وفي تجربة أجريت في بيركلي، أظهر الباحثون كيف يمكن لمصباح كهربائي بسيط أن ينشط حديقة الخميرة. ويأمل الباحثون أن تتيح التكنولوجيا الجديدة عزل تأثير جين واحد في الحشرات والحيوانات أيضا
ياناي اوفران
يحب محررو الصحف القصص التي تبدأ بجملة "تم اكتشاف الجين المسؤول عن..."، لكن علماء الوراثة يجدون صعوبة في تقديمها. تعمل آلاف الجينات المختلفة في كل خلية في أي لحظة، ويكاد يكون من المستحيل عزل تأثير أحدها. التكنولوجيا التي يتم تطويرها حاليًا في جامعة كاليفورنيا في بيركلي قد تجعل هذه المهمة أسهل. كل ما هو مطلوب هو توجيه المصباح نحو الخلية: بضغطة زر سيكون من الممكن تنشيط حديقة واحدة أو تعطيلها عن التشغيل.
عندما يقولون "الظروف المخبرية"، فإنهم عادة ما يقصدون إمكانية عزل تأثير عامل واحد على النظام. ولكن عندما يتعلق الأمر بالحدائق يكون الأمر مستحيلًا في بعض الأحيان. وحتى لو تمت زراعة الخلايا في طبق في المختبر، مع تنظيم درجة الحرارة والغذاء بدقة، فمن الصعب التحكم في جين واحد. تعمل الجينات في شبكات معقدة، وبالتالي فإن أي تغير بيئي يؤثر على عدة جينات في وقت واحد. لسنوات عديدة، ظل الباحثون يحاولون تطوير أساليب تسمح لهم بالانتقال مباشرة إلى جين معين وتشغيله أو إيقاف تشغيله فقط.
إحدى الطرق التي تم تطويرها في السنوات الأخيرة هي طريقة الضربة القاضية - إزالة الجين من الجينوم. تسمح الكيمياء الحيوية العدوانية للباحثين بإنتاج سلالة جديدة من البكتيريا أو النباتات أو الحيوانات التي تفتقر إلى جين معين. لكن هذه الطريقة يمكن أن تكون مكلفة للغاية، وتتطلب الكثير من الوقت، والأهم من ذلك أنها ليست فعالة دائمًا. وفي بعض الأحيان، بعد عشرات التجارب، يكتشف الباحثون أن الأجنة التي تفتقر إلى الجين تفشل في النمو. يمكن للمرء أن يستنتج من مثل هذه التجربة أن الجين المفقود ضروري للتطور الطبيعي، ولكن من الصعب معرفة وظيفته بالضبط.
استمر علماء الأحياء في الحلم بطريقة أقل جذرية. جميع الطرق المقترحة في السنوات الأخيرة معيبة، فمعظمها باهظ الثمن، وبعضها يلحق الضرر بالعديد من الأنظمة الخلوية وليس بجين واحد فقط، وجميعها تتطلب الكثير من العمل والوقت. حاول فريق من علماء الأحياء الجزيئية وباحثي النبات من جامعة بيركلي توظيف الآليات التي تستخدمها الخلية نفسها لتنشيط الجينات الفردية في هذه المهمة. كل جين لديه آلية تنشيط - بروتين يمكنه الارتباط به وتنشيطه. وكان الفريق يبحث عن طريقة للتحكم في هذه الآلية.
لقد استعاروا الفكرة من النباتات. تستخدم النباتات الضوء لصنع السكر. عندما يدخل الضوء إلى الخلية النباتية فإنه من المفترض أن ينشط الجينات التي تنتج السكر. يفعل ذلك من خلال آليات التشغيل الحساسة للضوء. هذه الآليات هي في الأساس جزيء بروتين ذو ذراعين. إحدى الذراعين عبارة عن مستشعر حساس للضوء والذراع الأخرى عبارة عن آلية لتنشيط الجينات. عندما يستقبل المستشعر الضوء، يقوم بتنشيط آلية التنشيط، التي تنشط الجين.
وكانت فكرة الباحثين من بيركلي بسيطة: تفكيك الذراعين وربط المستشعر الحساس للضوء بآلية تنشيط جين آخر. هذه هي الطريقة التي يتم بها تشكيل جزيء جديد. إذا كنت ترغب في دراسة جين معين في شخص أو نبات أو بكتيريا، فما عليك سوى تحديد آلية التنشيط الخاصة به وتوصيل مستشعر الضوء به. إذا دخل الضوء إلى الخلية، فسوف يضرب المستشعر، الذي سيعمل على تنشيط آلية التنشيط، وبالتالي الجين.
وفي مقال سينشر قريبا في مجلة "نيتشر بيوتكنولوجي" يتحدث الباحثون عن النجاحات الأولى لهذه التكنولوجيا. ولإثبات نجاح هذه الطريقة، قاموا بتوصيل مستشعر الضوء بآلية تنشيط الجين الذي يتسبب في إنتاج الخميرة لصبغة زرقاء. وجهوا مصباحًا نحو الخميرة وفي غضون ثوانٍ بدأت مستعمرة الخميرة تتحول إلى اللون الأزرق. لقد تمكنوا أيضًا من إطفاء الحديقة بنفس السهولة. ويدعي البروفيسور بيتر كويل، الذي شارك في البحث، أن هذه الطريقة يمكن أن تنجح ليس فقط في الخميرة ولكن أيضًا في الحشرات والحيوانات. إذا كان على حق، فسيكون ذلك بمثابة تقدم كبير من شأنه أن يسمح للباحثين بتشغيل وإيقاف الجينات الفردية باستخدام مصابيح كهربائية بسيطة.
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~312079403~~~27&SiteName=hayadan
