يحدد التسلسل الذي ترتب فيه نيوكليوتيدات الأدينين والسيتوسين والجوانين والثيامين على طول جزء من شريط الدي إن إيه، التسلسل الذي ترتبط به الأنواع العشرين المختلفة من الأحماض الأمينية للبروتين معا. ربما تتساءل كيف يمكن لأربعة كيانات مختلفة أن تحدد 20 نوعا آخر؛ فيجب على الأقل وجود 20 نيوكليوتيدا مختلفا في الدي إن إيه من أجل تحديد 20 نوعا مختلفا من الأحماض الأمينية؟ إجابة هذا السؤال هي أن كل حمض أميني لا يتحدد بفعل نيوكليوتيد واحد، وإنما بمجموعة تتكون من ثلاثة نيوكليوتيدات؛ فتكون الشفرة التي تحدد بها نيوكليوتيدات الدي إن إيه أحماض البروتين الأمينية شفرة ثلاثية. يمكن لأي من النيوكليوتيدات الأربعة شغل ثلاثة أماكن في هذه الشفرة الثلاثية؛ ومن ثم يوجد 4 × 4 × 4 = 64 احتمالا مختلفا، أكثر مما يكفي لعشرين حمضا أمينيا. تحدد بعض الشفرات الثلاثية إشارات إضافية، مثل «ابدأ» و«توقف»؛ وهي علامات الترقيم في الدي إن إيه التي تخبر آلية الخلية أين يبدأ البروتين وأين ينتهي؛ ومن ثم فإن الشفرة «أدينين، ثيامين، جوانين»، على سبيل المثال، تشير إلى «بداية بروتين جديد»، بينما الشفرة «جوانين، أدينين، جوانين» تشير إلى حمض الجلوتامات الأميني، والشفرة «جوانين، ثيامين، جوانين» تشير إلى حمض الفالين الأميني، بينما الشفرة «ثيامين، جوانين، أدينين» تشير إلى «نهاية البروتين»، وهكذا. (3) الوراثة

ربما تبهر الجزيئات عالم الكيمياء الحيوية أو المتخصص في علم الصيدلة العصبية طوال حياته، لكنها تكون صعبة بعض الشيء على المسافر الذي اشترى هذا الكتاب في المطار (خاصة إذا كان لديه انطباع أن عنوان الكتاب هو شكل مبتكر من عناوين وكالات المواعدة)، ومع ذلك، فإن القارئ الذي ما زال يقظا حتى الآن قد يلاحظ وجود تناقض، فكيف يستطيع جزيء من الدي إن إيه تحديد شفرة بروتين معين بينما لا يوجد إلا نحو 100 جزيء للدي إن إيه داخل الخلية، في حين يوجد أكثر من 100 ألف، وربما 300 ألف، بروتين مختلف للاختيار من بينها داخل الخلية الواحدة؟ والإجابة عن هذا السؤال هي أن جزيء الدي إن إيه الواحد لا يحدد شفرة بروتين واحد، وإنما عدة آلاف من البروتينات المختلفة. فيحدد جزء من الدي إن إيه شفرة أحد البروتينات، ويحدد الجزء التالي شفرة بروتين آخر، وهكذا؛ فجزيء الدي إن إيه أطول بمليون مرة من البروتين.

3

يسمى جزء الدي إن إيه الذي يحدد شفرة بروتين واحد بالجين؛ ومن ثم يوجد أكثر ألف جين، مجاورة لبعضها على امتداد كل جزيء من الدي إن إيه.

4

يسمى جزيء الدي إن إيه أيضا كروموسوم، ويوجد 23 كروموسوما مختلفا، تضم أشرطة دي إن إيه ذات أطوال مختلفة، في كل خلية بشرية. في الواقع إن العدد الإجمالي للكروموسومات هو 46، نظرا لوجود كل كروموسوم في شكل زوج (شكل

2-3 ). عندما تكون الخلية على وشك الانقسام، يتضاعف عدد جزيئات الدي إن إيه، أو بعبارة أخرى عدد الكروموسومات، ليصل إلى 92؛ بحيث تصبح كل خلية وليدة، بعد انقسام الخلية إلى نصفين، تحتوي مرة أخرى على 46 كروموسوما (23 زوجا)؛ ومن ثم يصبح عدد ال 100 جزيء دي إن إيه التقريبي داخل الخلية، الذي اقترحناه في بداية هذا الفصل، غير بعيد عن الصواب. لماذا توجد الكروموسومات في شكل أزواج؟ الإجابة على هذا السؤال بسيطة؛ فالإنسان يرث مجموعة تتكون من 23 كروموسوما من والدته، ومجموعة أخرى تتكون من 23 كروموسوما من والده.

شكل 2-3: الكروموسومات. يعرض الشكل أزواج الكروموسومات في خلية بشرية لذكر في الطور الوسيط (قبل انقسام الخلية مباشرة). صبغت الكروموسومات بصبغة مشعة ورتبت بحسب حجمها. أعيدت طباعة الصورة من كتاب «الكروموسومات البشرية : مبادئ وتقنيات» لرام إس فايرما وأرفيند بابو، الطبعة الثانية، ماكجرو هيل، نيويورك، 1985، بإذن من شركات ماكجرو هيل.

يرجع سبب الالتباس الذي يحدث في أسماء مثل «الجين» و«الكروموسوم» إلى حقيقة أن ابتكار هذه الأسماء حدث قبل سنوات من معرفة تكوينها الكيميائي (الدي إن إيه)؛ فكلمة «جين» تشير إلى وحدة وظيفية للوراثة (من الكلمة الإغريقية واللاتينية بمعنى «ولادة»)، أما كلمة «كروموسوم» (الكلمة الإغريقية بمعنى «الجسم الملون») فتشير إلى تكوين يرى باستخدام المجهر الضوئي داخل الخلايا المصبوغة بصبغة معينة قبل تهيؤها للانقسام مباشرة. يعود الفضل في ظهور مفهوم الجين إلى جريجور مندل، راهب من مورافيا، الذين عمل في صمت على تهجين سلالات مختلفة من البازلاء في حديقة أحد الأديرة في مدينة برون (التي تعرف حاليا باسم برنو في جمهورية التشيك) منذ 100 عام. لقد أجرى أول تجربة علمية على عملية التهجين، التي مارسها الإنسان منذ 10 آلاف سنة، فلم يكن يبحث عن شيء عدا الآلية التي تنتقل بها صفات معينة من جيل إلى آخر، وقد اكتشف أن صفات نبتة البازلاء، مثل الطول أو القصر، ووجود لون أو غيابه في الزهور، وتجعد البذور أو ظهورها بمظهر أملس، تورث منفصلة عن بعضها، بطريقة يمكن توقعها. واستنتج من هذا أن الصفات تنتقل كعناصر منفصلة، وأطلق عليها الجينات. وبفخر شديد يعترف النمساويون (أو التشيكيون) أن جريجور مندل أحد أكبر علمائهم حتى وقتنا الحالي. لقد اكتشفت مشاركة الكروموسومات في توريث صفات معينة منذ وقت اكتشاف الجينات تقريبا، لكن لم تكتشف الطبيعة الكيميائية للكروموسومات إلا في وقت لاحق، في خلال السنوات الخمسين الأخيرة، وتحدد أن الجينات المكونة لها هي ببساطة شريط طويل من الدي إن إيه.

5

Bilinmeyen sayfa