Severo Ochoa — القراءة بالعربية

عناوين القصص ما زالت بالإنجليزية، أمّا نص كل قصة فبالعربية.

في منتصف القرن العشرين، تم الكشف عن المخطط الأساسي للحياة، الحمض النووي (DNA)، ومع ذلك ظل هناك لغز عميق: كيف يترجم هذا المخطط الرئيسي إلى فعل؟ كيف يتم بناء جزيئات الرنا (RNA) المرسال الحيوية بالفعل داخل خلية حية، أو حتى بشكل أكثر إثارة للدهشة، في المختبر؟ "تخيل محاولة بناء آلة معقدة دون معرفة كيفية تجميع أجزائها الفردية"، يشرح نيلز، مشيرًا إلى رسم بياني جزيئي معقد. "كان هذا هو التحدي الذي واجهه العلماء مثل سيفيرو أوتشوا في خمسينيات القرن الماضي - تخليق الحمض النووي الريبوزي (RNA)، الرسول الجيني."

قبل عمل أوتشوا الرائد، كان الحمض النووي الريبوزي (RNA) معروفًا بأنه الشريك الأساسي للحمض النووي (DNA)، والمسؤول عن حمل التعليمات الوراثية من النواة إلى آلة صنع البروتين في الخلية. ومع ذلك، ظلت العملية الإنزيمية الدقيقة التي تبني هذه الخيوط الحيوية غامضة، وهي فجوة أساسية في البيولوجيا الجزيئية. "تنتج الخلايا باستمرار الحمض النووي الريبوزي لإنشاء البروتينات"، يقول أرجون، وهو ينظر إلى رسم بياني على الشاشة. "ولكن كيف تحصل على اللبنات الصحيحة وتجمعها بشكل صحيح، بهذه السرعة؟" يهز نيلز رأسه موافقًا، "بالضبط. فكر في الحمض النووي الريبوزي كسلسلة دقيقة، كل حلقة فيها عبارة عن نيوكليوتيد. تحتاج الخلية إلى ربط هذه الحلقات معًا بسرعة ودقة لا تصدق."

كان التحدي يكمن في عزل الإنزيم المحدد المسؤول عن تشكيل روابط الفوسفوديستر التي تربط النيوكليوتيدات في شريط الحمض النووي الريبوزي (RNA). افترض الكثيرون وجود بوليميراز "شبيه بالحمض النووي" للحمض النووي الريبوزي، لكن العثور عليه وسط الآلية الجزيئية المعقدة للخلية أثبت صعوبة استثنائية. يقول حسن: "عرف العلماء بوجود بوليميراز الحمض النووي (DNA)"، مشيراً إلى صورة تاريخية على جهاز لوحي رقمي يحمله نيلز. "لكن بوليميراز الحمض النووي الريبوزي (RNA) بدا وكأنه يختبئ!" يوضح نيلز: "في الواقع، جعلت تعقيدات المستخلصات الخلوية الأمر أشبه بالبحث عن إبرة محددة في كومة قش تضم آلاف البروتينات المختلفة. الروابط المتكونة حاسمة للاستقرار الوراثي، لذلك كان يجب أن يكون الإنزيم دقيقاً."

سيفيرو أوتشوا، الذي كان يعمل في نيويورك، تابع هذا التحدي بدقة لا هوادة فيها. لم يأتِ اختراقه بـ "بوليميراز الحمض النووي الريبوزي" المباشر كما كان متوقعًا، بل بإنزيم أسماه بولينوكليوتيد فوسفوريلاز. كان لهذا الإنزيم قدرة غير متوقعة ولكنها عميقة على تخليق الحمض النووي الريبوزي. "لقد كان اكتشافًا شبه عرضي، بطريقة ما،" يوضح نيلز، بينما يراقبان عرضًا ثلاثي الأبعاد لإعداد مختبر أوتشوا. "لم يكن يبحث عن هذا الإنزيم تحديدًا، لكنه كشف عن مسار حاسم لتخليق الحمض النووي الريبوزي، باستخدام ثنائي فوسفات النيوكليوتيد، وهو ما كان مفاجئًا في ذلك الوقت."

إنزيم أوتشوا، بولينوكليوتيد فوسفوريلاز، كان فريداً من نوعه. على عكس التخليق المعتمد على القالب للحمض النووي (DNA) والبوليميرازات الحمض النووي الريبوزي (RNA) المكتشفة لاحقاً، يمكن لهذا الإنزيم أن يربط ثنائيات فوسفات النيوكليوتيد معاً دون قالب حمض نووي ريبوزي (RNA) موجود مسبقاً، مكوناً سلاسل طويلة من الحمض النووي الريبوزي (RNA). "إذن، هو فقط يأخذ هذه 'الروابط' الفردية — ثنائيات فوسفات النيوكليوتيد — ويربطها معاً؟" يسأل أرجون، وهو يتتبع بإصبعه شاشة تفاعلية شفافة تعرض العملية الإنزيمية. يؤكد نيلز: "بالضبط! إنه يزيل مجموعة فوسفات من كل ثنائي فوسفات ويشكل رابطة فوسفودايستر جديدة، مما يطيل سلسلة الحمض النووي الريبوزي (RNA). إنه مثل آلة حياكة جزيئية."

كان هذا التوليف "المستقل عن القالب" ثوريًا. فلأول مرة، تمكن العلماء من إنشاء جزيئات الحمض النووي الريبوزي (RNA) ذات تركيبات محددة ومتحكم بها في أنبوب اختبار. وقد أثبت هذا الحمض النووي الريبوزي الاصطناعي قيمة لا تقدر بثمن في فهم كيفية ترميز المعلومات الوراثية. "إذن، كان بإمكانه صنع الحمض النووي الريبوزي باستخدام الأدينين فقط، أو اليوراسيل فقط، أو مزيج منهما؟" يسأل حسن بحماس. يبتسم نيلز: "بالضبط! كان بإمكانه تغذية الإنزيم بثنائي فوسفات النيوكليوتيدات محددة والتحكم في التركيب. وكما قال لويس باستور مقولته الشهيرة: "الحظ لا يفضل إلا العقل المستعد". لقد سمح إعداد أوتشوا الدقيق له باغتنام هذا الاكتشاف العرضي وتحويله إلى أداة قوية."

في حين أن إنزيم بولينوكليوتيد فوسفوريلاز لم يكن بوليميراز الحمض النووي الريبوزي (RNA) الأساسي للخلايا (والذي يعتمد على القالب)، إلا أن قدرته على إنتاج الحمض النووي الريبوزي الاصطناعي كان انتصارًا تجريبيًا لا مثيل له. لقد زود العلماء بالأدوات اللازمة لفك الشفرة الوراثية نفسها. "كيف عرفوا أنه كان حمضًا نوويًا ريبوزيًا حقًا، وليس مجرد بوليمر عشوائي؟" يسأل أرجون، وهو ينقر على شاشة رقمية تعرض بيانات التحليل الطيفي. يشير نيلز إلى رسم بياني، "لقد استخدموا تقنيات مثل الطرد المركزي الفائق والتحليل الطيفي لتأكيد حجمه ونقائه وتكوينه. لقد تصرف الحمض النووي الريبوزي الاصطناعي تمامًا كما هو متوقع، مما فتح الباب أمام تجارب ضخمة."

أصبح الحمض النووي الريبوزي الاصطناعي الذي أنتجه إنزيم أوتشوا أداة لا غنى عنها لمارشال نيرنبرغ وهاينريش ماتاي. لقد استخدموا الحمض النووي الريبوزي متعدد اليوراسيل، وهو سلسلة مكونة فقط من نيوكليوتيدات اليوراسيل، لتحديد أول "كودون": UUU، الذي يرمز للحمض الأميني فينيل ألانين. "هذا هو المكان الذي أثمرت فيه بنية ثنائيات فوسفات النيوكليوتيدات حقًا!" يصيح أرجون، وهو ينظر إلى رسم بياني يوضح الكودونات الجينية. "لأن أوتشوا كان بإمكانه التحكم في تسلسل الحمض النووي الريبوزي، تمكن نيرنبرغ من اختبار 'كلمات' محددة من الشفرة الوراثية." يؤكد نيلز: "بالضبط. بدون الحمض النووي الريبوزي الاصطناعي، لكان فك الشفرة الوراثية مهمة أكثر صعوبة بكثير، وربما مستحيلة. إنها قطعة أساسية من لغز عظيم."

لقد أعادت القدرة على تخليق الحمض النووي الريبوزي (RNA) في أنبوب اختبار، ثم استخدامه لفك شفرة اللغة الجينية، تشكيل علم الأحياء بشكل أساسي. لقد دفعت هذا المجال إلى عصر البيولوجيا الجزيئية، ومهدت الطريق للهندسة الوراثية، وتسلسل الجينات، وفي النهاية، العلاج الجيني. "إذن، كان إنزيم أوتشوا بمثابة مفتاح فتح العديد من الأبواب لفهم الحياة،" يلخص حسن بتفكير. يؤكد نيلز، "بالفعل. لقد قدم عمله، إلى جانب عمل كورنبرغ لتخليق الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA)، الأساس التجريبي. لم تكن هذه مجرد إنجازات نظرية، بل كانت أدوات عملية سمحت لأجيال من العلماء بمعالجة وفهم نسيج الحياة ذاته."

لقد كرمت جائزة نوبل التي حصل عليها سيفيرو أوتشوا في عام ألف وتسعمئة وتسعة وخمسين لحظة محورية في العلم. لقد وفر تفانيه الدؤوب في الكيمياء الحيوية الأدوات التي سمحت للبشرية أخيرًا بقراءة تعليمات الحياة، وفي النهاية إعادة كتابتها، وهو إرث لا يزال يؤثر على الطب وفهمنا للتطور وعلم الوراثة اليوم. "إنه لأمر لا يصدق أن نفكر كيف يمكن لاكتشاف واحد أن يؤدي إلى العديد من الاكتشافات الأخرى، ويشكل مستقبل الطب"، يتأمل أرجون، وهو ينظر إلى لوحة عرض على الحائط لجداول زمنية علمية. ويختتم نيلز قائلاً: "إن عمل أوتشوا يسلط الضوء حقًا على الترابط بين العلوم، من الكيمياء الحيوية الأساسية إلى ابتكارات الصحة العامة مثل لقاحات الحمض النووي الريبوزي الرسول، وهو شهادة على الفضول الخالص والمدفوع."