"تتناول العقيدة المركزية لعلم الأحياء الجزيئي النقل التفصيلي للمعلومات المتسلسلة من الحمض النووي إلى البروتين عبر الحمض النووي الريبي، وذلك من بقايا إلى بقايا. وتنص على أن هذه المعلومات أحادية الاتجاه من الحمض النووي إلى البروتين، ولا يمكن نقلها من البروتين إلى البروتين أو الحمض النووي" (كريك، 1970).
أجرى ستانلي ميلر تجارب في عامي 1952 و1959 لفهم أصول الحياة في بيئة الأرض البدائية وفك شفرتها، وعاش حتى عام 2007. في عصره، كان يُعتقد أن الحمض النووي (DNA) جزيء بيولوجي مهم ، بل هو أهم جزيء بيولوجي من حيث كونه بوليمرًا معلوماتيًا. مع ذلك، يبدو أن ميلر قد أغفل تمامًا الإشارة صراحةً إلى "الجزيء المعلوماتي المرتبط بالحمض النووي" في أعماله وأفكاره.
من الجوانب المثيرة للاهتمام في تجربة ميلر، لماذا لم يبحث عن البوليمر المعلوماتي للأحماض النووية في ظروف الأرض البدائية، واقتصر على الأحماض الأمينية؟ هل يعود ذلك إلى عدم استخدامه سلائف الفوسفات، رغم احتمال وجود الفوسفور في ظروف الانفجارات البركانية البدائية؟ أم أنه افترض أن البروتين هو البوليمر المعلوماتي الوحيد، وبالتالي بحث فقط عن الأحماض الأمينية؟ هل كان مقتنعًا بأن البروتين هو أساس نشأة الحياة، ولذا بحث فقط عن وجود الأحماض الأمينية في تجربته، أم أن البروتينات، التي تؤدي جميع وظائف الجسم البشري وتشكل أساس خصائصنا الظاهرية، وبالتالي فهي أكثر أهمية من الأحماض النووية، كما ربما كان يعتقد آنذاك؟
كان هناك الكثير من المعلومات عن البروتينات ووظائفها منذ 70 عامًا وأقل عن الحمض النووي في ذلك الوقت. نظرًا لأن البروتينات مسؤولة عن جميع التفاعلات البيولوجية في الجسم ، لذلك اعتقد ميلر أنها يجب أن تكون حاملة للمعلومات ؛ ومن ثم بحث عن اللبنات الأساسية للبروتين فقط في تجاربه. من المعقول أن تكون كتل بناء الحمض النووي قد تشكلت أيضًا ولكنها كانت موجودة بكميات ضئيلة لا يمكن اكتشافها بسبب نقص الأجهزة المتطورة.
كُشِفَ عن بنية الحمض النووي (DNA) بعد عام، في عام 1953، حيث اقتُرحت بنية حلزونية مزدوجة للحمض النووي، ونُوقِشَت خاصية تضاعفه. أدى ذلك إلى ظهور " العقيدة المركزية لعلم الأحياء الجزيئي" الشهيرة عام 1970 على يد العالم البارز فرانسيس كريك! 1 وقد انصاع العلماء لهذه العقيدة المركزية لدرجة أنهم لم يعودوا يبحثون عن سلائف الأحماض النووية في ظروف الأرض البدائية.
لا يبدو أن القصة تنتهي عند ميلر؛ إذ لم يبحث أحدٌ عن سلائف الأحماض النووية في ظروف الأرض البدائية لفترة طويلة جدًا، وهو أمرٌ مثيرٌ للدهشة في هذه المرحلة سريعة التطور من العلم. مع وجود تقارير عن تخليق الأدينين في سياق ما قبل الحياة ، إلا أن التقارير المهمة عن تخليق سلائف النيوكليوتيدات في سياق ما قبل الحياة كانت من قِبل ساذرلاند في عام 2009 وما بعده. في عام 2017 ، قام باحثون بمحاكاة ظروف اختزال مماثلة لتلك التي استخدمها ميلر ويوري لإنتاج قواعد RNA النووية باستخدام التفريغات الكهربائية وتأثيرات البلازما عالية الطاقة المُشغَّلة بالليزر.
لو كان ميلر قد اعتبر البروتين بوليمرًا معلوماتيًا، لكان السؤال الذي يطرح نفسه: "هل البروتين حقًا بوليمر معلوماتي؟". بعد ما يقرب من نصف قرن من هيمنة "العقيدة المركزية"، نشهد ورقة كونين رقم 5 لعام 2012 بعنوان "هل ما زالت العقيدة المركزية قائمة؟". تُعد قصة البريون، وهو بروتين مطوي بشكل خاطئ يُسبب المرض، مثالًا واضحًا على ذلك. لماذا لا يُحفز بروتين البريون المطوي بشكل خاطئ في الجسم استجابة مناعية، أو لماذا لا يتم التخلص منه من الجهاز المناعي؟ بدلًا من ذلك، يبدأ هذا البروتين المطوي بشكل خاطئ في جعل بروتينات أخرى مشابهة له "ضارة"، كما هو الحال في مرض كوزينوغليكانات. لماذا يتم توجيه/إملاء البروتينات "الجيدة" من قِبل البروتين "الضار" الآخر لتصبح مطوية بشكل خاطئ، ولماذا لا توقف الآلية الخلوية ذلك؟ ما المعلومات التي يحملها هذا البروتين المطوي بشكل خاطئ والتي "تُنقل" إلى بروتينات أخرى مشابهة، فتبدأ هذه البروتينات بالتصرف بشكل غير منتظم؟ علاوة على ذلك، تُظهر البريونات خصائص غير عادية للغاية، ولا سيما مقاومة استثنائية للعلاج الذي يُعطل حتى أصغر جزيئات الحمض النووي مثل الأشعة فوق البنفسجية عالية الجرعة 6. ويمكن تدمير البريونات عن طريق التسخين المسبق عند درجات حرارة أعلى من 100 درجة مئوية في وجود المنظفات متبوعًا بالمعالجة الأنزيمية 7.
أظهرت الدراسات التي أُجريت على الخميرة أن بروتينات البريون تمتلك نطاقًا غير منتظم لتحديد البريون، وهو ما يُحفز تحولها البنيوي من بروتين سليم إلى بروتين "ضار" 8. يتشكل تركيب البريون تلقائيًا بتردد منخفض (في حدود 10⁻⁶) 9 ، ويزداد التحول من وإلى حالة البريون في ظل ظروف الإجهاد 10. وقد تم عزل طفرات في جينات بريون غير متجانسة، مع تردد أعلى بكثير لتكوين البريون 11.
هل تشير الدراسات المذكورة أعلاه إلى أن بروتينات البريون المشوهة تنقل المعلومات إلى بروتينات أخرى وربما تعود إلى الحمض النووي لإحداث طفرات في جينات البريون؟ يشير الاستيعاب الجيني للوراثة المظهرية المعتمدة على البريون إلى أنه قد يكون ممكنًا. ومع ذلك ، حتى الآن ، لم يتم اكتشاف الترجمة العكسية (البروتين إلى الحمض النووي) ويبدو أنه من غير المحتمل اكتشافها على الإطلاق بسبب التأثير القوي للعقيدة المركزية والافتقار المحتمل للتمويل لمثل هذه المساعي. ومع ذلك ، فمن المتصور أن الآليات الجزيئية الأساسية لقناة نقل المعلومات من البروتين إلى الحمض النووي مختلفة تمامًا عن الترجمة العكسية الافتراضية وقد تظهر في وقت ما. من الصعب الإجابة على هذا السؤال ، لكن من المؤكد أن روح الاستفسار الحرة غير المقيدة هي السمة المميزة للعلم ، والزواج من عقيدة أو عبادة هو لعنة على العلم ولديه القدرة على برمجة تفكير المجتمع العلمي.
***
المراجع:
1. كريك، ف.، 1970. العقيدة المركزية لعلم الأحياء الجزيئي. مجلة نيتشر 227، 561-563 (1970). DOI: https://doi.org/10.1038/227561a0
٢. ماكولوم، ت. م.، ٢٠١٣. تفاعل ميلر-يوري وما بعده: ماذا تعلمنا عن تفاعلات التخليق العضوي ما قبل الحيوي في الستين عامًا الماضية؟ المراجعة السنوية لعلوم الأرض والكواكب. المجلد ٤١: ٢٠٧-٢٢٩ (تاريخ نشر المجلد مايو ٢٠١٣). نُشرت لأول مرة إلكترونيًا كمراجعة مسبقة في ٧ مارس ٢٠١٣. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457
3. باونر، م.، جيرلاند، ب.، وسوذرلاند، ج.، 2009. تخليق نيوكليوتيدات البيريميدين الريبوزية المنشطة في ظروف محتملة لما قبل الحياة. نيتشر 459، 239-242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
٤. فيروس م، بيتروتشي ف، وآخرون، ٢٠١٧. تكوين القواعد النيتروجينية في جو اختزالي من نوع ميلر-يوري. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، ٢٥ أبريل ٢٠١٧، ١١٤ (١٧)، ٤٣٠٦-٤٣١١؛ نُشر لأول مرة في ١٠ أبريل ٢٠١٧. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
5. كونين، إي. في. 2012. هل لا تزال العقيدة المركزية قائمة؟ بيول دايركت 7، 27 (2012). https://doi.org/10.1186/1745-6150-7-27
٦. بيلينجر-كاواهارا سي، كليفر جيه إي، دينر تي أو، بروسينر إس بي: بريونات داء الخرف النقية تقاوم التثبيط بواسطة الأشعة فوق البنفسجية. مجلة علم الفيروسات. ١٩٨٧، ٦١ (١): ١٥٩-١٦٦. متاح على الإنترنت على الرابط التالي: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/
7. لانجفيلد جي بي إم، جينغ جي وانغ جي جي، وآخرون 2003. التحلل الأنزيمي لبروتين البريون في جذع الدماغ من الأبقار والأغنام المصابة. مجلة الأمراض المعدية، المجلد 188، العدد 11، 1 ديسمبر 2003، الصفحات 1782-1789. دوي: https://doi.org/10.1086/379664.
٨. موخوبادياي إس، كريشنان آر، ليمكي إي إيه، ليندكويست إس، دينيز إيه إيه: يتخذ مونومر بريون الخميرة غير المطوي طبيعيًا مجموعة من البنى المنهارة والمتقلبة بسرعة. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية. ٢٠٠٧، ١٠٤ (٨): ٢٦٤٩-٢٦٥٤. ١٠.١٠٧٣/pnas.٠٦١١٥٠٣١٠٤..DOI:: https://doi.org/10.1073/pnas.٠٦١١٥٠٣١٠٤
٩. تشيرنوف، واي أو، ونيونام، جي بي، وكومار، جيه، وألين، كيه، وزينك، إيه دي: دليل على وجود مُطفر بروتيني في الخميرة: دور البروتين المرافق ssb المرتبط بـ Hsp70 في تكوين واستقرار وسمية بريون [PSI]. بيولوجيا الخلية الجزيئية. ١٩٩٩، ١٩ (١٢): ٨١٠٣-٨١١٢. DOI: https://doi.org/10.1128/mcb.19.12.8103
١٠. هالفمان ر، ألبرتي س، ليندكويست س: البريونات، استتباب البروتين، والتنوع الظاهري. تريندز سيل بيول. ٢٠١٠، ٢٠ (٣): ١٢٥-١٣٣. ١٠.١٠١٦/j.tcb.٢٠٠٩.١٢.٠٠٣. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tcb.٢٠٠٩.١٢.٠٠٣
١١. تويت م، ستويانوفسكي ك، نيس ف، ميريت ج، كولوتيفا-ليفين ن: العوامل الخلوية المهمة لتكوين بريونات الخميرة من الصفر. معاملات الجمعية الكيميائية الحيوية. ٢٠٠٨، ٣٦ (الجزء ٥): ١٠٨٣-١٠٨٧. DOI: https://doi.org/10.1042/BST0361083
***
التعليقات مغلقة.