة طويلة جدًا ، لكن التطور استبدل التفسير الخارق للطبيعة للأصول البشرية بتفسير طبيعي.

ألهذا السبب انتظر داروين أكثر من 20 عامًا لنشر نظريته عن التطور؟ كان داروين يبلغ من العمر 22 عامًا غير آمن تمامًا عندما صعد إلى السفينة. عندما بدأت هذه الأفكار تخطر بباله عندما كان يبلغ من العمر 27 عامًا ، كان يجلس تحت قدميه في إنجلترا. لقد أدرك ما تعنيه هذه الأفكار ، لكنه تم قبوله للتو في الأوساط العلمية ، وحصل على الكثير من المتابعين. لماذا المخاطرة بذلك؟ لم يكن هذا هو الوقت المناسب لتحدي المؤسسة. عليك أن تنظر إلى داروين الإنسان لتفهم لماذا لم ينسكب الفاصوليا.

ما الذي أثار اهتمامك بالتطور؟ عندما كنت طفلاً ، كنت مفتونًا بالحمر الوحشية والزرافات والفهود. احتفظت بالثعابين ، وأحببت أنماط ألوانها. مع تقدمي في السن ، طرحت أسئلة أعمق - بشكل أساسي ، كيف يتم إنشاء النموذج والشكل؟ واحدة من أروع المسابقات على وجه الأرض تتضمن مخلوقًا معقدًا ينمو من بويضة واحدة مخصبة. لا يزال أي شخص والد مندهشًا من نجاحه. عندما كنت طالبة دراسات عليا ، كان بإمكاننا مشاهدة هذا يحدث ، لكننا لم نفهم الميكانيكا. ما الذي يجري بالداخل والذي من شأنه أن يضع الأطراف في مكانها الصحيح ، ويضع العيون في المكان المناسب ، ويؤدي إلى تقطع الدورة الدموية والعمود الفقري؟ لقد كان لغزًا لا يُقاوم ، وأصبح أكثر صعوبة مع إدراك أن ما يجعل الثعبان مختلفًا عن السحلية ، ما يجعل الحمار الوحشي مختلفًا عن الزرافة ، هي تغييرات في عملية النمو هذه. كان فهم التطور بمثابة جواز سفر لسؤالين أساسيين: كيف يتكون مخلوق معقد من بيضة ، وكيف تطورت أنواع مختلفة من الكائنات؟

تبدو هاتان فكرتين متباينتين للغاية: التطور الجنيني لعينة واحدة وتطور نوع كامل. كيف وصلوا؟ في البداية كان علماء الأحافير يدرسون التطور على نطاقات زمنية واسعة من خلال الحفريات. ثم ظهر علماء الوراثة على الساحة ، وكانوا يدرسون الاختلافات الصغيرة داخل الأنواع بناءً على الطفرات في الجينات. ظهر ما يسمى بالتخليق الحديث للحقلين في الأربعينيات من القرن الماضي مع فكرة أن أنواع الاختلافات الجينية التي يمكنك ملاحظتها في التجمعات السكانية ، مباشرة من نافذتك ، عند مضاعفتها واستقراءها على مدى فترات زمنية طويلة ، يمكن أن تفسر الحجم الكبير. -تغييرات النطاق التي نراها في السجل الأحفوري. لذا كان التوليف الحديث هو تنسيق هذين المقياسين.

لكن التوليف الحديث لم يفسر التطور بالكامل. كانت لا تزال مجرد نظرية. أين كان الدليل التجريبي؟ كانت نظرية النسب لداروين عبارة عن صندوق أسود. لا يمكنك أن ترى بالضبط أنواع التغييرات التي تم إجراؤها لمراعاة الاختلافات في النماذج. لكن دراسة التطور الجنيني سمحت لنا بالنظر في آلية صنع هذه المخلوقات. يمكننا دراسة نص الحمض النووي الخاص بهم وأجنةهم النامية ونسأل ، أين تنشأ الاختلافات؟ أعطانا ذلك البيانات التجريبية للنظرية. لا يمكنك بالضرورة أن ترى التغيير الذي يحدث عند البالغين ، ولكن يمكنك أن ترى أنه إذا قمت بتغيير قاعدة الحمض النووي هناك في ذلك الجين ، في تلك المرحلة المحددة من التطور الجنيني ، فإن هذا الحيوان يكون أكثر قتامة. إذا غيرت تلك القواعد الثلاث هناك ، فهذا الطرف أطول. هذا هو الأساس الأساسي للتطور: التغييرات في الحمض النووي. من خلال تجربتها وتصورها على طول سلم الاختلافات ، نفهم الآن أن التوليف الحديث صحيح.

لقد قلت إن التطور يشبه الفائدة المركبة. كيف ذلك؟ تمامًا مثل حساب سوق المال الجيد ، يعمل التطور من خلال التغيير التدريجي. إذا كانت المتغيرات داخل نوع ما توفر ميزة ، مهما كانت طفيفة ، فسيتم تفضيل هذا الشكل ، تلك القدرة. إذا كانت البقع المتطورة على الأجنحة تجعلك أكثر جاذبية للأزواج أو أكثر مراوغة للحيوانات المفترسة ، فستهيمن هذه الأنماط. هذه الأصناف سيكون لها نسل أكثر. تمت إضافة الانتقاء الطبيعي على مدى قرون وآلاف السنين وفترات أطول من الوقت - المنافسة التي تحدث في الطبيعة بين الأشكال المختلفة - قوية بما يكفي لتشكيل جميع التغييرات التي رأيناها على وجه الأرض.

من الصعب على معظم الناس أن يلفوا أدمغتهم حول هذه الفترات الطويلة من الزمن. قبل قرن من الزمان ، كان تيدي روزفلت رئيسًا وكانت السيارات بالكاد مستخدمة. كان هذا يبدو وكأنه قدر لا يمكن تصوره من الوقت ، ولكن من الناحية البيولوجية والجيولوجية ، كان جزء من الثانية. مليون سنة هو مجرد جزء بسيط من الوقت الذي كان يجب أن يتطور فيه البشر المستقيمون. يستغرق ارتفاع مستوى سطح البحر وقتًا حتى تقطع الأنهار مجراها. مع تغير درجات الحرارة ، مع نمو الغابات المطيرة أو ظهور الصحاري ، تتكيف الكائنات التي تعيش في هذه المناطق وتتغير أيضًا.

أنت تسمي مزيج التطور والتطور الجنيني evo devo. ما هذا بالضبط؟ إنه مجرد اختصار لـ "علم الأحياء التطوري التطوري" ، وهو وصف مقطعي صغير لهذا المجال الذي يهتم بتطور التطور. ربما يتعلق الأمر بـ Devo ، فرقة الموجة الجديدة في أوائل الثمانينيات - هؤلاء هم الرجال الذين لعبوا مع أطباق الكلاب على رؤوسهم. قبل ذلك ، يمكنك وصف التطور بأنه تغيير بمرور الوقت ، لكن لم يكن لدينا أي سيطرة على هذه العملية حتى الثمانينيات.

وذلك عندما دخلت المشهد؟ حق. كنت في كلية الدراسات العليا أقوم ببحث في علم المناعة في جامعة تافتس في بوسطن. كنت أقفز فقط في مترو الأنفاق وأذهب إلى الندوات في ثلاث أو أربع مدارس مختلفة. إنه تحفيز ، أليس كذلك؟ من الصعب معرفة كيفية ارتباط جميع النقاط ، لكنني ظللت أسمع أن الأشياء لم تكن مفهومة جيدًا في التطور وأن الأشياء لم تكن مفهومة جيدًا في التطور ، وبدأت أفكر: كيف يمكنني الحصول على اللحم؟ كنت أبحث عن رؤى عندما صادفت الأدبيات الرفيعة جدًا عن الجينات التي تنحت أجسام ذبابة الفاكهة ، بما في ذلك دراسة المسوخات المذهلة. في هذه المسوخات ، أو Frankenflies ، يمكن لجين واحد أن يضع أرجل على الرأس بدلاً من قرون الاستشعار. أعطت الطفرات الأخرى أحادية الجين الذباب مجموعة إضافية من الأجنحة أو أزالت عينيه أو أجنحته تمامًا. أثارت حقيقة أن طفرات الجين الواحد يمكن أن يكون لها مثل هذه التأثيرات الدراماتيكية السؤال: ماذا كانت هذه الجينات ، وماذا كان من المفترض أن تفعل؟ كان السعي لاكتشاف كيف نحتت هذه الجينات شكل جسم ذبابة الفاكهة.

لقد رأيت ذبابة الفاكهة كنافذة للتطور والتطور. كيف أجري الاتصال؟ لم تكن دعوة واضحة ، لأن التوقع كان أن ذباب الفاكهة ليس له أي علاقة بتطور المخلوقات ذات الفراء. لكن في عام 1983 وجدت مختبرًا حيث يمكنني القيام بهذا العمل ، مع مات سكوت في جامعة كولورادو في بولدر. بمجرد أن بدأنا ، أصبح واضحًا من أبحاثنا وأبحاث أخرى أن جينات بناء الجسم هذه لم تقتصر على ذباب الفاكهة ، بل تم مشاركتها في جميع أنحاء المملكة الحيوانية. لقد كانت هزة حقيقية. فجأة ، يمكننا إجراء تجارب عميقة على المستوى الأساسي لفهم كيفية تطور الشكل بالفعل.

إذن العلماء كانوا يرون نفس الجينات الرئيسية تعمل في العديد من الأنواع المختلفة؟ نعم فعلا. كان أحد الاكتشافات الصادمة هو العلاقة بين أعيننا وأعين الحشرة. لن تعتقد أن لديهم أي شيء مشترك ، أليس كذلك؟ عيون الحشرة ، مع 800 جانب ، تعمل بمبادئ بصرية مختلفة عن عيون الإنسان. لما يقرب من قرن ونصف ، اعتقد علماء الأحياء أنهم قد تطوروا بشكل مستقل ، من الصفر ، وأن العيون قد اخترعت عدة مرات في المملكة الحيوانية بوسائل مختلفة تمامًا - وصفات مختلفة في مجموعات مختلفة من الحيوانات. لقد اكتشفنا الآن أن هذه العيون تتكون من ما يمكن التعرف عليه على أنه نفس الجين ، على الرغم من أن تلك الحيوانات قد تطورت بشكل منفصل لمدة 500 مليون سنة. عندما أخذنا نسخة الفأر من هذا الجين - نفس الجين الذي نجده في الإنسان - ووضعناه في الذبابة وقمنا بتعديله ، قمنا بتحفيز أنسجة عين الذبابة.

أظهر فريقنا أن الجين الشائع نفسه ضروري لبناء الأطراف لدى البشر وذباب الفاكهة. اتضح أن هذا الجين ضروري لبناء كل شيء يخرج من الجسم: قرون الاستشعار ، الأرجل ، القرون ، أيا كان. حطمت هذه الأنواع من التجارب تصوراتنا المسبقة وأجبرت الناس على التفكير بشكل مختلف. تحت هذه الأجزاء الخارجية المتنوعة للغاية كانت هناك مجموعة أدوات وراثية مشتركة بعمق. لو كان لدي خمس دقائق مع تشارلز داروين ، سأبدأ من هناك. سوف يفجر عقله.

من الواضح أننا دخلنا عصر الداروينية التجريبية. ما هي التجارب على وجه التحديد؟ نحن ننظر إلى الكثير من الأنواع لمعرفة الشكل السلفي لجزيء معين. يمكننا إعادة بناء جزيء الأسلاف ثم تعقب الخطوات التي يجب أن تكون قد اتخذت لتشكيل الأشكال والوظائف الجديدة التي نراها اليوم. إذا كنت تعتقد أن الفرق بين نوعين ينطوي على تغييرات في جينات معينة ، يمكنك مبادلة تلك الجينات بين الأنواع. نحن نجري تلك التجارب ، سمة من سمات. هناك مجموعة قوية من التجارب التي أجرىها الناس على الرؤية. تختلف الكثير من الحيوانات في أجزاء الطيف اللوني التي تراها أفضل بسبب كيفية ضبطها مع بيئتها - سواء كانت تعيش في أعماق البحار أو في الكهوف ، سواء كانت تخرج في النهار أو في الليل ، أو ما إذا كانت يحاولون التقاط أنماط الأشعة فوق البنفسجية على الزهور أو الفرائس. البصر مهم حقًا في مساعدة الحيوانات على العيش ، وبما أن الحيوانات تعيش في العديد من الموائل المختلفة ، فقد تطورت الرؤية كثيرًا.

التجارب التي تنظر إلى هذه التغييرات قابلة للتنفيذ في المختبر. يمكنك مبادلة الجينات وتغيير بروتينات الشبكية التي تكتشف الضوء. بعد ذلك يمكنك عمل تنبؤات واضحة جدًا حول ما تعنيه بعض التغييرات والتحقق من هذه الأشياء بشكل تجريبي. على سبيل المثال ، تم إعطاء الفئران جينًا إضافيًا لرؤية الألوان في المختبر ، وقد ثبت أن البروتين الذي يصنعه هذا الجين يوسع نطاق رؤيتها من خلال تعزيز قدرتها على رؤية الضوء ذي الطول الموجي الأطول دون أي تغييرات أخرى في مخ.

هل يمكننا تطبيق هذه الاكتشافات على عالم الإنسان؟ نحن نعلم الآن أن الجينوم البشري وجينوم الشمبانزي يختلفان بنسبة 1٪ فقط. لكن أجسادنا وأدمغتنا مختلفة تمامًا. كيف يمكننا أن نكون مختلفين تمامًا عن الرئيسيات الأخرى إذا كانت جيناتنا متشابهة إلى حد كبير؟ كيف حصلنا على البراعة في أيدينا؟ كيف نسير باستقامة؟ كيف يمكننا إجراء هذه المحادثة؟ كيف حصلنا على أدمغة كبيرة؟ بمجرد تحديد التغييرات الوظيفية ذات المغزى التي حدثت بيننا وبين الشمبانزي ، ستدرك أن الاختلافات الكبيرة جدًا في علم التشريح والسلوك يمكن أن تنتج عن درجة صغيرة من الاختلاف الجيني. لقد أعطانا Evo devo الأدوات اللازمة لاستكشاف هذا اللغز: يتم تنظيم نفس الجينات ثم استخدامها بطريقة مختلفة. شيء ما يحدث قبل ذلك بقليل أو في مكان آخر أو يبقى لفترة أطول قليلاً. هذه هي أبعاد الزمان والمكان للتنمية. إنها مثل الكوريغرافيا. لديك نفس الراقصين ، لكن الباليه مختلف بناءً على إشارات مختلفة.

في كتابك Endless Forms Most Beautiful ، تشير إلى الانفجار الكمبري ، وهو الوقت الذي ظهر فيه عدد كبير من أشكال الحياة الجديدة في نفس الوقت تقريبًا. غالبًا ما يشير المشككون في التطور إلى هذا النوع من التحول المفاجئ - ألا يتعارض هذا التغيير السريع مع وصفك لمجموعة أدوات رئيسية واحدة والتطور البطيء على مدى فترات طويلة من الزمن؟ قبل حوالي 543 مليون سنة ، رأيت أشياء مثل قنديل البحر والمخلوقات الشبيهة بالإسفنج ، لكنك لم ترَ مخلوقات ثنائية: الديدان وثلاثيات الفصوص وأشياء من هذا القبيل. ثم في الانفجار الكمبري ، اندلعت أشكال حيوانية كبيرة ومعقدة. تمثل هذه الأشكال في العصر الكمبري الكثير من التقسيمات الرئيسية لمملكة الحيوانات التي نراها اليوم. يبدو الانفجار الكمبري مفاجئًا في السجل الأحفوري ، لكن الرسالة المفاجئة من إيفو ديفو هي أن جميع الجينات لبناء أجسام حيوانية كبيرة ومعقدة قد سبقت ظهور تلك الأجسام لفترة طويلة. معظم ما هو مطلوب لخلق هذا التعقيد المذهل موجود بالفعل. تم التعبير عن الجينات قبل العصر الكمبري في تلك الكائنات الأكثر تواضعًا ورخوة الجسم ، لكن كان لديها وظائف أقل للقيام بها. تطور التعقيد من خلال توسيع استخدامات هذه الجينات بدلاً من اختراع المزيد منها.

يجعلك تتساءل عن نوع الإمكانات التي تنتظر أن تنفجر اليوم. كانت الديناصورات هي الفقاريات المهيمنة حتى نهاية العصر الطباشيري. كانت الثدييات موجودة ، لكنها كانت أصغر حجمًا ، مما أدى إلى نحت أنماط الحياة بعيدًا عن طريقة الديناصورات. تخلص من الديناصورات وفي غضون 10 أو 15 مليون سنة تطورت الثدييات إلى جميع أنواع الأشكال الكبيرة وهيمنت على النظم البيئية الأرضية. عندما تلتقي الإمكانات الجينية بالفرصة البيئية ، تحصل على الأفيال وثور البيسون والزرافات. فكر في البيئة مثل سد الزجاجة وإخراج الفلين وتنفجر الأشياء.

لقد ذكرت في كتابك "صنع الأصلح" أن كل الأنواع تحتوي على جينات أحفورية. هذه بقايا لم تعد مستخدمة ، وتبدأ سلامة النص الجيني في التآكل. إحدى القصص المفضلة لدي تتعلق بالأسماك الجليدية في جزيرة بوفيت. تعيش هذه المخلوقات في المياه الباردة في القطب الجنوبي. إنها الفقاريات الوحيدة التي لا تحتوي على خلايا دم حمراء لنقل الأكسجين لتغذية أنسجتها. إذا نظرت إلى جينات الهيموجلوبين ، البروتينات الحاملة للأكسجين في الدم الأحمر ، فإن أحد هذه الجينات قد اختفى تمامًا والآخر بقايا مكسورة ، متعفنة بعيدًا. من هذا نفهم أن أسلاف هذه الأسماك كان لديهم دم أحمر ، لكن هؤلاء الرجال تركوا نمط الحياة ذو الدم الأحمر وراءهم.

التفسير بيئي. تعيش أسماك الجليد في هذا الماء شديد البرودة ، وقد يكون من الصعب حقًا ضخ خلايا الدم الحمراء حول الشعيرات الدموية في مثل هذا الماء البارد. بدلاً من ذلك ، تمتلك الأسماك خياشيم أكبر وبشرة خالية من القشور إلى حد كبير. لذا فهم يحصلون على الأكسجين بشكل سلبي من مياه المحيط المحيطة. لقد تخلوا عن أسلوب حياة كان يغذي الفقاريات لنحو 500 مليون سنة. أما بالنسبة لنا ، فقد استخرج البشر حوالي 800 جينًا في سياق تطورنا من الثدييات وأسلافنا الأوائل الذين يعودون إلى ملايين السنين. من يدري ، قد تكون هذه الجينات المفقودة مفيدة لنا بعد 1000 عام من الآن ، ولكن لا توجد طريقة للحفاظ عليها. أعتقد أنه يمكننا دائمًا محاولة إعادة هندسة بعض الأشياء.

بالمقابل ، قلت إن بعض الجينات خالدة. تعود هذه الجينات إلى الأصل المبكر للحياة على هذا الكوكب ، وهي ضرورية جدًا لدرجة أن نصها تم الحفاظ عليه لأكثر من 3 مليارات سنة. إنهم يشاركون بطرق أساسية للغاية في فك تشفير الآلية الجينية المشتركة بين جميع الكائنات الحية. بدون هذه الجينات لا يمكنك التعبير عن معلوماتك الجينية وإنتاج البروتينات التي تحتاجها للعيش.

لقد قدمت فيض من الأدلة التي لا يمكن دحضها ، ومع ذلك يبدو أن معارضي التطور يدحضونها كلها. كيف ترد؟

يمكنك أن تسمعني تقريبًا ضاحكًا ، لأنه ليس معقولًا ، وليس عقلانيًا ، ومع مرور السنين ، يصبح الأمر غير معقول أكثر من أي وقت مضى ، لكن الناس ما زالوا متمسكين بأسلحتهم.

هل هناك أي شيء يمكننا القيام به للمساعدة في إقناع الجمهور المتشكك بقبول الطريقة التطورية للنظر إلى الحياة؟ على محمل الجد ، قم بتدريس التطور باعتباره موضوعًا أساسيًا في العلوم من الصفوف المبكرة. يتغير الكون ، وتتغير الأرض ، وتتغير الحياة مع تطور الأرض.

إلى أين ستذهب البيولوجيا التطورية بعد ذلك؟ اليوم نحن في عصر ذهبي ثان. نحن لا نجمع حيوانات الحيوانات التي صنعها داروين أو نعيدها إلى متحف. بدلاً من ذلك ، نجمع الوصفات الجينية للمخلوقات عبر الكوكب ونحاول معرفة كيف ظهرت. نحن نبحث مباشرة في نص التطور ، وحتى في نصوص المخلوقات المنقرضة مثل الماموث الصوفي وإنسان نياندرتال ، ونسأل ما الذي جعلها متشابهة أو مختلفة عن الفيلة أو منا.

سيأتي عصر ذهبي ثالث عندما نفهم الحياة خارج الأرض. كم مرة تطورت الحياة ، وكم نشأت؟ هل انتقلت الحياة من كوكب إلى كوكب؟ هل تختلف كيمياء الحياة خارج كوكب الأرض عن كيمياء الحياة على الأرض؟ سيكون هذا عملاً صعبًا ، لكن علينا أن نتطلع إلى الأمام. إن العثور على الحياة في مكان آخر في الكون من شأنه أن يجلب ثورة علمية كبيرة مثل أي ثورة شهدناها من قبل.


البيولوجيا الجزيئية

البيولوجيا الجزيئية هي دراسة علم الأحياء على المستوى الجزيئي.

يتداخل المجال مع مجالات أخرى من علم الأحياء والكيمياء ، ولا سيما علم الوراثة والكيمياء الحيوية.

يهتم علم الأحياء الجزيئي بشكل أساسي بفهم التفاعلات بين الأنظمة المختلفة للخلية ، بما في ذلك العلاقة المتبادلة بين الحمض النووي والحمض النووي الريبي وتخليق البروتين وتعلم كيفية تنظيم هذه التفاعلات.

يستخدم الباحثون في علم الأحياء الجزيئي تقنيات محددة أصلية في البيولوجيا الجزيئية ، لكنهم يجمعونها بشكل متزايد مع تقنيات وأفكار من علم الوراثة والكيمياء الحيوية.

لا يوجد خط متشدد بين هذه التخصصات كما كان في السابق.

علم الأحياء الجزيئي هو دراسة الأسس الجزيئية لعملية النسخ والنسخ والترجمة للمادة الجينية.

لا تزال العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية حيث يتم نسخ المادة الجينية إلى RNA ثم ترجمتها إلى بروتين ، على الرغم من كونها صورة مفرطة في التبسيط للبيولوجيا الجزيئية ، توفر نقطة انطلاق جيدة لفهم المجال.

الكثير من العمل في البيولوجيا الجزيئية هو كمي ، وقد تم مؤخرًا الكثير من العمل في واجهة البيولوجيا الجزيئية وعلوم الكمبيوتر في المعلوماتية الحيوية والبيولوجيا الحاسوبية.

اعتبارًا من أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، كانت دراسة بنية الجينات ووظيفتها ، وعلم الوراثة الجزيئي ، من بين المجالات الفرعية الأكثر بروزًا في علم الأحياء الجزيئي.


هنا & # 8217s لماذا نقوم بتنفيذ ربط الحمض النووي في درجات حرارة منخفضة يمكن أن يساعد

يمتلك إنزيم DNA ligase نشاطًا مثاليًا عند 25 درجة مئوية ، لذلك يتم إجراء تفاعل الارتباط عند درجة حرارة يتم فيها التبادل بين درجات الحرارة المثلى لتجميع نهايات الحمض النووي معًا (1 درجة مئوية) والتفاعل الأنزيمي (25 درجة مئوية) ). عادةً ما تكون ساعة واحدة عند 16 درجة مئوية جيدة ، ولكن نظرًا لأن تجميع نهايات الحمض النووي معًا هو الجزء الأقل كفاءة من التفاعل ، فإن تفضيل ذلك عن طريق خفض درجة الحرارة إلى 4 درجات مئوية يمكن أن يعطي مزيدًا من الكفاءة. ومع ذلك ، سيعمل الإنزيم ببطء شديد عند درجة الحرارة هذه ، لذا يلزم وقت حضانة طويل (على سبيل المثال بين عشية وضحاها).

نُشر في الأصل في 31 أكتوبر 2007 وتم تحديثه وإعادة نشره في 5 ديسمبر 2014.


من الخلية إلى الحمض النووي

رصيد الصورة: Clipart.com

غرض

تعريف الطلاب بالمعلومات الجينية المخزنة في الحمض النووي داخل نواة الخلية البشرية.

مفهوم

الهدف من هذا الدرس هو تعريف الطلاب بالخلية البشرية وحمضها النووي كمعلومات وراثية تحكم كيفية عمل الخلية. يوصى بتدريس هذا الدرس قبل الخوض في العملية الأكثر تقنية وكيميائية حيوية للنسخ والنسخ والترجمة.

عند التعرف على الخلايا ، غالبًا ما يقفز الطلاب على الفور إلى الهياكل والوظائف. هذا النهج المجزأ يفسح المجال لسوء فهم العلاقة بين الخلايا والكائنات الحية التي تتكون منها. توصف كتب علم الأحياء الخلايا بأنها اللبنات الأساسية للحياة ، ومع ذلك لا يستطيع الطلاب في كثير من الأحيان شرح كيف يمكن لشيء صغير جدًا أن يساعد في تكوين إنسان أو شجرة أو بكتيريا. غالبًا ما يعتقد الطلاب أن الخلايا تطفو داخل الهياكل ، حيث يتم تصوير خلايا الدم وهي تتحرك عبر الشرايين والأوردة. حتى استخدام لغة معينة يمكن أن يعزز هذا النوع من التفكير الخاطئ ، وقد يُفهم أن العبارة & ldquocells في القلب & rdquo تعني أن هناك خلايا داخل القلب ، ولكنها لا تصنع القلب نفسه. تشير الأبحاث إلى أنه قد يكون من الأسهل على الطلاب فهم أن الخلية هي الوحدة الأساسية للبنية (التي يمكنهم ملاحظتها) من أن الخلية هي الوحدة الأساسية للوظيفة (والتي يجب استنتاجها من التجارب) (Dreyfus & amp Jungwirth، 1989). في هذا الدرس ، سيبدأ الطلاب في فهم الخلايا كوحدة أساسية للبنية والبدء في استكشاف كيفية قيام الحمض النووي بإعلام وظيفة الخلية.

تظهر الأبحاث أيضًا أن طلاب المدارس الثانوية قد يكون لديهم العديد من المفاهيم الخاطئة حول الخلايا بعد التعليمات التقليدية (Dreyfus & amp Jungwirth ، 1988). بينما يتعلم الطلاب تفاصيل الانقسام ، والتنفس الخلوي ، والتمثيل الضوئي ، غالبًا ما لا يتم التعامل مع الفهم الأكبر لكيفية ارتباط هذه العمليات الكيميائية والبيولوجية المفصلة بالحياة والنمو. علاوة على ذلك ، يتم تعليم الطلاب عادةً شكل ووظيفة الخلايا & ldquotypical & rdquo ، وغالبًا ما يتم عزلهم عن الخلايا الأخرى. يتم تسليط الضوء على الاختلافات بين الخلايا بدائية النواة والخلايا حقيقية النواة ، وكذلك الاختلافات بين الخلايا النباتية والحيوانية. من الناحية المفاهيمية ، يشجع هذا الطلاب على الاعتقاد بأن جميع الخلايا النباتية متماثلة جسديًا وشكلًا ، وكذلك لجميع الخلايا الحيوانية. نظرًا لأن الخلايا تُدرس غالبًا في عزلة و [مدش] على وجه الخصوص من خلال الرسومات أو النماذج لنماذج أولية من خلية نباتية وحيوان واحد و mdashstudents أيضًا قد لا يكونوا قادرين على وصف كيفية اتصال الخلايا في كائن حي واحد ببعضها البعض وتتصل ببعضها البعض.

أخيرًا ، غالبًا ما يكون الطلاب غير قادرين على التوفيق بين مفهومين يتم تدريسهما خلال وحدة بيولوجيا الخلية. من ناحية ، يتعلمون أن جميع المعلومات الجينية التي ترمز لكائن حي يتم ترميزها داخل الخلية و rsquos DNA وأن هذا الرمز الجيني هو نفسه في كل خلية من خلايا الكائن الحي. ومع ذلك ، من ناحية أخرى ، يتعلم الطلاب أن الخلايا تتمايز وتتخصص. قد تصبح خلايا الكبد ، والخشب ، والغدة الدرقية ، وما إلى ذلك. كيف يمكن لخليتين من الكائن الحي أن يكون لهما نفس المعلومات الجينية تمامًا ، ومع ذلك يصبحان أنواعًا مختلفة من الخلايا ذات الوظائف والمورفولوجيا المتخصصة؟

هذا الدرس مخصص لمستوى المدرسة الثانوية ويفترض أن الطلاب لديهم بعض المعلومات السابقة حول الخلايا والحمض النووي. سيساعدك قسم التحفيز وبداية التطوير في هذا الدرس على تحديد تصورات الطالب المسبقة.

التحفيز

قبل الدرس ببضعة أيام ، اسأل الطلاب ، "ما هي الكائنات الحية؟" اطلب من الطلاب كتابة ما لا يزيد عن ثلاثة ردود على ورقة فارغة أو على بطاقة فهرسة.لا يحتاجون إلى كتابة أسمائهم على إجاباتهم ، ولكن تأكد من مشاركة جميع الطلاب في هذا النشاط القصير. جمع الردود وتنظيمها في فئات خارج وقت الفصل الدراسي. يمكن إجراء النشاط شفهيًا أيضًا من خلال مطالبة الطلاب بمشاركة الردود وكتابتها على السبورة. ومع ذلك ، فقد أظهرت التجربة السابقة مع هذا النشاط ما يلي: 1) لا يساهم جميع الطلاب في المناقشة بأفكارهم ، مما يمنعك من التحقق مما يعتقده جميع الطلاب ، و 2) يخجل الطلاب أحيانًا من مشاركة الأفكار أو المصطلحات الأولى التي تظهر. عقولهم ، مثل & ldquosperm. & rdquo ، يضمن تجميع الردود بشكل مجهول أنك تعرف المفاهيم المسبقة لجميع الطلاب.

قم بتدوين القائمة النهائية للكلمات والعبارات على السبورة أو على ورق اللوح الورقي. يجب تجميع المصطلحات ذات الصلة معًا ، مثل & ldquocarbon ، & rdquo & ldquowater ، & rdquo و & ldquoatoms. & rdquo عادةً ما يساهم الطلاب في المصطلح & ldquocell & rdquo. قد ترغب أيضًا في تضمين المصطلحين & ldquotissue & rdquo و & ldquoorgan. & rdquo

اطلب من الطلاب ترتيب المصطلحات حسب ترتيب علاقتهم ببعضهم البعض. قم بتيسير المناقشة من خلال الأسئلة الإرشادية ، مثل:

  • ما هي العلاقة بين الكربون والذرات؟
  • كيف يمكننا ترتيب هذه الشروط حسب حجم السلعة؟
  • هل توجد أشياء أخرى داخل الخلايا غير الحمض النووي؟
  • ما هي بعض الأمثلة على الخلايا؟ (هذا هو المكان الذي يمكن فيه دمج مصطلحات مثل & ldquosperm & rdquo أو & ldquored blood cell & rdquo.)

قد تبدو النتيجة على أنها شبكة أكثر من كونها قائمة. أخبر الطلاب أن الفصل سيبدأ وحدة عن بيولوجيا الخلية ، حيث سيتعلمون أنواعًا مختلفة من الخلايا ووظائفها ومقصوراتها المختلفة. أشر إلى أن الخلايا غالبًا ما توصف بأنها اللبنات الأساسية للحياة. ومع ذلك ، تتكون الخلايا نفسها من أجزاء مختلفة ، لكل منها وظيفة محددة.

تطوير

في هذا الجزء من الدرس ، سيفحص الطالب الخلايا عن كثب من خلال استكشاف بعض الرسوم المتحركة والتفاعلات عبر الإنترنت. ابدأ بسؤال الطلاب:

    ربما تكون قد تعلمت أن نصف المعلومات الجينية للإنسان تأتي من الأم ونصفها من الأب. ما هذه المعلومات الجينية؟
      (إنه DNA.)
      (إنها تأتي من البيضة).
      (إنها تأتي من الحيوانات المنوية).

    ناقش مع الطلاب أنه عندما تتحد البويضة والحيوانات المنوية ، فإنهما يشكلان خلية جنينية واحدة تحتوي على مجموعة كاملة من الحمض النووي.

      كيف تصبح تلك الخلية الجنينية الأولى خليتين أو ثلاث أو أربع وهكذا؟
        (يبدأ في الانقسام).
        (يتكرر الحمض النووي وينقسم مع كل انقسام خلوي).

      شارك مع الطلاب أن كل خلية تحتوي على نفس نسخة المعلومات الجينية التي كانت موجودة في أول خلية جنينية. اعرض على الطلاب الرسوم المتحركة لانقسام الخلية الحيوانية ووصف كيف أن الخليتين اللتين تم إنتاجهما من الانقسام الخلوي متماثلان تمامًا مع الخلية الأولى. إذا استمر هذا في الحدوث مرارًا وتكرارًا ، كما هو الحال بالنسبة للأجنة ، فإن كل خلية هي نسخة طبق الأصل من الخلية الأولى بنفس الحمض النووي الموجود في تلك الخلية الأولى. بناءً على ذلك ، اطلب من الطلاب التفكير في مصدر الكبد ، أو القلب ، والجلد ، والدماغ ، والعظام ، وما إلى ذلك.

      أظهر للطلاب الشكل 1 من الخلايا والأنسجة الحيوانية. بدلاً من ذلك ، يمكنك طباعة الصورة وتقديمها للطلاب على شكل ورقة. اسأل الطلاب:

      صف كيف يكون لكل نوع من خلايا المعدة وظيفة مختلفة. على سبيل المثال ، تتقلص خلايا أنسجة العضلات الملساء وتتوسع للسماح للطعام والمغذيات بالتحرك على طول الجهاز الهضمي. تبطن الخلايا الظهارية العمودية داخل المعدة ، وتمتص العناصر الغذائية في مجرى الدم. توفر خلايا الدم الحمراء الأكسجين لجميع خلايا المعدة الأخرى. تنقل الخلايا المكونة للنسيج العصبي الرسائل العصبية من وإلى الدماغ. الخلايا المكونة للنسيج الضام تدعم وتحمي المعدة. يمكنك أيضًا مراجعة كيفية اختلاف الخلايا شكليًا عن بعضها البعض. ذكر الطلاب أن كل هذه الخلايا هي نتيجة انقسام خلية من خلية سابقة. في النهاية ، كانت الخلية الأولى لهذا الكائن الحي هي الخلية الجنينية التي تحتوي على الحمض النووي من البويضة والحيوانات المنوية. هذا يعني أن الانقسام الخلوي ينتج عنه خلايا متطابقة وراثيا مع بعضها البعض. تحتوي جميع أنواع الخلايا الخمسة التي راجعها الطلاب في الرسم التخطيطي على نفس المعلومات الجينية بالضبط. بعبارة أخرى ، على الرغم من اختلاف الخلايا في الشكل والوظيفة ، إلا أنها متطابقة وراثيًا.

      اطلب من الطلاب استخدام ورقة التعريف الخاصة بطالب إدخال الخلية البشرية والحمض النووي للوصول إلى الرسوم المتحركة عبر الإنترنت من الخلية إلى الحمض النووي. يجب أن يمر الطلاب من خلال الرسوم المتحركة والإجابة على الأسئلة المقابلة. يمكنهم كتابة إجاباتهم على ورقة الطالب من الخلية إلى الحمض النووي.

      راجع الأسئلة مع الطلاب. اشرح أي مفردات جديدة قدمتها الرسوم المتحركة ، مثل البكتيريا ، وحقيقيات النوى ، والميكرومتر ، والنانومتر ، وبروتينات الهيستون ، والجزيء البوليمري. راجع مع الطلاب أن الميزة الفريدة للخلايا حقيقية النواة هي وجود نواة حيث يتم تخزين الحمض النووي.

        تشير الرسوم المتحركة إلى أن البشر لديهم 46 كروموسومًا. كم عدد الكروموسومات التي تأتي من الأم؟ من الأب؟
          (يأتي 23 كروموسومًا من كل والد.)
          (يتكاثرون وتحصل كل خلية جديدة على نسخة من نفس الكروموسومات الـ 46).
          (هناك نوعان من الخيوط يلتفان حول بعضهما البعض بطريقة حلزونية ، مربوطة ببعضها البعض بواسطة قواعد.)

        إذا كان متاحًا ، اعرض للطلاب نموذجًا للحمض النووي. أشر إلى كيف أن التجاذب بين القواعد يربط الهيكل الحلزوني معًا. اعرض على الطلاب صورًا للتركيب الجزيئي للقواعد ، مع توضيح العناصر المختلفة مثل الكربون والهيدروجين. ذكّر الطلاب بنشاطهم في العصف الذهني أثناء التحفيز وأشر إلى أن أصغر وحدة هي الذرة.

        ناقش مع الطلاب أن كل خلية في جسم الإنسان تحتوي على نفس 46 كروموسومًا مثل كل خلية أخرى. أي أن المعلومات الجينية المخزنة في نواة كل خلية بشرية مطابقة لكل خلية أخرى في ذلك الكائن الحي. ومع ذلك ، كما رأى الطلاب في صورة المعدة ، تختلف خلايا جسم الإنسان عن بعضها البعض من حيث الوظيفة والتشكل. لماذا تصبح بعض الخلايا خلايا قلب بينما تصبح خلايا أخرى خلايا كبد؟ كيف تعرف الخلايا الوظيفة التي يجب أن تؤديها؟

        لاستكشاف هذا السؤال ، يجب على الطلاب استخدام ورقة البريد الإلكتروني الخاصة بهم للذهاب إلى جولة حول الأساسيات على موقع Learn Genetics والإجابة على الأسئلة المقابلة في ورقة البريد الإلكتروني. يمكنهم تسجيل إجاباتهم على ما هو الحمض النووي؟ ورقة الطالب. يمكنك العثور على إجابات للأسئلة الموجودة في ما هو الحمض النووي؟ ورقة المعلم.

        بعد الانتهاء من النشاط ، راجع الأسئلة مع الطلاب. ناقش مع الطلاب أن جميع المعلومات الجينية في الخلية مخزنة في نمط من أربع قواعد ، وهي الأدينين والجوانين والسيتوزين والثايمين. هذه مختصرة على التوالي A و G و C و T. الكود الجيني الكامل للكائن الحي و mdash بما في ذلك كيف ستنمو كل خلية ، وتعمل ، وتبدو & mdashis مخزنة في نمط هذه الأحرف الأربعة. نمط هذه الحروف يشكل & ldquosentences & rdquo تسمى الجينات. الجين هو امتداد من الحمض النووي يرمز إلى بروتين. الحمض النووي لا يترك النواة أبدًا ، لذا يمكنه فعلًا القيام بوظيفة الخلية. بدلاً من ذلك ، يشبه الحمض النووي مخططًا مكونًا من الجينات. تتم قراءة الجينات بواسطة الآلة النووية للخلية و rsquos وتنتج بروتينات محددة. يرمز كل جين لبروتين معين. هناك جينات للبروتينات لها علاقة بالسمع ، ووظيفة القلب ، والدفاع المناعي ، وامتصاص المغذيات ، وما إلى ذلك.

        تقدير

          في تقديرك ، هل تعتقد أن هناك جينات قليلة أم كثيرة؟
            (هناك العديد من الجينات في الحمض النووي).
            (لا.)
            (ترتبط وظيفة الخلية بأنواع البروتينات المنتجة ، فعلى سبيل المثال ، تنتج خلايا القلب بروتينات خاصة بوظيفة القلب. ومن ناحية أخرى ، تنتج خلايا العين بروتينات خاصة بوظيفة العين. )
            (تنتج الخليتان بروتينات مختلفة بناءً على جينات مختلفة من الحمض النووي يتم قراءتها بواسطة آلية الخلية و rsquos. تنتج خلية الأذن الداخلية بروتينات لها علاقة بوظيفتها ، وكذلك خلية المعدة. هذا هو السبب تبدو وتعمل بشكل مختلف.)
            (نعم.)
            (يتم إنتاجها من الانقسام الفتيلي ، وهو انقسام الخلايا الذي يتكاثر فيه الحمض النووي. جميع الخلايا لها نفس الحمض النووي للخلية الجنينية الأولى.)
            (تحتوي كل خلية على 46 كروموسومًا).
            (نعم.)
            (الجينات هي أجزاء من الحمض النووي. إذا كان الحمض النووي هو نفسه في كلتا الخليتين ، فإن الجينات هي نفسها أيضًا لأنها جزء من الكل).
            (لا.)
            (نعم.)

          اطلب من الطلاب مراعاة ما يلي: بدأ كل طالب في الفصل كخلية واحدة ، تنتج من بويضة وحيوان منوي. كانت الخلية الأولى تحتوي على 46 كروموسومًا ، 23 من كل والد. كيف أصبحت تلك الخلية الوحيدة الإنسان الذي يعمل بكامل طاقته كما هو عليه اليوم؟ شجع الطلاب على التفكير في انقسام الخلايا وأن الخلايا تتخصص بناءً على الجينات التي تنشط داخل الحمض النووي.

          ملحقات

          يعتبر استخراج الحمض النووي درسًا في NetLinks للعلوم يوفر للطلاب فرصة لاستخراج الحمض النووي.

          بعد فهم مفهوم الجينات ، يمكن للطلاب استكشاف الجينوم البشري وأهمية فك تشفير جميع الجينات داخل الحمض النووي البشري. استخدم درس Science NetLinks "تكسير الكود الجيني".

          يمكن للطلاب استكشاف وظيفة ومورفولوجيا الخلايا المختلفة في جسم الإنسان من خلال النظر إلى الشرائح المعدة. يوفر معمل الأنسجة عبر الإنترنت صورًا عديدة لشرائح بشرية جاهزة يمكن تكبيرها. عزز أنه بينما تختلف الخلايا داخل جسم الإنسان ، فإنها تحتوي على نفس المعلومات الجينية: 46 كروموسومًا ، حيث يأتي نصفها من الأم والنصف الآخر من الأب.

          اطلب من الطلاب مشاهدة بقية جولة الأساسيات التفاعلية عبر الإنترنت للحصول على فهم أكثر اكتمالاً لكيفية ترميز الجينات للبروتينات التي تحدد الوظيفة الفعلية ومورفولوجيا الخلايا. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للطلاب معرفة المزيد عن الحمض النووي ومقارنته بالمعلومات الجينية الموجودة في فأر وزهرة من خلال لعبة تفاعلية عبر الإنترنت DNA The Double Helix. يوفر مركز Dolan DNA Learning Center أيضًا خططًا للدروس وتفاعلات عبر الإنترنت حول اكتشاف الحمض النووي والجزيء والتكنولوجيا الوراثية والتطبيقات المستقبلية.

          بالنسبة للنشاط المخبري ، اطلب من الطلاب مراقبة خلايا الخد الخاصة بهم واستخراج الحمض النووي. يمكن العثور على درس لهذه التجربة في الأنشطة العملية لتدريس علم الأحياء لطلاب المدارس الثانوية أو المدارس المتوسطة.

          يمكن العثور على الموارد التعليمية والمعلومات حول مشروع الجينوم البشري في المعهد الوطني لبحوث الجينوم البشري وموقع rsquos.


          الجنس: عندما يختلف الجسد والدماغ

          غالبًا ما يشعر المتحولون جنسيًا أنهم محاصرون في جسد لا يتطابق مع الهوية التي يعرفها دماغهم ويقتبس منهم. بالنسبة لبعض هؤلاء الأشخاص ، فإن إقناع الآخرين برؤيتهم كما يرون أنفسهم يمكن أن يتضمن التنقل في متاهة مربكة قد تبدأ في وقت مبكر من مرحلة الطفولة.

          رسم توضيحي لجيمس بروفوست

          شارك هذا:

          الأول من جزأين

          في نوفمبر 2014 ، احتفلت Zoë MacGregor بعيد ميلادها الثالث عشر. مثل أي مراهقة ، دعت صديقة إلى منزلها للنوم. لقد طلبوا البيتزا ، وكانوا يأكلون كعكات الشوكولاتة والآيس كريم ، ثم شاهدوا فيلمًا.

          كانت رحلة مواطنة سياتل لتصبح مراهقة مختلفة تمامًا عن رحلة العديد من صديقاتها. حتى كانت في التاسعة من عمرها ، عاشت الفتاة مثل إيان - صبي.

          ولكن بحلول ربيع عام 2011 ، تتذكر زوي ، "بدأت أشعر أكثر فأكثر بأنني لم أكن صبيًا تمامًا ، ولكن نوعًا من الاثنين معًا." في النهاية ، صدمت زوي بأنها لم تكن فتى ولا هجينًا من جنسين. "لا ، أنا فتاة".

          المعلمين وأولياء الأمور ، اشترك في ورقة الغش

          تحديثات أسبوعية لمساعدتك في الاستخدام أخبار العلوم للطلاب في بيئة التعلم

          يشير الأطباء إلى الأشخاص الذين يشعرون أنهم ينتمون إلى الجنس الآخر من الجنس الذي تم تكليفهم به عند الولادة المتحولين جنسيا فرادى. (المصطلح يأتي من اللاتينية حيث عبر تعني "على الجانب البعيد").

          قبل أسبوع واحد من نهاية الصف الثالث ، أعلنت Zo عن تحولها الاجتماعي في المدرسة. في هذه الحالة، انتقال وصفت بداية عملية لجعل الإشارات الخارجية للجنس تتطابق مع الهوية الداخلية للفرد. بالنسبة للأطفال والشباب المتحولين جنسيًا ، عادةً ما يتضمن هذا الانتقال الاجتماعي تغيير اسم الفرد وتسريحة شعره واختيار الملابس.

          وكخطوة أولى كبيرة في هذه العملية ، أعادت زوي تقديم نفسها لزملائها في الفصل. "لم أطلب منهم البدء في الاتصال بي Zo. كان الأمر أشبه بقولي: "الآن اسمي Zo". بعد مرور عام تقريبًا ، غير والداها اسمها قانونيًا.

          زوي (يمين) وأمها وأختها الصغرى في لقطة العائلة هذه. عند الولادة ، أطلق عليها والدا زوي اسم إيان. لكن في غضون سنوات قليلة ، علموا أن "ابنهم" شعر أنها فتاة وأراد العالم أن يعاملها على هذا النحو. سارة سوندرز ، البالغة من العمر 13 عامًا ، تواجه الآن صعوبة في تذكر ما كانت عليه الحياة قبل انتقالها. لكن التعرف عليها كفتاة بدأ قبل ذلك بكثير.

          كانت زوي في الرابعة من عمرها عندما طلبت فستانًا لأول مرة. تتذكر والدتها ، كارولين ماكجريجور ، موافقتها - بتردد - لكنها لم تعد بشراء واحدة على الفور. "كانت هذه هي المرة الثالثة التي تسأل فيها عندما فكرت ،" أنا حقا بحاجة إلى عدم تأجيل هذا. "

          في اليوم التالي ، ذهب الاثنان إلى متجر واختاروا بعض الفساتين. ارتدت Zo واحدة بمجرد وصولها إلى المنزل. في غضون بضع دقائق ، وصلت جليسة أطفال لمشاهدة زوي وشقيقتها الصغرى. قبل أن تعرف كارولين ذلك ، خرج طفلاها والجليسة من باب الحديقة. كانت زوي لا تزال ترتدي الفستان.

          "في تلك اللحظة ، أدركت أن الأمر لم يكن من أجل التأنق فقط. قالت كارولين عن زوي: "لقد أرادت فستانًا كجزء من ملابسها". تضيف ، إذا نظرنا إلى الوراء ، "لقد كان شيئًا اندمجت [Zoë] بسرعة في حياتها اليومية. لم يكن الأمر ، "سأذهب لألعب الملابس." لم أشعر أبدًا أنه كان مجرد دور. "

          اليوم ، Zoë هي طالبة نموذجية في الصف الثامن. المراهقة تحب القراءة وهي تعزف الإيقاع. في المدرسة ، مادتها المفضلة هي الفن. تستمتع بنادي ما بعد المدرسة حيث تلعب لعبة الفيديو الشهيرة Minecraft.

          صريحة وواثقة ، تقول إنه من المهم أن يفهم الناس أن كونك متحولًا جنسيًا ليس في الحقيقة "خيارًا". بدلاً من ذلك ، توضح ، "الأمر أشبه بإدراك أنك من جنس مختلف."

          الجنس. جنس تذكير أو تأنيث. ماهو الفرق؟

          على الرغم من أن العديد من الأشخاص يستخدمون مصطلحات الجنس والجنس بالتبادل ، فإنهم يعنون أشياء مختلفة تمامًا. في الواقع ، الجنس والجنس لا يتفقان بالضرورة. هذا هو الحال في حالة زوي.

          يعتمد الجنس على المعايير المقبولة ثقافيًا - المواقف أو السلوكيات النموذجية للذكور أو الإناث. الهوية الجنسية بدلاً من ذلك ، يجب أن نتعامل مع إحساسنا الداخلي بمن نحن. غالبًا ما يعبر الناس عن هويتهم الجنسية من خلال طريقة لباسهم أو سلوكهم.

          وفي الوقت نفسه ، يتم تحديد الجنس عند الحمل من خلال الجينات التي يرثها كل منا من الأم والأب. قد يصبح مرئيًا عن طريق الموجات فوق الصوتية بعد عدة أشهر من الحمل.

          صورة مكبرة للغاية للكروموسومات X و Y - الزوج رقم 23 - من ذكر بشري. عندما يكون كلا الكروموسومات من نوع X ، فإن الطفل سيكون أنثى. إذا ورث الطفل Y من أبيه كأحد تلك الكروموسومات ، فسيولد ذكرًا. لكن في الأشخاص المتحولين جنسياً ، لن تتطابق جيناتهم وهويتهم القائمة على الدماغ. تمتلك كروموسومات السلطة والمصدر / مصدر العلوم الجينات. إنها قطع صغيرة من الحمض النووي تخبر خلايانا بما يجب أن تفعله. يمتلك البشر 23 زوجًا من الكروموسومات. زوج واحد يتكون من الكروموسومات الجنسية . تأتي في شكلين: X و Y. النساء لديهن سمتان. لذلك عندما يتشاركون نصف كل زوج من الكروموسومات مع ذريتهم ، فإن الكروموسوم الجنسي الذي يقدمونه سيكون دائمًا X. الرجال لديهم X و Y. لذلك إذا كان الأب يشارك طفله في كروموسوم X ، فسوف يصنع فتاة ( XX). إذا كان يشارك في كروموسوم Y ، فسيكون الطفل ذكرًا (XY). أو على الأقل ، هذا هو الحال عادةً.

          عندما يتعلق الأمر بالجنس ، تعلم الباحثون أن علم الأحياء يمكن أن يكون أكثر تعقيدًا من مجرد "صبي" أو "بنت". على سبيل المثال ، يحمل بعض الأشخاص اثنين من الكروموسومات X ممزوجة بجزء من كروموسوم Y. هؤلاء الناس يتطورون إلى ما يبدو أنهم ذكور. يحدث هذا على الرغم من أن وجود اثنين من الكروموسومات X يعني أنهما أنثى ، على الأقل من الناحية البيولوجية.

          يصبح الأمر أكثر تعقيدًا عندما تدخل الهوية الجنسية في الصورة. بالنسبة لأكثر من 99 في المائة من سكان العالم ، ستتفق الهوية الجنسية والجنس البيولوجي. يسمى هذا الشخص cisgender. (البادئة اللاتينية رابطة الدول المستقلة- تعني "في نفس الجانب"). لكن نسبة صغيرة من الناس تعاني من عدم التوافق بين الجنس والجنس.

          يكبر بعض هؤلاء الأشخاص وهم يشعرون بأنهم ليسوا من النوع الذي يراه بقية العالم - بما في ذلك الآباء والأطباء - على أنهم. هذه التجربة تسمى المتحولين جنسيا. يختلف مصطلح المتحولين جنسيًا عن الميول الجنسية ، مما يعني ما إذا كان الشخص ينجذب إلى الذكور أو الإناث.

          قد يظهر الأفراد المتحولين جنسياً ظاهريًا ذكرًا أو أنثى. ولكن لأسباب لا تزال غير واضحة ، فإنهم يشعرون - وفي النهاية يبلغون معرفة أن يكونوا أنفسهم الجنس الآخر. قد يتعرف البعض قليلاً مع كلا الجنسين.

          فك تشابك الجنس والجنس

          أثناء الحمل ، تؤثر العوامل الوراثية على نمو الجنين أثناء نموه ليصبح جنينًا. عادة ما يصاب الشخص XX (فتاة) بالمبيض. عادة ما يصاب الشخص XY (الصبي) بالخصيتين. في الأفراد الذين لديهم كروموسومات XY ، يوجد جين على ذراع الكروموسوم Y يسمى SRY. يشير هذا الجين إلى تطور الخصيتين. عندما SRY غير موجود ، سوف يتطور المبيض. سيؤدي ذلك بعد ذلك إلى تطوير التشريح الأنثوي. إذا تطورت الخصيتين ، فسوف تستمر في إنتاج هرمون الذكورة المسمى التستوستيرون (tess-TOSS-ter-own). يرشد هذا الهرمون الجسم إلى تكوين الأعضاء التناسلية الذكرية. كما أنه يؤدي إلى نمو عظام أكبر ، وهي بنية دماغية فريدة للذكور وخصائص جسدية أخرى للذكور.

          يأتي إحساسنا بالجنس مما تخبرنا به أدمغتنا. لكن لا أحد يعرف أي جزء من الدماغ يفعل ذلك. كما أنه لا يزال من غير الواضح سبب عدم تطابق الهوية لدى المتحولين جنسيًا مع جنسهم البيولوجي. © Blablo101 / iStockphoto لطالما عُرفت البيولوجيا الأساسية الكامنة وراء الطريقة التي تشير بها الكروموسومات والجينات إلى الجسم ليأخذ تشريحًا أنثويًا أو ذكرًا. ومع ذلك ، يتعلم الباحثون الكثير عن مدى تعقيد تحديد الجنس أكثر مما كانوا يعتقدون في الأصل. والباحثون يعرفون القليل عما يدفع الجنس.

          تقول كريستينا أولسون: "على حد علمي ، لم تظهر أي دراسات بشكل قاطع من أين يأتي إحساسنا بالهوية الجنسية".تعمل في جامعة واشنطن في سياتل.

          بصفته عالمًا في علم النفس التنموي ، يدرس أولسون كيف يتطور الناس ويتغيرون مع نموهم من الطفولة إلى مرحلة البلوغ. يقول أولسون إن بعض الناس قد تكهنوا بأن الجينات أو البيئة أو مستويات الهرمون قد تلعب دورًا في التأثير على الجنس. في الواقع ، كما تقول ، "لا أعرف أي دراسة تُظهر أحدهما أو الآخر أو أي مجموعة تصنع الجنس."

          منذ آلاف السنين ، لاحظ المراقبون الدقيقون - أي الآباء - أن الأطفال في مرحلة مبكرة يبدأون في التعبير بقوة عن تفضيلهم لبعض الألعاب والألوان والملابس. في نفس هذا العمر المبكر تقريبًا ، يبدأ الأطفال أيضًا في التعبير عن هويتهم الجنسية.

          يقول أولسون: "ما نعرفه من التطور النموذجي للجنس هو أن الأطفال يعرفون عمومًا ويمكن أن يقولوا ما إذا كانوا فتى أو بنتًا في سن الثانية أو الثالثة".

          بحلول نفس العمر ، سيعبر العديد من الأطفال المتحولين جنسيًا أيضًا عن هويتهم الجنسية. لكن في حالتهم ، سيختلف الأمر عن المتوقع ، كما يقول أولسون. تقول: "يجد معظم الناس أنه من الصادم أن يتمكن طفل متحول جنسيًا" من معرفة "أنهم من جنس معين أو ليسوا في وقت مبكر جدًا". ومع ذلك ، يخبرها بحث أولسون أنه من المنطقي تمامًا أن تظهر الهوية الجنسية في نفس العمر لدى الأطفال المتحولين جنسيًا والمتحولين جنسيًا.

          لفهم الأطفال المتحولين جنسياً بشكل أفضل

          في عام 2013 ، أطلقت Olson وزملاؤها مشروع TransYouth. يدرس هذا البرنامج الوطني طويل المدى تطور ما يصل إلى 200 طفل متحول جنسيًا تتراوح أعمارهم بين 3 و 12 عامًا. والهدف من ذلك هو معرفة كيفية تطور هويتهم الجنسية.

          لكل طفل متحول جنسيًا ، يضم فريق Olson طفلًا متوافقًا مع الجنس. هذا الطفل الثاني يسمى أ مراقبة. سيكون كل زوج من المشاركين متشابهين قدر الإمكان. على سبيل المثال ، إذا كان المتحول جنسيًا يتعرف على أنه صبي ، فسيكون عنصر التحكم صبيًا. كلاهما سيكون في نفس العمر. وكلاهما سيأتي من عائلات ذات دخل مماثل.

          أي من هؤلاء الأشقاء هم من الأولاد أم البنات؟ نحن نميل إلى تفسير ذلك من كيفية ارتداء الناس لشعرهم. لكن الهوية الجنسية هي في الحقيقة انعكاس لكيفية "رؤيتنا" لأدمغتنا. وهذا شيء غير مرئي للعين. © Linda Kloosterhof / iStockphoto عندما يكون ذلك ممكنًا ، تسجل الدراسة أيضًا الإخوة والأخوات. سيسمح هذا للباحثين بمقارنة كيف يمكن أن تؤثر أنظمة دعم الأسرة والمعتقدات على الأشقاء.

          في دراسة سابقة ، وجدت أولسون وزملاؤها أن الأطفال المتحولين جنسيًا الذين تقل أعمارهم عن 5 سنوات يتعرفون بقوة على جنسهم الذي تم التعبير عنه كما يفعل الأطفال المتوافقون مع الجنس. طلبت تلك الدراسة أيضًا من المشاركين ، الذين تتراوح أعمارهم بين 5 و 12 عامًا ، ربط المفاهيم المتعلقة بجنسهم. على سبيل المثال ، عند تقديم قائمة بالكلمات على شاشة الكمبيوتر ، قد يقوم أحدهم بإقران "أنا" و "أنثى". ظهرت نتائج تلك الدراسة في 5 أبريل علم النفس.

          اقترحت بعض الأبحاث أن الأطفال المتحولين جنسيًا قد يتم الخلط بينهم ببساطة بشأن هويتهم الجنسية ، أو أنهم مخطئون. تقول أولسون وزملاؤها إن البيانات الجديدة تشير إلى أن هذا ليس هو الحال. ويضيف فريقها أن الأطفال المتحولين جنسيًا لا ينخرطون فقط في اللعب التخيلي. الأولاد ، على سبيل المثال ، لا يتظاهرون ببساطة بأنهم فتيات ، لأن الأطفال الآخرين قد يتظاهرون بأنهم ديناصور أو بطل خارق.

          يخطط Olson لتتبع الأطفال المشاركين في مشروع TransYouth خلال فترة البلوغ على الأقل - وفي حالة استمرار التمويل ، حتى مرحلة البلوغ. على طول الطريق ، يجب أن تكشف بيانات فريقها الكثير عن كيفية شق الشباب المتحولين جنسيًا طريقهم عبر مراحل مهمة في نموهم ، من سن البلوغ إلى الأبوة.

          يقول أولسون إن القليل من البيانات طويلة المدى موجودة عن الأطفال المتحولين جنسياً. هذا ينطبق بشكل خاص على أولئك الذين يتلقون الدعم الكامل من قبل أسرهم ومجتمعهم في التعبير عن هويتهم. يوضح أولسون أن ملء هذه البيانات المفقودة "جزء كبير من سبب قيامي بهذه الدراسة".

          حساء معقد

          عندما ولدت هذه الفتاة ، حدد لها الأطباء جنس "الصبي". يجد بعض الناس أن الجنس المحدد عند الولادة لا يبدو مناسبًا - وينتهي بهم الأمر بالعيش وارتداء الملابس كالجنس الآخر. © RoBeDeRo / iStockphoto

          لا يعرف الباحثون سوى القليل عن كيفية اختلاف الأشخاص المتحولين جنسيًا في تطورهم البيولوجي ، إن وجد ، عن الأفراد المتوافقين مع الجنس. كما ذكرنا سابقًا ، لا يعرف العلماء من أين يأتي إحساسنا بالجنس. تقدم الدراسات التي أجريت على الأطفال الذين سُمح لهم بالانتقال إلى الجنس الآخر أدلة.

          كما اتضح ، يبدو أن الدماغ يلعب دورًا أكبر في هويتنا أكثر من أي شيء آخر ، كما يقول ويليام راينر. وهو طبيب نفسي للأطفال والمراهقين. يعمل في مركز العلوم الصحية بجامعة أوكلاهوما في أوكلاهوما سيتي. راينر يدرس الأطفال الصغار والمراهقين الذين ينتقلون إلى الجنس الآخر لما وصفه لهم الأطباء عند الولادة (بناءً على جنسهم البيولوجي الظاهر). بعض هؤلاء الأطفال هم من المتحولين جنسيا. قد يكون لدى البعض الآخر ظروف في الرحم أدت إلى نمو أعضائهم التناسلية بشكل غير طبيعي (انظر الشرح أدناه).

          المفسر: أحياناً يختلط الجسم بين الذكر والأنثى

          يمكن أن يؤدي هذا الموقف الثاني الأطباء إلى تفسير الجنس البيولوجي للفرد بشكل غير صحيح. (ومع ذلك ، لا ينبغي الخلط بين هذا الشرط وهوية المتحولين جنسياً). إذا ولد ولد بأعضاء تناسلية لفتاة ، على سبيل المثال ، فيجوز للطبيب عن طريق الصدفة أن يعيّن الطفل إلى الجنس الخطأ. عندما يكبر هذا الصبي ، قد يدرك والديه وطبيبه الخطأ. لكن مجرد إخبار هذا الطفل بأنه فتاة لن يقنعه بأن هذا هو نفسه. وذلك لأن الهوية يتم تحديدها داخليًا ، ضمن التفاعلات المعقدة بين 100 مليار خلية في دماغه.

          يشير راينر إلى أن الدماغ عبارة عن حساء معقد من المواد الكيميائية. بطريقة ما ، كما يقول ، تضاف هذه المواد الكيميائية إلى شيء "إجماليه أكبر بكثير من مجموع أجزائه". جزء من هذا المبلغ هو من نعتبر أنفسنا. هويتنا. ويضيف: "وجزء من ذلك هو ما إذا كنا ذكورًا وإناثًا". يعتمد الجنس المخصص لحديثي الولادة على شكل جسم هذا الطفل. ومع ذلك ، فإن تلك الهوية الخارجية ، على الرغم من أهميتها ، "ليست الجزء الوحيد" ، كما يقول.

          من خلال النظر إلى جسد شخص ما ، أو حتى تعيين جينات ذلك الشخص ، "لا يمكننا حقًا الإجابة على سؤال ماهية الهوية". وهذا ، كما يقول ، يظل مخفيًا داخل الأعمال الداخلية لأدمغتنا.

          طيف واسع في الحيوانات

          شرح: اللدونة بين الذكور والإناث في الحيوانات

          المتحولين جنسيا هو أمر فريد بالنسبة للبشر. ومع ذلك ، فقد كشفت الأبحاث عن الكثير من التنوع في التطور الجنسي وسلوك الحيوانات. مثل البشر ، تُظهر الحيوانات سلوكيات نموذجية للذكور والإناث. ومع ذلك ، فإن العديد من السلوكيات الاجتماعية وغيرها من السلوكيات في الحيوانات لا تتناسب بدقة مع تلك الفئات ، كما يشير بول فاسي. يعمل في جامعة ليثبريدج في ألبرتا ، كندا. كطبيب نفساني مقارن ، يدرس كيف تختلف السلوكيات بين البشر والحيوانات أو تظهر متشابهة.

          مع هذه المجموعة الواسعة من الاختلافات في التطور الجنسي والسلوكيات في مملكة الحيوان (انظر الشرح: اللدونة بين الذكور والإناث في الحيوانات) ، يقول فاسي إنه ليس من المستغرب أن نرى تباينًا مشابهًا بين الناس أيضًا. ويخلص إلى أن "هناك سلسلة متصلة - في كل من مملكة الحيوان والبشر."

          كلمات القوة

          (لمزيد من المعلومات حول Power Words ، انقر فوق هنا)

          الغدة الكظرية الغدد المنتجة للهرمونات الموجودة في الجزء العلوي من الكلى.

          منشط الذكورة عائلة من الهرمونات الجنسية الذكرية القوية.

          كروموسوم تم العثور على قطعة واحدة تشبه الخيوط من الحمض النووي الملفوف في نواة الخلية. يكون الكروموسوم بشكل عام على شكل X في الحيوانات والنباتات. بعض أجزاء الحمض النووي في الكروموسوم هي جينات. أجزاء أخرى من الحمض النووي في الكروموسوم هي منصات هبوط للبروتينات. لا تزال وظيفة الأجزاء الأخرى من الحمض النووي في الكروموسومات غير مفهومة تمامًا من قبل العلماء.

          تصور اللحظة التي تندمج فيها البويضة والحيوانات المنوية ، مما يؤدي إلى تطور فرد جديد.

          تضخم الغدة الكظرية الخلقي (CAH) اضطراب وراثي في ​​الغدد الكظرية.

          مراقبة جزء من تجربة لا يوجد فيها تغيير عن الظروف العادية. السيطرة ضرورية للتجارب العلمية. إنه يوضح أن أي تأثير جديد من المحتمل أن يرجع فقط إلى جزء الاختبار الذي قام الباحث بتغييره. على سبيل المثال ، إذا كان العلماء يختبرون أنواعًا مختلفة من الأسمدة في حديقة ، فإنهم يريدون أن يظل قسم واحد منها غير مخصب ، لأن مراقبة. ستظهر منطقته كيف تنمو النباتات في هذه الحديقة في ظل الظروف العادية. وهذا يعطي العلماء شيئًا يمكنهم من خلاله مقارنة بياناتهم التجريبية.

          ديهدروتستوستيرون (دهت) هرمون الذكورة ، أو الأندروجين ، الذي يلعب دورًا مهمًا في تطوير الخصائص الجسدية الذكرية والتشريح التناسلي.

          الانزيمات جزيئات مصنوعة من الكائنات الحية لتسريع التفاعلات الكيميائية.

          تأنيث (في علم الأحياء) أن يتخذ الذكر أو الحيوان سمات جسدية أو سلوكية أو فسيولوجية تعتبر نموذجية للإناث.

          الجنين (صفة الجنين) مصطلح يشير إلى حيوان ثديي خلال مراحل تطوره المتأخرة في الرحم. بالنسبة للبشر ، يتم تطبيق هذا المصطلح عادة بعد الأسبوع الثامن من التطور.

          جنس تذكير أو تأنيث المواقف والمشاعر والسلوكيات التي تربطها ثقافة معينة بالجنس البيولوجي للشخص. يشار إلى السلوك الذي يتوافق مع التوقعات الثقافية على أنه القاعدة. توصف السلوكيات التي لا تتوافق مع هذه التوقعات بأنها غير متوافقة.

          الهوية الجنسية إحساس الشخص الفطري بكونه ذكرًا أو أنثى. في حين أنه من الشائع أن تتوافق الهوية الجنسية لأي شخص مع جنسه البيولوجي ، إلا أن هذا ليس هو الحال دائمًا. يمكن أن تختلف الهوية الجنسية لأي شخص عن جنسه البيولوجي.

          عدم المطابقة بين الجنسين السلوكيات والاهتمامات التي تقع خارج ما يعتبر نموذجيًا للجنس البيولوجي المخصص للطفل أو البالغ.

          الأعضاء التناسلية / الأعضاء التناسلية الأعضاء التناسلية المرئية.

          هرمون (في علم الحيوان والطب) مادة كيميائية تنتج في غدة ثم تنقل في مجرى الدم إلى جزء آخر من الجسم. تتحكم الهرمونات في العديد من أنشطة الجسم المهمة ، مثل النمو. تعمل الهرمونات عن طريق إثارة أو تنظيم التفاعلات الكيميائية في الجسم.

          ثنائي الجنس الحيوانات أو البشر التي تظهر خصائص كل من التشريح التناسلي للذكور والإناث.

          الذكورة (في علم الأحياء) أن تتخذ أنثى أو حيوان سمات جسدية أو سلوكية أو فسيولوجية تعتبر نموذجية للذكور.

          الخلايا العصبية أي من الخلايا الناقلة للاندفاع والتي تشكل الدماغ والعمود الفقري والجهاز العصبي. تنقل هذه الخلايا المتخصصة المعلومات إلى الخلايا العصبية الأخرى في شكل إشارات كهربائية.

          أعراف المواقف أو السلوكيات أو الإنجازات التي تعتبر طبيعية أو تقليدية داخل المجتمع (أو شريحة من المجتمع - مثل المراهقين) في الوقت الحاضر.

          المبيض (جمع: المبايض) العضو في إناث العديد من الأنواع التي تنتج البيض.

          علم النفس دراسة العقل البشري وخاصة فيما يتعلق بالأفعال والسلوك. يُعرف العلماء والمتخصصون في الصحة العقلية الذين يعملون في هذا المجال باسم علماء النفس.

          الجنس الحالة البيولوجية للشخص ، والتي تُصنف عادةً على أنها ذكر أو أنثى أو ثنائي الجنس (أي مجموعات غير نمطية من السمات التي تميز عادة الذكر عن الأنثى). هناك عدد من مؤشرات الجنس البيولوجي ، بما في ذلك الكروموسومات الجنسية ، والغدد التناسلية ، والأعضاء التناسلية الداخلية ، والأعضاء التناسلية الخارجية.

          الكروموسومات الجنسية هذه هي الكروموسومات التي تحتوي على جينات لتحديد جنس الفرد: ذكر أو أنثى. في البشر ، يمكن أن تكون الكروموسومات الجنسية إما X أو Y. يحصل الناس على كروموسوم واحد من كل والد. اثنان من الكروموسومات X تجعل النسل أنثى (مثل والدتها). سيجعل X و Y الطفل ذكرًا ، مثل والده.

          أخ أو أخت أخ أو أخت.

          خصية (جمع: الخصيتين) العضو في ذكور العديد من الأنواع هو الذي يصنع الحيوانات المنوية ، وهي الخلايا التناسلية التي تخصب البويضات. هذا العضو هو أيضًا الموقع الأساسي الذي يصنع هرمون التستوستيرون ، هرمون الذكورة الأساسي.

          التستوستيرون على الرغم من أنه يُعرف باسم هرمون الذكورة ، فإن الإناث تصنع هذا الهرمون التناسلي أيضًا (بشكل عام بكميات أقل). تحصل على اسمها من مزيج من الخصية (العضو الأساسي الذي يصنعها عند الذكور) والستيرول ، وهو مصطلح يشير إلى بعض الهرمونات. تساهم التركيزات العالية من هذا الهرمون في زيادة الحجم والعضلات والعدوانية النموذجية للذكور في العديد من الأنواع (بما في ذلك البشر).

          المتحولين جنسيا شخص لديه هوية جنسية لا تتطابق مع الجنس الذي تم تحديده له عند الولادة.

          رحم اسم آخر للرحم ، العضو الذي ينمو فيه الجنين وينضج استعدادًا للولادة.

          البحث عن الكلمات (انقر هنا للتكبير للطباعة)

          اقتباسات

          S. Ornes. "نصف ديك ، نصف دجاجة." أخبار العلوم للطلاب.29 مارس 2010.

          مصدر المجلة الأصلي: ك. أولسون. الإدراك الجنساني عند الأطفال المتحولين جنسيا. علم النفس. المجلد. 26 ، 5 أبريل 2015 ، ص. 467. دوى: 10.1177 / 0956797614568156.

          مصدر المجلة الأصلي: م. هاينز. يؤثر الغدد الصماء قبل الولادة على التوجه الجنسي وسلوك الطفولة المتمايز جنسياً. الحدود في علم الغدد الصماء العصبية. تم النشر في أبريل 2011. doi: 10.1016 / j.yfrne.2011.02.006.

          المزيد من موارد التحول الجنساني:

          ابحث عن مجموعات دعم المتحولين جنسيًا في أماكن مثل FORGE ، وهي منظمة مكرسة لدعم وتثقيف ومناصرة حقوق وحياة الأفراد المتحولين جنسيًا و SOFFAs (الأشخاص المهمين الآخرين والأصدقاء والعائلة والحلفاء).

          تحقق أيضًا من TransYouth Family Allies ، وهي منظمة تعمل على تمكين الأطفال والأسر من خلال الشراكة مع المعلمين ومقدمي الخدمات والمجتمعات ، لتطوير بيئات داعمة يمكن فيها التعبير عن النوع الاجتماعي واحترامه.

          Gender Spectrum هي منظمة مكرسة لخلق "بيئات حساسة للجنس وشاملة لجميع الأطفال والمراهقين."

          Trans Student Equality Resources هو موقع ويب يوفر معلومات متعلقة بالمتحولين جنسيًا حول قضايا المدرسة ويدعم الجهود المبذولة لإحداث تغيير في السياسات في المناطق التعليمية.

          ملخص للحقوق القانونية الأساسية للمثليات والمثليين ومزدوجي الميل الجنسي ومغايري الهوية الجنسانية واستجواب الشباب ، أعده اتحاد الحريات المدنية بنيويورك.


          الشذوذ الجنسي يساعد الأسماك في الحصول على الفتيات

          تتناول دراسة حديثة أخرى أيضًا أحد ادعاءات رايس وفريبيرغ وجافريليتس - أن المثلية الجنسية هي بالضرورة "نمط ظاهري يحد من اللياقة البدنية". دراسة حديثة في رسائل علم الأحياء يقترح أنه ، في بعض الأنواع ، يمكن للسلوك المثلي أن يمنح مزايا من حيث النجاح الإنجابي.

          درس الباحثون وراء هذه التجربة المولي (Poecilia المكسيك) ، أسماك المياه العذبة الموجودة في المكسيك. تنخرط الإناث في ما يسمى "نسخ اختيار الشريك" ، مما يعني أنها تفضل التزاوج مع الذكور الذين شاهدتهم وهي تتزاوج مع إناث أخرى. لا تجعل هذه الاستراتيجية من السهل على الإناث العثور على رفقاء فحسب ، بل تمنحهن أيضًا أدلة حول جودة الذكور.

          لكن السلوك المثلي بين الذكور شائع أيضًا بين المولي. يحدث هذا السلوك ، المسمى "القضم" ، عندما يقضم الذكر الأعضاء التناسلية لذكر آخر. تساءل الباحثون عما إذا كان السلوك المثلي سيؤثر على تفضيلات الإناث بنفس الطريقة التي يؤثر بها السلوك الجنسي المغاير. هل رؤية الذكر ينخرط في القضم تزيد من انجذاب الأنثى إليه؟

          هناك نوعان من الذكور المولي: الذكور السائدة ، وهي كبيرة الحجم وذات ألوان زاهية ، والذكور التابعة ، وهي صغيرة الحجم وباهتة اللون. في كل من ملاحظات السلوك الطبيعي وفي اختبارات تشغيل الفيديو التي أجراها الباحثون ، فضلت الإناث الذكور المهيمنة على المرؤوسين بهامش كبير.

          ومع ذلك ، أظهرت اختبارات تشغيل الفيديو أن الجاذبية المتصورة للذكور المرؤوسين ارتفعت بشكل كبير بعد أن شاهدتهم الإناث يمارسون السلوك الجنسي. في الواقع ، أحدث هذا فرقًا حيث أن الذكور التابعين الذين لوحظوا في تفاعل جنسي أصبحوا في الواقع أفضل من الذكور المسيطرين الذين لم يفعلوا ذلك. علاوة على ذلك ، لا يهم ما إذا كان الذكور يقضمون ذكورًا آخرين أو يجامعون مع إناث يشاركون في أي سلوك جنسي على الإطلاق ، مما أدى إلى زيادة تفضيل الإناث للذكور.

          في الطبيعة ، الذكور المرؤوسون هم عمومًا من ينخرطون في سلوك القضم المثلي. يقترح الباحثون أن هذا السلوك قد يكون إستراتيجية بديلة: إذا لم يتمكن الذكور غير المرغوب فيهم من الحصول على زيادة في الجاذبية الجنسية من خلال التزاوج فعليًا ، فقد يكون سلوك القضم المثلي طريقة أخرى للحصول على الفتاة. في هذا النظام ، يبدو أن الشذوذ الجنسي العرضي قد يزيد في الواقع اللياقة البدنية ، على الأقل بالنسبة لبعض الذكور.


          كيف اكتشف فريدريش ميشر الحمض النووي؟

          بدأت قصة الحمض النووي في عام 1868 عندما انضم فريدريش ميشر إلى مختبر Felix Hoppe-Seyler & rsquos. كان ميشر مهتمًا بالتركيب الكيميائي للخلايا.

          كان مختبر Hoppe-Seyler & rsquos هو المكان الذي تصافح فيه علم الأحياء والكيمياء. زودت هذه البيئة Miescher بالأدوات الصحيحة لبدء التحقيق. باستخدام القيح من الضمادات الجراحية الجديدة التي تم الحصول عليها من عيادة قريبة ، حصل ميشر على الكريات البيض ، وهي الخلايا التي اختارها للعمل معها.

          مساحة مختبر Friedrich Miescher & rsquos في T & uumlbingen ، ألمانيا (مصدر الصورة: المجال العام / ويكيميديا ​​كومنز)

          كان ميشر عالما دقيقا ، يسجل كل التفاصيل ويعمل بحذر شديد. سمح نهج المريض هذا لـ Meischer باكتشاف شيء غريب وسط البروتينات والدهون. أثناء إجراء الاختبارات ، لاحظ أن مادة تترسب في ظروف حمضية. متحمسًا وفتنًا ، شرع في استكشاف هذا الرواسب غير العادية.

          أجرى العديد من التجارب لإخراج المادة من المحلول. يذوب هذا الراسب غير المعروف تحت ظروف قلوية ، لكنه يترسب عندما يتم تحييد المحلول. حتى عندما يصبح المحلول حامضًا ، لا تذوب المادة مرة أخرى في المحلول.

          التجارب الكيميائية التي أجراها ميشر لتأكيد الحمض النووي

          تحمل البروتينات في بنيتها جزيئات موجبة وسالبة الشحنة. اعتمادًا على الرقم الهيدروجيني للمحلول ، قد يكون البروتين بأكمله موجبًا أو سالبًا. في درجة الحموضة حيث يكون للبروتين شحنة موجبة أو سالبة ، سيبقى ذائباً في المحلول.

          ستتفاعل الأيونات الموجودة في الماء مع الأنواع المشحونة على البروتين مما يحافظ على البروتين في المحلول. ومع ذلك ، عند درجة حموضة معينة (فريدة لكل بروتين) ، فإن صافي شحنة البروتين هو 0 ، مما يعني أنه غير مشحون. عند هذا الرقم الهيدروجيني ، تبدأ جزيئات البروتين في التفاعل مع بعضها البعض بدلاً من الأيونات المحيطة. يؤدي هذا التفاعل إلى تجمع البروتينات وترسيبها. يسمى هذا الرقم الهيدروجيني بالنقطة الكهروضوئية أو pI. تغيير الرقم الهيدروجيني ، بعيدًا عن pI ، سوف يذوب مرة أخرى في المحلول.

          لم يذوب Miescher & rsquos percipitate في مجموعة متنوعة من الأس الهيدروجيني الحمضي. لقد توصل إلى استنتاج مفاده أن هذا لم يكن بروتينًا.

          للتأكد ، أجرى ميشر عدة اختبارات أخرى. قام بحرق المادة المترسبة ووجد كل العناصر العضوية المعتادة وندش الأكسجين والكربون والهيدروجين والنيتروجين. ما لم يجده هو الكبريت ، وهو عنصر شائع في معظم البروتينات. وأشار إلى أن الراسب يحتوي على كمية ملحوظة من الفوسفور. لم يكن الفوسفور موجودًا في أي جزيء حيوي آخر.

          كما أنه أخضع الراسب إلى البروتياز ، والإنزيمات التي تكسر البروتينات إلى كتل البناء وأحماض mdashamino. لم يؤثر البروتياز و rsquot على الراسب ، مما يعزز وجهة نظره القائلة بأن هذا لم يكن بروتينًا. كما علم ، بناءً على أعمال سابقة ، أن المادة وجدت في النواة ، فسمها nuclein.

          جاءت الورقة التي تسلط الضوء على اكتشاف Miescher & rsquos في عام 1871. واصلت Miescher العمل على النوكلين ، مفضلة استخدام الحيوانات المنوية السلمون كمادة. أظهر عمله أن الفسفور غير المعتاد في النوكلين موجود في صورة حمض الفوسفوريك. مشيرًا إلى أن الجزيء ينتشر بشكل سيئ ، استنتج أنه يجب أن يكون ثقيلًا (ويعرف أيضًا باسم الوزن الجزيئي العالي). لقد خمن ، بشكل صحيح ، أن الجزيء الأساسي ، الذي سماه البروتامين ، يرتبط بالنوكلين.

          شكلت هذه المواد معًا كتلة رؤوس الحيوانات المنوية التي كان يدرسها. أظهر البحث لاحقًا أن ميشير كان محقًا في كل هذا!


          ساعدتنا ثورة تسلسل الحمض النووي في محاربة كوفيد. ماذا يمكن أن تفعل؟

          يمكن للعلماء الآن تسلسل الجينوم بأكمله بين عشية وضحاها.

          كانت هذه التكنولوجيا هي الأداة الرئيسية في تحديد وتتبع متغيرات Covid.

          كان إدوارد هولمز في أستراليا صباح يوم سبت في أوائل يناير 2020 ، تحدثت عبر الهاتف مع عالم صيني يُدعى يونغ تشن تشانغ الذي قام للتو بتسلسل جينوم مرض جديد كان يصيب الناس في ووهان. ناقش الرجلان - الأصدقاء القدامى - النتائج. يتذكر هولمز ، عالم الفيروسات والأستاذ بجامعة سيدني: "كنت أعلم أننا كنا نبحث عن فيروس في الجهاز التنفسي". كان يعلم أيضًا أنها تبدو خطيرة.

          هل يمكنه مشاركة الشفرة الجينية علنًا؟ سأل هولمز. كان تشانغ في الصين على متن طائرة في انتظار الإقلاع. أراد أن يفكر في الأمر لمدة دقيقة. لذلك انتظر هولمز. سمع مضيفة طيران تحث تشانغ على إغلاق هاتفه.

          قال تشانغ أخيرًا: "حسنًا". على الفور تقريبًا ، نشر هولمز التسلسل على موقع ويب يسمى Virological.org ثم ربطه على Twitter. عرف هولمز أن الباحثين في جميع أنحاء العالم سيبدأون على الفور في فك شفرة العامل الممرض لمحاولة إيجاد طرق لهزيمته.

          منذ اللحظة التي تم فيها نشر جينوم الفيروس لأول مرة بواسطة هولمز ، إذا نظرت ، يمكنك العثور على مكون وراثي في ​​كل جانب تقريبًا من استجابات الصحة العامة لـ SARS-CoV-2. عادة ما تكون الحالة ، على سبيل المثال ، أن شركة الأدوية تحتاج إلى عينات من الفيروس لإنتاج لقاح. ولكن بمجرد أن كان التسلسل في المجال العام ، بدأت شركة Moderna ، وهي شركة تكنولوجيا حيوية غامضة في كامبريدج ، ماساتشوستس ، على الفور العمل مع المعاهد الوطنية للصحة على خطة. أخبرني فرانسيس دي سوزا ، الرئيس التنفيذي لشركة Illumina ، التي تصنع جهاز التسلسل الذي استخدمه تشانغ ، ببعض الدهشة أخيرًا: "لم يكن لديهم الفيروس في الموقع مطلقًا ، لقد استخدموا التسلسل فقط ، وكانوا ينظرون إليه على أنه مشكلة برمجية" في الصيف ، قبل ستة أشهر من تلقي لقاح موديرنا ترخيصًا للاستخدام في حالات الطوارئ من قبل إدارة الغذاء والدواء. كما وضع رمز الفيروس حيز التنفيذ في صناعة الاختبار. فقط من خلال تحليل الجوانب المميزة للتسلسل الجيني للفيروس ، يمكن للعلماء إنشاء مجموعات للأجهزة المعروفة باسم P.C.R. الآلات ، التي استخدمت المعلومات الجينية لعقود من الزمن لصياغة اختبارات تشخيصية سريعة.

          في غضون ذلك ، تم استخدام التسلسل لتتبع الطفرات الفيروسية - بدءًا من الدراسات المنشورة في فبراير 2020 والتي توضح أن الفيروس كان ينتشر في الولايات المتحدة. في الميدان يميلون إلى تسميته. يعود تاريخ العديد من الأفكار إلى منتصف التسعينيات ومجموعة من الباحثين في أكسفورد ، إنجلترا ، ومن بينهم هولمز. لقد أدركوا أن اتباع التغييرات التطورية في الفيروسات التي تكتسب طفرات دائمة كل 10 أيام (مثل الأنفلونزا) أو كل 20 يومًا (مثل الإيبولا) تشبه بطبيعتها - وكما نعلم الآن ، بطبيعتها أكثر فائدة من - متابعتها في الحيوانات ، حيث قد يحدث التطور على مدى مليون سنة.

          كانت العقبة الأولى هي الطبيعة المملة للعمل. كان على مجموعة أكسفورد تحليل الواسمات الجينية من خلال عملية بطيئة ومدروسة يمكن أن توفر نظرة ثاقبة على بضع عشرات من خصائص كل متغير جديد. لم تكن التحسينات الجذرية في آلات التسلسل الجيني ، مدعومة بقفزات هائلة في قوة الحوسبة ، إلا في أواخر العقد الأول من القرن الحالي ، تسمح للباحثين بقراءة الرموز الجينية الكاملة للفيروسات بسهولة وسرعة ، بالإضافة إلى المخطط الجيني للإنسان والحيوان. والنباتات والميكروبات.

          في مجال الصحة العامة ، جاء أحد الإنجازات الكبيرة الأولى التي تم تمكينها من خلال التسلسل الجيني الأسرع في عام 2014 ، عندما قام فريق في معهد برود بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (M.I.T.). وبدأت جامعة هارفارد في تسلسل عينات فيروس الإيبولا المأخوذة من الضحايا المصابين أثناء تفشي المرض في إفريقيا. أظهر العمل أنه من خلال تباين الشفرات الجينية ، يمكن تحديد مسارات انتقال خفية ووقفها ، مع احتمال إبطاء (أو حتى وقف) انتشار العدوى. كان أحد الاستخدامات الأولى في العالم الحقيقي لما أصبح يسمى المراقبة الجينية. بعد بضع سنوات ، بدأ الأطباء الذين يستخدمون أجهزة التسلسل الجيني المحمولة في تتبع فيروس زيكا حول أمريكا الوسطى والجنوبية. أصبحت أجهزة التسلسل أفضل وأسرع وأسهل في الاستخدام.

          بالنسبة للكثيرين ، فإن أكثر الوجوه شيوعًا لهذه التقنية هي شركات الاختبارات السريرية ، التي تستخدم آلات التسلسل لقراءة أجزاء من شفرتنا الجينية (المعروفة باسم "الألواح" أو "الإكسومات") للتحقيق في عدد قليل من الجينات المهمة ، مثل تلك المرتبطة بجينات أعلى خطر الاصابة بسرطان الثدي. لكن الوعود الأكثر عمقًا بتسلسل الجينوم تراكمت خلسة في السنوات الأخيرة ، في مجالات من الصحة الشخصية إلى الأنثروبولوجيا الثقافية إلى مراقبة البيئة. Crispr ، وهي تقنية تعتمد على التسلسل ، تمنح العلماء القدرة على إصلاح الطفرات المسببة للأمراض في جينوماتنا. تتيح "الخزعات السائلة" ، التي يتم فيها تحليل كمية صغيرة من الدم بحثًا عن علامات الحمض النووي ، إمكانية تشخيص السرطان قبل ظهور الأعراض بوقت طويل. أخبرني جورج تشيرش ، عالم الوراثة بجامعة هارفارد ، أن المستشعرات قد "ترشف الهواء" يومًا ما حتى يتمكن تطبيق الجينوم على هواتفنا من إخبارنا ما إذا كان هناك عامل ممرض كامن في الغرفة. قد يجعل التسلسل من الممكن تخزين أي نوع من البيانات التي قد نريدها في الحمض النووي - مثل نظام الأرشفة سيكون ، من الناحية النظرية ، فعالًا ومكثفًا بحيث يكون قادرًا على الاحتفاظ بمحتويات الإنترنت بالكامل في كيس وسادة.

          يتحدث مؤرخو العلوم أحيانًا عن نماذج جديدة أو أنماط فكرية جديدة تغير تفكيرنا الجماعي حول ما هو حقيقي أو ممكن. لكن النماذج غالبًا ما تتطور ليس فقط عندما تحل الأفكار الجديدة محل الأفكار الموجودة ، ولكن عندما تسمح لنا الأدوات الجديدة بالقيام بأشياء - أو برؤية الأشياء - كان من المستحيل أخذها في الاعتبار مسبقًا. تمت مقارنة ظهور تسلسل الجينوم التجاري مؤخرًا وبصدقية باختراع المجهر ، وهو ادعاء دفعني إلى التساؤل عما إذا كانت هذه التكنولوجيا الجديدة ، التي لا تزال غامضة نسبيًا ، والتي يتم طرحها في المختبرات المجهزة جيدًا في جميع أنحاء العالم ، ستثبت لتكون أهم ابتكار في القرن الحادي والعشرين. بالفعل ، وفقًا لتقدير تشرش ، "التسلسل أرخص بـ 10 ملايين مرة وجودة أعلى 100000 مرة مما كان عليه قبل بضع سنوات فقط". إذا ظهر نموذج تكنولوجي جديد ، يجلب معه مستقبلًا نراقب فيه باستمرار جينات أجسادنا وكل شيء من حولنا ، فهذه المتسلسلات - سهلة وسريعة ومنتشرة - هي الآلات التي تأخذنا إلى هذا المجال.

          وبشكل غير متوقع ، أثبت Covid-19 أنه العامل المساعد. يقول ديسوزا ، الرئيس التنفيذي لشركة Illumina: "ما فعله الوباء هو تسريع تبني علم الجينوم في الأمراض المعدية لعدة سنوات". أخبرني أيضًا أنه يعتقد أن الوباء قد سرّع من تبني الجينوميات في المجتمع على نطاق أوسع - مما يشير إلى أنه بهدوء ، في خضم الفوضى والكارثة العالمية ، قد حان عصر التسلسل السريع الرخيص.

          في صباح أحد الأيام الماضية في أغسطس ، بعد انحسار الموجة الأولى للوباء على الساحل الشرقي ، قمت بزيارة مركز الجينوم في نيويورك في مانهاتن السفلى لمراقبة عملية التسلسل الجيني. في ذلك اليوم ، كان فنيو المختبرات يعملون على عدد كبير من عينات SARS-CoV-2 المأخوذة من المرضى في المركز الطبي لجامعة هاكنساك بنيوجيرسي. أعطتني دينا مناع ، مديرة المختبر في المركز ، معطف مختبر أزرق عند وصولي. قالت مناع "سأوجهك خلال العملية برمتها" ، وخلال العشرين دقيقة التالية ، صعدنا ونزلنا في ممرات المختبر وهي تشرح العمل.

          إن تسلسل الفيروس ، مثل تسلسل الحمض النووي البشري من مسحة الخد أو قطرة دم ، أمر شاق. يتم نقل العينات على طول ما يعتبر أساسًا خط تجميع: "يتم وزنها" على "موازين" شديدة الحساسية للتحقق من كتلة العينة المغمورة بالمحاليل الكيميائية المعروفة باسم الكواشف التي تحمل علامة "رمز شريطي" للمادة الجينية بحيث يمكن أن تكون كل عينة على حدة متعقبة. وأوضح مناع أن معظم الاستعدادات تدور حول فحص جودة عينة الفيروس ومن ثم تضخيم مادته الوراثية - في الواقع ، تحويل كمية ضئيلة وغير مرئية من فيروس كورونا المستخرج من المسحة إلى كميات هائلة من الحمض النووي ، كل ذلك استعدادًا لـ يتم قراءتها وتحليلها بواسطة جهاز مصمم للقيام بذلك بالضبط.

          في معمل آخر ، توقف مناع أمام صف من خمسة آلات جديدة متطابقة وأنيقة ، Illumina NovaSeq 6000 - أو “Nova-يسعى، "كما يطلق عليهم. كانت هذه مماثلة للآلات المستخدمة في الصين لتسلسل الفيروس لأول مرة ، قبل ستة أشهر. يبلغ حجم جهاز NovaSeq تقريبًا حجم آلة تصوير المستندات المكتبية وبه القليل من الميزات المميزة ، بصرف النظر عن واجهة كبيرة تعمل باللمس وأنبوب تنفيس يرتفع من الجزء الخلفي للجهاز إلى السقف. تبلغ تكلفة كل آلة حوالي مليون دولار ، وهناك حوالي 1000 منها في العالم حاليًا. في مقعد مختبر قريب ، كان أحد الفنيين يُدعى Berrin Baysa ينقل كميات ضئيلة من المحاليل الواضحة المحملة بالفيروسات من أنبوب إلى آخر ، وينقل خلائطها إلى أجهزة طرد مركزي صغيرة دوارة. بعد ما يقرب من يومين من التحضير ، كانت هذه هي الخطوات النهائية لعينات Hackensack. أخيرًا ، جمعت بيسا الكوكتيلات الصغيرة التي صنعتها عن طريق سكبها معًا في شيء يُعرف باسم خلية التدفق ، وهي خرطوشة زجاجية مسطحة بحجم iPhone ، تحتوي على أربع غرف مجوفة. ثم أدخلت خلية التدفق بعناية في فتحة الدرج في NovaSeq 6000.

          بهدوء ، في خضم الفوضى والكارثة العالمية ، جاء عصر التسلسل السريع الرخيص.

          قالت بعد أن ضربت بعض التعليمات في شاشة تعمل باللمس ثم نقرت على "GO": "حسنًا ، أبق أصابعك متقاطعة". رفعت كلتا يديها وعبرت أصابعها.

          بالنسبة لهذه المهمة بالذات ، ستستغرق الآلة يومين لإكمال القراءات ، على حد قولها - مما يعني أنه في هذه المرحلة ، ستكون التسلسلات الجينية الكاملة للفيروس جاهزة لـ "علماء المعلومات الحيوية" ، الذين سيبحثون عن الأنماط والمتغيرات في العينات.

          تمثل NovaSeq تتويجًا لحوالي عقدين من التطور التكنولوجي الذي بدأ إلى حد كبير بمشروع الجينوم البشري ، الذي اكتمل في عام 2003 وتم تمويله بشكل أساسي من قبل المعاهد الوطنية للصحة. أظهر المشروع أن الجينوم البشري - "مخطط جيني كامل للطبيعة لبناء كائن بشري" ، كما هو الحال مع N.I.H. يصفه - يتألف من سلسلة من حوالي ثلاثة مليارات "زوج أساسي". هذه هي مواد كيميائية مرتبطة بترميز A و C و G و T ، حيث يرمز A إلى الأدينين و C للسيتوزين و G للغوانين و T للثيمين. غالبًا ما يتم تجميع الأزواج الكيميائية معًا على كروموسوماتنا ، في حوالي 30.000 سلسلة أو كتل كثيفة المعلومات. الكتل هي جيناتنا.

          تطلب مشروع الجينوم البشري 13 عامًا من العمل وتكلف أكثر من 3 مليارات دولار. أخبرني جيفري شلوس ، الذي أشرف لسنوات عديدة على المنح التكنولوجية في المعهد القومي لبحوث الجينوم البشري ، أحد أقسام المعهد الوطني للصحة ، أنه في عام 2002 ، حضر اجتماعًا لرسم مستقبل التسلسل. يتذكر شلوس: "لقد كان هذا جهدًا هائلاً ، لتسلسل الجينوم البشري ، لكننا عرفنا أنه مجرد بداية لما يتعين علينا القيام به ، مما يعني أن التسلسل يجب أن يتغير بشكل كبير. وخلال ذلك الاجتماع ، طرح بعض الأشخاص هذه الفكرة المجنونة: ماذا لو كان بإمكانك تسلسل جينوم كبير بألف دولار؟ ماذا سيمكن ذلك؟ "

          يعتقد معظم العلماء في دائرة شلوس أن ذلك قد يؤدي إلى اكتشافات عميقة. من خلال دراسة جينومات عدد كبير من مرضى الزهايمر ، على سبيل المثال ، قد يجمع الباحثون معًا كيف يمكن لجينات معينة ، أو مجموعات من الجينات ، أن تجعل شخصًا ما أكثر عرضة للإصابة بالمرض. في عملية مسح أكبر ، قد يكتسبون نظرة ثاقبة حول مؤشرات الصحة أو المرض لمجموعات سكانية أو بلدان بأكملها. قد يجد التسلسل استخدامات تتجاوز العلوم الأساسية - فحوصات سريرية روتينية لاختبارات ما قبل الولادة ، على سبيل المثال ، أو للجينات المعروفة بزيادة احتمالية الإصابة ببعض أنواع السرطان.

          استثمر مكتب Schloss 220 مليون دولار في العديد من الشركات الناشئة والأفكار على مدى فترة 15 عامًا تقريبًا. كان الهدف النهائي هو المساعدة في خفض التكلفة وزيادة سرعة تسلسل الجينوم الكامل. حتى لو ظل الجينوم البالغ 1000 دولار بعيد المنال ، فربما يقترب جيل جديد من الآلات. يتذكر شلوس: "لم يكن من الواضح حقًا كم من الوقت سيستغرق أي من هؤلاء حتى يدخلوا في التجارة". "كان عليهم أن يصبحوا تجاريًا ناجح. كان كل شيء غير مؤكد إلى حد كبير ". في الواقع ، فشلت العديد من الشركات الناشئة في التسلسل منذ أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين في نهاية المطاف في السوق. ومع ذلك ، فقد تم إدراج عدد قليل في التكنولوجيا الأساسية لشركات أخرى. على سبيل المثال ، طورت شركة تُعرف باسم Solexa أفكارًا بارعة - تُعرف باسم "التسلسل بالتوليف" - والتي تضمنت قياس العينات الجينية بصريًا ، باستخدام الأصباغ الفلورية التي تضيء عناصر الحمض النووي في العينات. تم شراء هذه الشركة في النهاية من قبل شركة أخرى - Illumina ، التي سرعان ما أصبحت رائدة في هذه الصناعة.

          مع تحسن الآلات ، كان التأثير محسوسًا بشكل أساسي في مختبرات الجامعة ، التي اعتمدت على عملية تسمى تسلسل سانجر ، تم تطويرها في منتصف السبعينيات من قبل الحائز على جائزة نوبل فريدريك سانجر. كانت هذه التقنية الشاقة ، التي تضمنت إجراء عينات من الحمض النووي عبر أحواض من المواد الهلامية المشحونة كهربائيًا ، هي ما اعتمد عليه العلماء في أكسفورد في منتصف التسعينيات من القرن الماضي ، كما اعتمد عليها ديف أوكونور ، عالم الفيروسات بجامعة ويسكونسن ، ماديسون ، استخدم في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، حيث قام هو وشريكه في المختبر ، توم فريدريش ، بتتبع طفرات الفيروس. "إن HI.V. أخبرني O’Connor أن الجينوم يحتوي على حوالي 10000 حرف ، مما يجعله أبسط من الجينوم البشري (بثلاثة مليارات حرف) أو جينوم SARS-CoV-2 (بحوالي 30000). "في HI.V. الجينوم ، عندما بدأنا في القيام بذلك لأول مرة ، سنكون قادرين على النظر إلى بضع مئات من الحروف في كل مرة ". لكن O’Connor يقول إن عمله تغير مع ظهور آلات التسلسل الجديدة. بحلول عام 2010 تقريبًا ، تمكن هو وفريدريك من فك رموز 500000 حرف في اليوم. بعد بضع سنوات ، كان العدد خمسة ملايين.

          بحلول عام 2015 ، كانت وتيرة التحسن مذهلة. أخبرني توم مانياتيس ، رئيس مركز الجينوم في نيويورك ، "عندما كنت زميلًا في مرحلة ما بعد الدكتوراه ، عملت بالفعل في مختبر فريد سانجر". "اضطررت إلى ترتيب تسلسل لقطعة من الحمض النووي تتكون من حوالي 35 زوجًا قاعديًا ، واستغرق الأمر مني عامًا للقيام بذلك. والآن ، يمكنك عمل جينوم ، مع ثلاثة مليارات زوج قاعدي ، بين عشية وضحاها ". وكان من المذهل أيضًا انخفاض التكلفة. حققت Illumina الجينوم 1000 دولار في عام 2014. في الصيف الماضي ، أعلنت الشركة أن جهاز NovaSeq 6000 يمكنه تسلسل جينوم بشري كامل مقابل 600 دولار في ذلك الوقت ، كما أخبرني ديسوزا ، الرئيس التنفيذي لشركة Illumina ، أن مسار شركته إلى جينوم بقيمة 100 دولار لن يستلزم اختراق ، مجرد تحسينات تقنية تدريجية. قال: "في هذه المرحلة ، لا توجد معجزة مطلوبة". أشار العديد من منافسي Illumina - بما في ذلك BGI ، شركة الجينوم الصينية - إلى أنهم سيحققون قريباً جينوم بقيمة 100 دولار. توقع أولئك الذين تحدثت إليهم في الصناعة أنه قد يكون على بعد عام أو عامين فقط.

          لا توضح هذه الأرقام تمامًا ما قد تنبئ به السرعات العالية والقدرة على تحمل التكاليف. ولكن في مجال الرعاية الصحية ، فإن احتمال إجراء اختبار الجينوم الكامل الرخيص ، ربما منذ الولادة ، يشير إلى خطوة مهمة أقرب إلى تحقيق الأدوية الشخصية وخطط نمط الحياة ، المصممة وفقًا لنقاط القوة والضعف الجينية لدينا. قال لي مانياتيس: "عندما يحدث ذلك ، من المحتمل أن يكون هذا الاختبار السريري الأقوى والأكثر قيمة يمكن أن تحصل عليه ، لأنه سجل مدى الحياة". لا يتغير الجينوم الكامل الخاص بك على مدار حياتك ، لذلك يحتاج إلى التسلسل مرة واحدة فقط. ويتخيل Maniatis أنه مع تراكم المعلومات الجديدة من خلال الدراسات السريرية ، يمكن لطبيبك ، مسلحًا بنتائج بحث جديدة ، إعادة النظر في الجينوم الخاص بك واكتشاف ، على سبيل المثال ، عندما تبلغ من العمر 35 عامًا أن لديك طفرة ستكون مشكلة عندما تكون 50. "حقًا ، هذا ليس خيالًا علميًا" ، كما يقول. "هذا ، أنا شخصياً متأكد من حدوث ذلك."

          في بعض النواحي ، فقد بدأ بالفعل ، حتى في خضم أزمة الصحة العامة. في كانون الثاني (يناير) ، بدأ مركز الجينوم في نيويورك شراكة مع مستشفيات وايل كورنيل ونيويورك المشيخية لإجراء تسلسل الجينوم الكامل لآلاف المرضى. أخبرني Olivier Elemento ، الطبيب الذي يقود المبادرة في Weill-Cornell ، أن الهدف هو معرفة كيف يمكن لتسلسل الجينوم الكامل - وليس مجرد تحديد بعض السمات الجينية - أن يساعد في التشخيص والعلاج. ما هو أفضل دواء يعتمد على جينوم المريض؟ ما هي الجرعة المثالية؟ أوضح Elemento: "نحاول معالجة سؤال مهم جدًا لم تتم الإجابة عليه على هذا النطاق مطلقًا": "ما هو خدمة تسلسل الجينوم الكامل؟ " قال إنه يعتقد أنه في غضون عام أو عامين ، ستؤدي الدراسة إلى إجابة.

          "التسلسل أرخص بـ 10 ملايين مرة وجودة أعلى 100000 مرة مما كان عليه قبل بضع سنوات فقط."

          قليلا من ال نشأت أكبر الآمال في التسلسل من فكرة أن جيناتنا حتمية - وأنه من خلال فهم رمز الحمض النووي الخاص بنا ، قد نحدد مصيرنا.عندما تم الكشف عن قراءة مبكرة للجينوم البشري في عام 2000 ، أشار الرئيس بيل كلينتون إلى أننا حصلنا على لمحة عن "واحدة من أهم وأعجب الخرائط التي أنتجتها البشرية على الإطلاق". لكن ثبت صعوبة قراءة الخريطة في كثير من الأحيان ، ومساراتها غير واضحة. لقد أثبتت السنوات العشرين الماضية أن الجينات الموروثة هي مجرد جانب واحد من نظام مربك لا يمكن تفسيره بسهولة. على سبيل المثال ، توقف التقدم في استخدام العلاج الجيني لعلاج الأمراض ، ولم يحقق الأطباء نجاحًا باهرًا حتى العام الماضي مع علاج العديد من المرضى الذين لديهم جينات وراثية لفقر الدم المنجلي. في هذه الأثناء ، توصل العلماء إلى شيء آخر: يبدو أن تراكب معقد من العوامل البيئية ونمط الحياة ، وكذلك الميكروبيوم لدينا ، له تأثيرات مترابطة على الصحة والتنمية والسلوك.

          ومع ذلك ، خلال العام الماضي ، تحققت بعض الآمال غير العادية للتسلسل الجيني ، ولكن لسبب غير متوقع. خلال الصيف والخريف ، تحدثت كثيرًا مع المديرين التنفيذيين في Illumina ، وكذلك مع منافسها في بريطانيا ، أكسفورد نانوبور. كان من الواضح أن الوباء كان يعني حدوث انقطاع مذهل في أعمالهم ، ولكن في كل شركة ، كان كبار المسؤولين التنفيذيين ينظرون إلى الموقف على أنه فرصة - أول وباء في التاريخ من شأنه أن يوجه التسلسل الجيني قراراتنا وإجراءاتنا في الوقت الفعلي.

          منذ البداية ، أدرك مجتمع gen-epi أن فيروس SARS-CoV-2 سيشكل متغيرات جديدة كل بضعة أسابيع أثناء تكاثره وانتشاره ، وسرعان ما أصبح من الواضح أنه يمكن أن يطور واحدًا أو أكثر من التعديلات (أو الطفرات) في وقت واحد في 30.000 حرف أساسي في الجينوم. بسبب هذه الرؤية ، في 19 كانون الثاني (يناير) 2020 ، بعد أكثر من أسبوع بقليل من إصدار رمز الفيروس للعالم ، يمكن للعلماء النظر في 12 جينومًا كاملًا للفيروس تمت مشاركته من الصين واستنتاج أن حقيقة أنها متطابقة تقريبًا تعني أن هؤلاء أصيب 12 شخصًا بالعدوى في نفس الوقت تقريبًا وكانوا على الأرجح ينقلون العدوى إلى بعضهم البعض. تريفور بيدفورد ، العالم في مركز فريد هاتشينسون لأبحاث السرطان ، "كان هذا شيئًا حيث يمكن أن تساعدنا الوبائيات الجينومية على القول بصوت عالٍ ، أن انتقال البشر كان منتشرًا ، في حين لم يتم الاعتراف به حقًا كما كان ينبغي أن يكون" ، اخبرني.

          عندما بدأ مختبر بيدفورد في دراسة الجينوم الفيروسي في سياتل ، كان بإمكانه أن يخطو خطوة إلى الأمام. بحلول أواخر فبراير ، خلص إلى أن الحالات الجديدة التي كان يراها لم يتم استيرادها إلى الولايات المتحدة فقط من الصين. بناءً على ملاحظات الطفرات المحلية - تم العثور على سلالتين متباعدتين ستة أسابيع تبدو متشابهة جدًا بحيث لا تكون مصادفة - كان انتقال المجتمع يحدث هنا. في 29 فبراير ، نشر بيدفورد منشورًا على تويتر أشار بشكل مخيف ، "أعتقد أننا نواجه تفشيًا كبيرًا بالفعل في ولاية واشنطن لم يتم اكتشافه حتى الآن". كان إثباته في الكود.

          كان مختبر بيدفورد واحدًا من بين العديد من المختبرات حول العالم التي بدأت في تتبع تطور الفيروس ومشاركته في قواعد البيانات العالمية. في غضون ذلك ، استخدم باحثو gen-epi التسلسل للتجارب المحلية أيضًا. في ربيع عام 2020 ، قارن فريق من العلماء البريطانيين تسلسل الفيروس المأخوذ من مرضى في مستشفى واحد لمعرفة ما إذا كانت إصابتهم ناتجة عن بعضهم البعض أو من مكان آخر. أخبرني Esteé Torok ، وهو طبيب أكاديمي في جامعة كامبريدج ساعد في قيادة البحث ، "لقد تمكنا من إنشاء بيانات مفيدة في الوقت الفعلي". "وفي عالم مثالي ، يمكنك فعل ذلك كل يوم." بعبارة أخرى ، تقدم التسلسل منذ بضع سنوات ، عندما كان العلماء قد ينشرون أبحاثًا بعد عام من تفشي المرض ، لدرجة أن علماء الأوبئة الجينية يمكن أن يقارنوا الطفرات في مكان معين من أجل أن يكونوا قادرين على إطلاق الإنذارات - لدينا انتشار المجتمع! المرضى في الطابق 3 ينتقلون إلى الطابق 5! - والتصرف على الفور.

          لمشاهدة انتشار الوباء من منظور أولئك الذين يعملون في مجال علم الجينوم ، كان من الضروري رؤية القوة المذهلة لأدوات التسلسل الجديدة والفشل الكارثي لنظام الصحة العامة الأمريكي في الاستفادة الكاملة منها. في نهاية شهر يوليو ، أصدرت الأكاديمية الوطنية للعلوم تقريرًا يشير إلى أن التقدم في التسلسل الجيني يمكن أن يمكّننا من "كسر أو تأخير انتقال الفيروس لتقليل المراضة والوفيات". ومع ذلك ، أشار التقرير بشكل لاذع إلى أن محاولات التسلسل لفيروس كورونا كانت "غير مكتملة ، وسلبية في العادة ، ومتفاعلة ، وغير منسقة ، وقليلة التمويل". أدرك كل عالم تحدثت معه أن الفيروس يمكن أن يتطور إلى متغيرات جديدة خطيرة ، فقد مرت عدة أشهر قبل ظهور واحد على وجه الخصوص ، والمعروف باسم B.1.1.7 ، وأثبت أنه أكثر قابلية للانتقال وعلى الأرجح أكثر فتكًا. كان الباحثون قلقين بالمثل من أن جهودنا في التسلسل لتتبع مسارات العدوى - على عكس الجهود الأكثر جدية والتي تدعمها الحكومة في بريطانيا أو أستراليا - كانت متعثرة.

          كان أحد أساليب إدارة بايدن لإبطاء الوباء هو استثمار 200 مليون دولار في تسلسل عينات الفيروس من أولئك الذين ثبتت إصابتهم. مع الموافقة الأخيرة على خطة الإنقاذ الأمريكية البالغة 1.9 تريليون دولار ، سيتم تخصيص 1.75 مليار دولار أخرى لمراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها لدعم التسلسل الجيني ومراقبة الأمراض.

          في أواخر كانون الثاني (يناير) ، أصدرت CDC بدأ في صرف الأموال لمختبرات الصحة العامة في جميع أنحاء البلاد لتعزيز العمل المتسلسل الذي يتم القيام به بالفعل في المختبرات الأكاديمية. لكن الجهد بدأ من خط أساس منخفض. أشارت إحدى الحسابات في صحيفة واشنطن بوست إلى أن الولايات المتحدة احتلت المرتبة 38 عالميًا من حيث استخدام التسلسل أثناء الوباء اعتبارًا من منتصف فبراير ، وكانت الولايات المتحدة لا تزال تحاول اللحاق بالعديد من الدول الأوروبية والآسيوية. وبالتالي لا يمكن القول إن المتغيرات الجديدة أو الخطيرة لم تهبط على شواطئنا أو تظهر هنا من جديد. ماذا او ما استطاع يقال هو أننا لم نتمكن من معرفة.

          في يوم من الأيام ، قد "ترشف أجهزة الاستشعار الهواء" بحيث يمكن لتطبيق الجينوم على هواتفنا أن يخبرنا ما إذا كان هناك عامل ممرض كامن في الغرفة.

          يوم واحد في أخبرني مركز الجينوم في نيويورك ، وهو باحث يُدعى نيفيل سانجانا ، أنه لا يعتبر التسلسل الجيني اختراعًا نموذجيًا ولكن كنوع من "تقنية النظام الأساسي". العبارة يتردد صداها بين أولئك الذين يدرسون الابتكار. هذه القفزات التكنولوجية نادرة. إنها تمثل اختراقات أدت إلى ظهور "منصات" - الهواتف المحمولة ، على سبيل المثال ، أو متصفحات الويب - التي أحدثت ثورة في الأسواق والمجتمع بمرور الوقت.

          ترتبط القيمة الهائلة لابتكار المنصة بكيفية تكييفها لمجموعة من الاستخدامات التي لم تكن متوقعة في بدايتها. يمكن أن يكون مثل صندوق الأدوات ، ينتظر في الجزء الخلفي من الخزانة. ما حدث مع التسلسل أثناء الوباء هو مثال جيد. آخر هو عمل Sanjana على تقنيات Crispr الجديدة ، والتي يستخدمها لتعديل أو إصلاح سلاسل الحمض النووي لفهم الأساس الجيني للأمراض البشرية بشكل أفضل. قبل عشرين عامًا ، عندما كان المسؤولون في N.I.H. تحدثوا عن الاستثمار في مستقبل التسلسل ، فإن تغيير جينوم الإنسان أو النبات أو الحيوان على أساس منتظم لم يكن شيئًا يمكن توقعه. لكن Crispr يتطلب من Sanjana تقييم تحريره باستمرار باستخدام أجهزة التسلسل - عادةً ما تكون نموذج Illumina المكتبي ، في حالته - للتحقق من النتائج. يقول: "سيكون من المستحيل إجراء هذه التجارب بخلاف ذلك".

          لقد كان الحال تاريخيًا أن ابتكارات النظام الأساسي لا تنشئ تطبيقات جديدة فحسب. إنهم يخلقون صناعات جديدة. وعلى الرغم من ظهور عدد لا يحصى من شركات الجينوميات بالفعل ، إلا أن أربع شركات فقط تدير حاليًا معظم تحليلات التسلسل في العالم. وهما شركة Illumina and Pacific Biosciences ومقرها في الولايات المتحدة Oxford Nanopore Technologies ومقرها في بريطانيا ومجموعة BGI الصينية.

          وفقًا للجنة التجارة الفيدرالية ، تسيطر Illumina على ما يقرب من 90 بالمائة من سوق آلات التسلسل في الولايات المتحدة ، وبتقييم الشركة الخاص ، فإنها تجمع 80 بالمائة من المعلومات الجينومية الموجودة في العالم في عام معين. توصف أحيانًا بأنها شركة Google في مجال الجينوميات ، ليس فقط بسبب حصتها الضخمة في السوق ولكن أيضًا بسبب قدرة منتجاتها على "البحث" عن تركيبتنا الجينية الكاملة. باختصار ، إنها تهيمن على الأعمال. في العام الماضي ، حصلت الشركة على إيرادات تزيد عن 3 مليارات دولار ودخل صافي يبلغ حوالي 650 مليون دولار. في إطار تعطشها للتوسع ، قامت الشركة مؤخرًا بعمليات استحواذ. في أواخر شهر سبتمبر ، على سبيل المثال ، أعلنت شركة Illumina أنها تنوي الاستحواذ ، مقابل 8 مليارات دولار ، على شركة تكنولوجيا حيوية تسمى Grail ، والتي أنشأت اختبارًا جينيًا يعمل على جهاز تسلسل Illumina ، وتشير دراسة مبكرة إلى أنه يمكنها اكتشاف أكثر من 50 نوعًا بنجاح. من السرطانات من عينة صغيرة من الدم. في مكالمة حديثة لأرباح الشركات ، وصفت دي سوزا Grail والكشف المبكر عن السرطان "إلى حد بعيد أكبر تطبيق إكلينيكي لعلم الجينوم من المحتمل أن نشهده خلال العقد أو العقدين المقبلين".

          مع انتشار الوباء ، تحدثت كثيرًا إلى المديرين التنفيذيين لعلم الجينوم حول الصناعات التي يمكن أن تتحول من خلال تقنياتهم وكيف سيتم نشر أجهزتهم في السنوات القادمة. تم بناء نموذج واحد للمستقبل حول نقاط القوة في Illumina - آلات كبيرة مثل NovaSeq ، مع قدرة غير عادية على التسلسل ، وموجودة في مختبرات اختبار مركزية (كما هي الآن) ويديرها متخصصون. ولكن ظهرت مجموعة مختلفة جدًا من الأفكار من أحد المنافسين الرئيسيين لشركة Illumina ، وهو Oxford Nanopore. تتضمن أجهزة التسلسل من أكسفورد تقنية إلكترونية وليست بصرية ، وهي تعتمد على مفهوم نقل عينة من الحمض النووي عبر ثقوب صغيرة - ثقوب نانوية - في الغشاء. يقيس الجهاز كيفية تفاعل المادة الجينية (المستخرجة من عينة الدم ، على سبيل المثال) مع التيار الكهربائي أثناء العملية ، ويسجل تسلسل الحروف - A ، G ، C ، T - وفقًا لذلك. إحدى السمات المميزة هي أن جهاز nanopore يمكنه قراءة خيوط أطول من الحمض النووي مقارنة بجهاز Illumina ، وهو ما يمكن أن يكون مفيدًا لبعض التطبيقات. يمكنه أيضًا إعطاء قراءات في الوقت الفعلي.

          ومع ذلك ، قد يكون الاختلاف الأكبر هو قابليتها للنقل. في عام 2015 ، بدأت شركة Oxford Nanopore في بيع أداة لأخذ العينات والتسلسل تسمى Minion (تُنطق MIN-eye-on) مقابل 1000 دولار. إنه أصغر من جهاز iPhone صغير. أخبرني الرئيس التنفيذي لشركة Oxford Nanopore ، جوردون سانجيرا ، أنه يرى أداة شركته على أنها تمكن من مستقبل يمكن فيه استنباط رؤى التسلسل خلال كل دقيقة من كل يوم. سيحصل موظفو التفتيش العاملون في مصانع تعبئة اللحوم على نتائج حول العدوى المسببة للأمراض في دقائق يمكن للمساحين الذين يقومون بالرصد البيئي أو تحليل مياه الصرف فعل الشيء نفسه. قد يقوم طبيب أسنانك يومًا ما بفحص الميكروبيوم الفموي أثناء زيارة منتظمة ، أو قد يقوم طبيب الأورام بتسلسل دمك مرة واحدة في الشهر لمعرفة ما إذا كنت لا تزال في حالة هدوء. قد يتحقق اختصاصي زراعة الأعضاء على الفور من التوافق الجيني للتبرع بالأعضاء. يقول سانجيرا: "إن روح الشركة هي تحليل أي شيء من قبل أي شخص وفي أي مكان." في الواقع ، هناك مينيون على محطة الفضاء الدولية في الوقت الحالي.

          يعتبر معظم العلماء الذين تحدثت معهم أن هذه التقنية ، مقارنةً بتقنية Illumina ، أقل دقة ، ولكن لها مزايا تتجاوز تلك التي ذكرها سانغيرا. كان المينيون هو الذي مكّن العلماء من اختبار أمراض مثل زيكا بدون أي بنية تحتية بخلاف الكمبيوتر المحمول مؤخرًا ، وهو ما سمح لإستي توروك والباحثين الآخرين في بريطانيا بتتبع الطفرات الفيروسية في الوقت الفعلي في المستشفى. أخبرني إريك جرين ، الذي يدير المعهد القومي لأبحاث الجينوم البشري ، وهو جزء من المعهد الوطني للصحة مؤخرًا: "هذه القدرة على إجراء التسلسل في هذا المجال ، حتى في المناطق الريفية في إفريقيا ، قد فتحت إمكانيات لم يتم تصورها من قبل".

          إن إدخال ما يعادل iPhone في علم الجينوم قد لا يحدث ثورة بين عشية وضحاها. لا يتخيل سانجيرا أن مختبرات الاختبار المركزية الكبيرة ، أو Illumina ، يمكن أن تتلاشى في أي وقت قريب بالفعل ، تقوم شركته بتسويق مجموعة كبيرة من أجهزة التسلسل للمختبرات الكبيرة أيضًا. وبالتأكيد ، يمكن أن تتعايش التقنيات ذات الصلة ، مثل الحوسبة السحابية وحوسبة سطح المكتب ، خاصةً إذا كانت تحل مشكلات مختلفة. في الوقت الحالي ، يعتبر "سانجيرا" أن فيروس كورونا وجهود المراقبة في بريطانيا والولايات المتحدة التي تزيد الطلب على منتجات شركته ، تعمل على تسريع التحول الجيني للثقافة. قال إنه لا يرى أي عائق أمام تسلسل الجينوم البشري الكامل بقيمة 100 دولار في المستقبل القريب. أخبرني أن شركته تعمل أيضًا مع شريحة جديدة قد تخفض التكلفة في النهاية إلى 10 دولارات.

          يبدو أبعد الجدل حول أن الوباء قد أظهر أنه يمكننا الاستفادة من التسلسل الجينومي حتى قبل أن نكشف جميع أسرارها تمامًا. يمكننا استخدامها كنوع من نظام الإنذار العالمي ، على سبيل المثال ، بقدر ما استخدمهما إدي هولمز ويونغ زهين تشانغ عندما شاركا تسلسل SARS-CoV-2 في يناير 2020. وكما يحدث ، هناك مجموعة متنوعة من جهود المراقبة المختلفة الجارية ، بعضها مدفوع من قبل الوكالات الصحية والبعض الآخر بواسطة الأكاديميين ، والتي من شأنها أن تذهب إلى أبعد من مجرد نشر تسلسل على موقع ويب - الجهود التي من شأنها مشاركة معلومات الصحة العامة الهامة بشكل أسرع ، وعلى نطاق أوسع ، قد تكون مفيدة للآخرين فيروس كورونا الجديد ، سلالة أنفلونزا قاتلة أو حتى هجوم إرهابي بيولوجي.

          أخبرتني بارديس سابتي ، عالمة الوراثة بجامعة هارفارد ، أنها تلقت في مايو الماضي منحة خيرية للمساعدة في تطوير ونشر شبكة "وقائية" ضد الوباء تسمى "سنتينل". أخبرتني: "لطالما كنا نهدف إلى هذه القدرة على إجراء المراقبة" ، مضيفة أن هدف Sentinel هو استخدام التقنيات الجينية في كل مكان - في العيادات الريفية في أوروبا ، والقرى في إفريقيا ، والمدن في الصين - لاكتشاف مسببات الأمراض المألوفة خلال يوم واحد من ظهورها ومسببات الأمراض الجديدة في غضون أسبوع. وسيسارع النظام بعد ذلك إلى مشاركة البيانات ، عبر شبكات الهاتف المحمول ، مع العاملين الصحيين والمجتمعات من أجل الحصول على استجابة سريعة: قيود السفر ، والحجر الصحي ، والأدوية. كل ما يلزم لكسر سلاسل الإرسال. مع وجود فيروس ينتشر بشكل كبير ، يمكن أن يكون اليوم مهمًا. قد يعني أسبوع الفرق بين اندلاع صغير ولكنه مميت وكارثة عالمية. (كانت الفترة بين أول حالة إصابة بفيروس Covid-19 وإطلاق تسلسل الفيروس على الأرجح حوالي شهرين).

          مع انتشار موجات الوباء المتتالية في جميع أنحاء العالم ، لاحظت أن الكلمة الطنانة في شركات التسلسل أصبحت أيضًا "مراقبة". بالنسبة للجزء الأكبر ، كان يعني تتبع المتغيرات الجديدة واستخدام أكواد التسلسل للمساعدة في الكشف عن مسارات وأنماط الإرسال. ومع ذلك ، بدت المراقبة أحيانًا مفهومًا مرنًا ، نظرًا لأن شركتي Illumina و Oxford Nanopore كانتا تبيعان آلات مرنة. قد تعني المراقبة البحث عن الفيروس الجديد القادم في آسيا أو حتى الكشف المبكر عن السرطان في أجسامنا. وهذا يعني أحيانًا إجراء اختبارات جماعية أيضًا. في العام الماضي ، نجح كل من DeSouza و Sanghera في تكييف أجهزة شركتهما لإجراء اختبارات التشخيص السريري لفيروس كورونا ، وكان الهدف هو التدخل والمساعدة في زيادة قدرة الاختبار العالمية في وقت كان الطلب فيه غارقًا على العديد من المرافق الطبية.

          في كثير من النواحي ، يتم هندسة المُتسلسل الجيني بشكل مبالغ فيه لمهمة اختبار الفيروس ببساطة. أ. الآلة أسرع وأرخص وأقل تعقيدًا. ومع ذلك ، هناك مزايا محتملة لمنظم التسلسل. حصلت Illumina في النهاية على موافقة طارئة من إدارة الغذاء والدواء لإجراء اختبار تشخيصي لـ NovaSeq يمكنه تشغيل حوالي 3000 عينة مسحة ، في وقت واحد ، على مدار 12 ساعة. وبالتالي ، يمكن لآلة واحدة إجراء 6000 اختبار لفيروس كورونا يوميًا. مائتي NovaSeqs يمكن أن تفعل أكثر من مليون. بالإضافة إلى هذه السعة الهائلة ، من الممكن اختبار الفيروس وتسلسل الفيروس في نفس الوقت: يمكن للتحليل الذي يتم إجراؤه على جهاز التسلسل أن يخبر المرضى عما إذا كانوا مصابين بالفيروس ، ويمكن لبيانات التسلسل المجهولة المصدر على العينات الإيجابية أن تعطي للجمهور- للوكالات الصحية كمية هائلة من بيانات علم الأوبئة لاستخدامها في تتبع المتغيرات. أخبرني Bronwyn MacInnis ، الذي يدير مراقبة الجينوم الممرض في معهد Broad ، "يمكنني أن أتخيل عالمًا يكون فيه التشخيص والتسلسل متشابهين نوعًا ما". "لم نصل إلى هناك بعد ، لكننا لسنا على بعد مليون ميل أيضًا."

          في الصيف الماضي ، بدأ عدد قليل من المختبرات السريرية الكبيرة ، ولا سيما Ginkgo Bioworks في بوسطن ، خططًا لطرح اختبارات لمسلسلات Illumina ، بانتظار الحصول على إذن من إدارة الأغذية والأدوية F. بدأت Ginkgo ، بمساعدة استثمارات من Illumina ، بالإضافة إلى منحة من NIH ، في بناء مختبر جديد ضخم بجوار مختبرها الحالي ، حيث ستقوم الشركة بتركيب 10 NovaSeqs. قال لي جيسون كيلي ، الرئيس التنفيذي لشركة Ginkgo ، في ذلك الوقت: "بعد أن نبني المنشأة الكبيرة ، سنحاول اجتياز 100000 اختبار يوميًا". وقال إنه من الممكن تقنيًا تسلسل العديد من عينات فيروس كورونا الإيجابية أيضًا.

          عندما سألت كيلي عما سيفعله إذا لم تُستغل قدرته ، لم يبد قلقًا. كان يشك في أن أجهزة التسلسل الخاصة به ستكون عاطلة. وعلق قائلاً: "من خلال المراهنة على أجهزة التسلسل كاستجابة لـ Covid لدينا ، نحصل على المرونة لما يمكنك استخدامه في وقت لاحق." بعبارة أخرى ، بعد الوباء ، ستظل هناك سلالات جديدة من الإنفلونزا وفيروسات أخرى يتم ترميزها. سيكون هناك تراكم لأعمال التسلسل الخاصة بالسرطان وصحة ما قبل الولادة والأمراض الوراثية النادرة. ستكون هناك جهود مراقبة مستمرة لمتغيرات SARS-CoV-2. علاوة على ذلك ، تتضمن المهمة الأكبر ، مشروعًا مستمرًا لتسلسل سلالات لا حصر لها من الميكروبات ، وهو المشروع الذي شاركت فيه Ginkgo في البحث عن أدوية جديدة. قال كيلي: "أعتقد أن هذا مثل بناء الألياف في أواخر التسعينيات للإنترنت". "في ذلك الوقت ، وضعنا كميات هائلة من الألياف ، ثم تحطم كل شيء."

          ولكن اتضح أنه بعد عقد من انهيار الإنترنت ، كانت الألياف الضوئية ضرورية لتوسيع حركة المرور على الويب. وما بدا أن كيلي يقول ، أدركت لاحقًا ، أنه سيوسع مختبره لأن التسلسل يجب أن يكون المستقبل ، بشتى أنواع الطرق المختلفة. لم يكن هناك عودة.

          يتضمن الرسم الافتتاحي جزءًا من جينوم SARS-CoV-2 الذي تم طرحه للجمهور في عام 2020.

          جون جيرتنر كاتب مساهم في المجلة ومؤلف كتاب "الجليد في نهاية العالم". يكتب كثيرًا عن العلوم والتكنولوجيا ، بما في ذلك مقالات عن Tesla و Climeworks ، وهي شركة سويسرية تعمل على إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.


          شاهد الفيديو: DNK lanac za Ginisa (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Ward

    اخترق القواعد

  2. Porfirio

    وجهة النظر الاستبدادية المعرفية.

  3. Wolfrik

    نعم فعلا. كان معي أيضا. يمكننا التواصل حول هذا الموضوع.

  4. Grokree

    أؤكد. كان هذا ومعي.

  5. Sakinos

    dyaya .... temka القديمة ، ولكن لا يوجد مي ^ ^ حتى لو لم تنظر إلى الصور))) لا fsё ^ _ ^



اكتب رسالة