خبر های ویژه
19 مرداد 1402
تلاشی برای نجات DNA جهان،هدف یک ماموریت نجات علمی، تجزیه و تحلیل هر گیاه، حیوان و قارچ قبل از دیر شدن است
برگردان به فارسی : دکتر نعناع تراب فام
ما انسانها از آزمایش طبیعت بسیار سود می‌بریم. برخی از گونه ها در برابر سارس-کووید-2 مقاوم هستند. برخی از آنها از جمله طوطی ها و فیل ها به ندرت به سرطان مبتلا می شوند. برخی از گیاهان نسبت به دیگران غذای بیشتری تولید می کنند. او گفت: «اگر به زودی کاری در مورد آن انجام ندهیم، این اطلاعات را از دست خواهیم داد. E.B.P. همچنین می تواند دانشمندان را برای مطالعه سلامت اکوسیستم ها توانمند کند. محققی با دسترسی به ژنوم کامل می تواند مقداری از آب حوضچه را نمونه برداری کند و بفهمد کدام گونه در آنجا زندگی می کند. چنین مطالعاتی می‌تواند به انسانها کمک کند تا آسیب‌های کشاورزی، شهرنشینی و تغییرات آب و هوایی را معکوس کنند و آنچه جارویس آن را «وظیفه اخلاقی» برای نجات همنوعان نامید، انجام دهد.
تبریز امروز:
نوشته متیو هاتسون 9 آگوست 2023
چهار سال پیش، در چند صد مایلی سواحل غرب آفریقا، یک جرثقیل یک زیردریایی زرد پیازی را از کشتی تحقیقاتی پوسیدون بلند کرد و در اقیانوس اطلس فرود آورد. کارن آزبورن، جانورشناس مؤسسه اسمیتسونیان ، در داخل زیردریایی سعی کرد حالت تهوع خود را از بین ببرد. کارن آزبورن در طول نیم ساعت بررسی های ایمنی، آب را تماشا کرد که از پنجره گرد زیردریایی، ملنند ماشین لباسشویی سرازیر می شد. سپس خدمه کشتی زیردریایی را روشن کردند و کشتی پایین تر رفت . آزبورن در آب‌های کیپ ورد، مجمع‌الجزایر آتشفشانی که به‌خاطر حیات دریایی‌اش معروف است، احساس کرد بیماری دریا در حال از بین رفتن است . صورتش را به شیشه فشار داد و به موجودات دریایی نگاه کرد تا جایی که پیشانی اش کبود شد. او به من گفت: "شما با دیدن این حیوانات در زیستگاه طبیعی آنها کاملا مسحور شده اید."
کارن آزبورن در مأموریتی بود که توانست چندین گونه دیده نشده از جمله کرمی به نام پوئوبیوس را پیدا کند و ژن‌های آنها را برای پایگاه داده جهانی DNA توالی‌یابی کند. او توضیح داد: "ما به ژنوم نیاز داریم تا بفهمیم این چیزها چگونه با یکدیگر مرتبط هستند." هنگامی که آن درخت را در اختیار گرفتیم ، می‌توانیم سؤالات جالبی در مورد چگونگی تکامل آن حیوانات، چگونگی تغییر آنها در طول زمان، و سازگاری با زیستگاه‌هایشان شروع کنیم.» در نهایت، چنین ژنومی می تواند الهام بخش نوآوری های عمیق از محصولات جدید تا درمان های پزشکی باشد. با این حال، آزبورن اظهار نگرانی کرده بود: او قبلاً چندین سفر با زیردریایی انجام داده بود و حتی یک پوئوبیوس را ندیده بود. طول هر کرم فقط چند سانتی متر است و از برف دریایی یا ریزه های آلی که از سطح آب می ریزد تغذیه می کند. از آنجایی که یک طرف آن زرد است، مانند سیگار، گاهی اوقات به آن کرم لبه می گویند.
هنگامی که کاپیتان به سمت آب های عمیق تر می رفت ، آزبورن یک شلنگ مکش را در انتهای یک بازوی رباتیک به کار برد. هر زمان که او ارگانیسم هایی از سخت پوستان، پروانه های دریایی، ژله ها مشاهده می کرد که می خواست نمونه برداری کند - - آنها را از طریق لوله ای می مکید و به جعبه جمع آوری پر از آب دریا انتقال می داد. او آرزو کرد که ای کاش زیردریایی یک اتاق استراحت داشت. سپس، چند صد متر پایین تر، سرانجام گروهی از پوئوبیوس را دید. "اوه، این چیزی است که ما می خواهیم!" او فریاد زد. «برو! برو اینو بگیر!» کاپیتان به آرامی مسیر را چرخاند و آزبورن کرم ها را مکید.
آزبورن به کشتی بازگشت، حتی قبل از استفاده از اتاق استراحت، جعبه‌هایش را در آزمایشگاه داخل کشتی قرار داد. او به من گفت: «همیشه هیجان‌انگیز است که بیرون بروید و به همه نمونه‌برها نگاه کنید و آنها را به آزمایشگاه ببرید و ببینید چه حیواناتی پیدا کرده‌اید. او یکی از کرم‌های پوئوبیوس را زیر میکروسکوپ قرار داد، آن را بیهوش کرد، مقداری از بافت ژلاتینی را برش داد و آن را در یک ویال قرار داد که حاوی مایعی بود که از تخریب DNA محافظت می‌کرد. (کرم باسن زنده نماند.) در اسمیتسونیان، گروهی مواد ژنتیکی را استخراج و توالی یابی کردندکه به زودی به شاخه ای جدید بر روی درخت در حال رشد تبدیل خواهد شد.
تکامل حیات روی زمین - فرآیندی که میلیاردها سال طول کشیده و رشته‌های بی‌شماری DNA - را می‌توان بزرگترین آزمایش تاریخ در نظر گرفت. آمیب ها و دایناسورها ، کرم شب تاب و تله مگس انداز; حتی پستاندارانی که شبیه اردک هستند و ماهی هایی که شبیه اسب هستند، را به وجود آورده است.. این گونه‌ها مشکلات زیست‌محیطی بی‌شماری را حل کرده‌اند و راه‌های جدیدی برای خوردن، فرار، دفاع، رقابت و تکثیر پیدا کرده‌اند. ژنوم آنها حاوی اطلاعاتی است که انسانها می‌توانند از آن برای بازسازی منشأ حیات، تولید غذاها و داروها و مواد جدید و حتی نجات گونه‌هایی که در حال نابودی هستند استفاده کنند. اما ما همچنین بسیاری از داده ها را از دست می دهیم. انسان ها یکی از عوامل اصلی انقراض جمعی مداوم هستند. بیش از چهل هزار گونه حیوانی، قارچی و گیاهی در معرض خطر تلقی می شوند - و اینها فقط آنهایی هستند که ما درباره آنها می دانیم.
آزبورن بخشی از گروهی از دانشمندان است که در حال انجام نوعی ماموریت نجات علمی هستند. این پروژه به عنوان پروژه بیو ژنوم زمین یا E.B.P شناخته می شود و هدف آن تعیین توالی ژنوم از هر گیاه، حیوان و قارچ روی این سیاره، و همچنین از بسیاری از موجودات تک سلولی مانند جلبک ها، بازیابی نتایج آزمایش بزرگ زندگی قبل از دیر شدن است. هنک گریلی، استاد حقوق دانشگاه استنفورد که با E.B.P. کار می کند، به من گفت: "این یک هدف کاملاً شگفت انگیز و دیوانه کننده است." این تلاش که توسط سازمان‌دهندگان آن به عنوان «مهتابی برای زیست‌شناسی» توصیف شده است، احتمالاً میلیاردها دلار هزینه خواهد داشت – اما در حال حاضر هیچ بودجه مستقیمی ندارد و در عوض به کار داوطلبانه دانشمندان بستگی دارد. محققان باید اقیانوس‌ها، بیابان‌ها و جنگل‌های بارانی را برای جمع‌آوری نمونه‌ها قبل از بین رفتن گونه‌ها جستجو کنند. و با کشف گونه های جدید، وظیفه توالی یابی همه آنها بیشتر خواهد شد. گریلی، هفتاد و یک ساله، به من گفت: «این یک آرزوی سنگین است که احتمالاً هرگز به طور کامل محقق نخواهد شد. «مثل این است که وقتی تو همسن من هستی، یک درخت جوان بکاری ! درخت در حیاط شما قرار نیست زندگی کند تا ببینی که بلوط بالغی است، اما امید تو این است که کسی این کار را بکند.»
برای صدها سال، زیست‌شناسان در تلاشی حماسی برای جمع‌آوری و طبقه‌بندی حیات روی زمین در سراسر جهان پرسه می‌زنند. در قرن 17، پس از عبور از سوئد برای ثبت گیاهان و جانوران آن، کارل لینه به ایجاد سیستمی کمک کرد که دانشمندان هنوز برای طبقه‌بندی و نام‌گذاری گونه‌ها، از هومو ساپینس تا پوئوبیوس مزرس، از آن استفاده می‌کنند. در سال 1831، چارلز داروین سوار بر H.M.S. بیگل برای جمع آوری نمونه های زنده و فسیل شده، که الهام بخش نظریه انتخاب طبیعی کشف DNA او بود. راه جدیدی را برای طبقه بندی گونه ها ارائه کرد: با مقایسه مواد ژنتیکی آنها. چهار بلوک سازنده DNA - آدنین (A)، تیمین (T)، گوانین (G) و سیتوزین (C) - تفاوت های عمیق بین موجودات را رمزگذاری می کنند. با مطالعه توالی آنها، ممکن است به زبان زندگی صحبت کنیم.
دانشمندان حتی تا سال 1968 شروع به تعیین توالی یک مولکول DNA نکردند. در سال 1977، آنها تقریباً پنج هزار جفت باز را در ویروسی که به باکتری ها حمله می کند، توالی یابی کردند. و در سال 1990، پروژه ژنوم انسان، فرآیند سیزده ساله تعیین توالی تقریباً تمام سه میلیارد جفت باز موجود در DNA ما را آغاز کرد. سازمان‌دهندگان آن این تلاش را «یکی از جاه‌طلبانه‌ترین اقدامات علمی تمام دوران، حتی در مقایسه با شکافتن اتم یا رفتن به ماه» نامیدند. از آن زمان، محققان در حال پر کردن شکاف‌ها و بهبود کیفیت توالی‌های خود بوده‌اند، تا حدی با استفاده از قالب جدیدی به نام ژنوم تلومر به تلومر یا T2T. اولین ژنوم انسانی T2T تنها سال گذشته توالی یابی شد، اما دانشمندان پروژه بیو ژنوم زمین در حال صحبت در مورد تکرار این فرآیند برای هر گونه یوکاریوتی شناخته شده هستند. (یوکاریوت ها موجوداتی هستند که سلول های آنها دارای هسته هستند.)
زیرا E.B.P. بودجه خود را ندارد، به تنهایی گونه ها را نمونه برداری یا توالی نمی کند. در عوض، این شبکه ای از شبکه ها است. سازمان دهندگان آن استانداردهای اخلاقی و علمی را برای بیش از پنجاه پروژه، از جمله درخت زندگی داروین، پروژه ژنوم مهره داران، پروژه ژنوم زیستی آفریقا، و پروژه ژنوم پروانه تعیین کردند. به این ترتیب، هریس لوین، زیست شناس تکاملی در دانشگاه کالیفرنیا، ، که ریاست E.B.P را بر عهده دارد، . شورای اجرایی دیویس به من گفت «وقتی به پایان پروژه می رسیم، آن برج بابل نیست». می‌دانید، ژنوم‌های شما به این ترتیب تولید می‌شوند، و ژنوم من به این ترتیب تولید می‌شوند، و کیفیت‌های متفاوتی دارند، به طوری که، وقتی آنها را مقایسه می‌کنید، نتایج متفاوتی می‌گیرید.»
تا سال 2025، شرکت کنندگان امیدوارند که حدود 9 هزار توالی، یکی از هر خانواده شناخته شده یوکاریوت را جمع آوری کنند. تا سال 2029، - در مجموع صد و هشتاد هزار آنها قصد دارند از هر جنس یک دنباله داشته باشند. پس از مرحله سوم و نهایی، که می‌تواند یک دهه بعد تکمیل شود، هدف آنها تعیین توالی 1.8 میلیون گونه‌ای است که دانشمندان تاکنون ثبت کرده‌اند. (تقریباً هشتاد درصد گونه‌های یوکاریوتی هنوز کشف نشده‌اند.) این پایگاه داده از ژنوم‌ها، شامل حاشیه‌نویسی‌ها و ابرداده‌ها، به نزدیک به یک اگزابایت داده یا تا دویست میلیون دی‌وی‌دی نیاز دارد. لوین گفت که مقدار اطلاعات درگیر بیش از "نجومی" است. "ژنومیکال" است. او این پروژه را با تلسکوپ فضایی وب مقایسه کرد که حدود ده میلیارد دلار بودجه دولتی دریافت کرد. با توجه به اینکه این پروژه‌ها چقدر دیدگاه انسانها را نسبت به جهان تغییر می‌دهند، لوین گفت: «هزینه آن واقعاً زیاد نیست».
موزه های تاریخ طبیعی در حال حاضر برخی از نمونه های مورد نیاز برای ترسیم یک درخت ژنتیکی حیات را دارند. برای مثال اسمیتسونیان حدود پنجاه میلیون نمونه بیولوژیکی دارد. اما، از آنجایی که DNA به سرعت تجزیه می شود، استخراج یک توالی با کیفیت بالا از مثلاً یک قورباغه در فرمالدئید یا یک طوطی تاکسیدرمی قدیمی دشوار است. به همین دلیل E.B.P. معمولاً خود را به نمونه های اخیر محدود می کند که اغلب فریز شده اند. برای پیگیری اینکه چه کسی چه چیزی دارد، به شبکه جهانی تنوع زیستی ژنوم متکی است. پایگاه داده دیگری به نام Genomes on a Tree ردیابی می کند که کدام گونه ها قبلاً توالی یابی شده اند و آیا آنها استانداردهای دقیق را برآورده می کنند یا خیر. دانشمندانی مانند آزبورن باید بقیه را بیابند - و شغل آنها با کندن میوه های کم آویزان دشوارتر می شود.
پس از اینکه آزبورن کرم های باسن خود را جمع کرد، مجبور شد آنها را به همکارانش در اسمیتسونیان منتقل کند. این فرآیند می تواند دشوارتر از آن چیزی باشد که به نظر می رسد. بسیاری از محققان نمونه های خود را با بسته بندی آنها با یخ خشک یا نیتروژن مایع در مزرعه دست نخورده نگه می دارند. کارگران امنیتی فرودگاه گاهی اوقات این بسته‌ها را مشکوک می‌دانند که منجر به تاخیرهایی می‌شود که می‌تواند DNA را خراب کرده و یک سفر را هدر دهد. آزبورن، به نوبه خود، یک جعبه عایق بزرگ را در پرواز از کیپ ورد بررسی کرد و سپس چند ساعت در نیوآرک منتظر ماند تا مقامات ماهی و حیات وحش آن را برای ورود تأیید کنند. همانطور که معلوم شد، نمونه های او از گونه کاملاً جدیدی از پوئوبیوس گرفته شد. مقاله ای که این کشف را اعلام می کند در راه است.
اولین ایستگاه در سفر از نمونه به توالی، آزمایشگاه ژنتیک است.
در یک روز بارانی در ماه مه گذشته، من از V.G.L آزمایشگاه ژنوم مهره داران، در دانشگاه راکفلر، در ساحل شرقی منهتن بازدید کردم. تا ببینیم چگونه دانشمندان مقداری از بافت حیوانی را به رشته ای از میلیاردها حرف تبدیل می کنند. اولیویه فدریگو، یک متخصص ژنتیک که در آن زمان مدیر آزمایشگاه بود، مرا به سمت راهرویی هدایت کرد که با عکس‌هایی از گونه‌هایی که در آنجا توالی‌بندی شده بودند یک مار، یک قو، یک کوسه.تزئین شده بود: این یک نوع دیوار شیشه ای بود که گنجاندن روی آن نه مرگ بلکه نوعی جاودانگی را نشان می داد.
محققان DNA را از بافت حیوانی در یک اتاق در سطح ایمنی زیستی دو استخراج می کنند که برای محافظت از افراد و نمونه ها به عینک، دستکش، کت و تهویه مخصوص نیاز دارد. نیوش جین، دانشمندی که در آنجا کار می کند، به من گفت که او بافت را خرد کرده و آن را در یک بافر لیز قرار می دهد - یک ماده شیمیایی که سلول های باز را می شکند - و سپس از یکی از دو روش برای خارج کردن DNA استفاده می کند. اولی یک نوع مهره مغناطیسی میکروسکوپی است که با مواد شیمیایی درمان می شود که به چسبیدن آن به مواد ژنتیکی کمک می کند. آهن‌رباها مهره‌ها و DNA متصل به آنها را در جای خود نگه می‌دارند در حالی که جین هر چیز دیگری را می‌شوید. دومی یک ویفر شیشه ای به نام دیسک Nanobind است که به طور مشابه به DNA می چسبد در حالی که جین بقیه نمونه را حذف می کند. وقتی همدیگر را دیدیم، جین کنار یک میز آزمایشگاه ایستاده بود و غلظت DNA را در یک ویال بررسی می کرد. ویال سپس به اتاق دیگری می رفت، جایی که جنیفر بالاکو، سرپرست آزمایشگاه، قطعات DNA استخراج شده را به لوله های پلاستیکی کوچک پیپت می کرد. آنزیم های ویژه قطعات کوتاه و قابل تشخیص DNA را که آداپتور نامیده می شوند، به DNA حیوان متصل می کنند، که آنها را برای توالی یابی آماده می کند.
در نهایت، نمونه‌ها به دستگاه‌های توالی‌یابی PacBio در اندازه یخچال می‌روند که در این مورد با نام مستعار «Star Trek» برچسب‌گذاری شده‌اند. آنزیم‌ها روی آداپتورها می‌چسبند و رشته‌ها را طی می‌کنند و یک مولکول با کد رنگی را به هر بلوک سازنده DNA متصل می‌کنند. ماشین رنگ‌ها را تشخیص می‌دهد و دنباله‌ای را که آنها نشان می‌دهند «خوانده» می‌شود.
تعیین توالی DNA به صورت تکه‌ای کافی نیست: دانشمندان باید بفهمند که هر قطعه چگونه به هم متصل می‌شود تا یک ژنوم بسازد. ژنوم ها تمایل دارند به شکل های پیچیده در کنار هم قرار بگیرند. فدریگو به من گفت، تکنیکی به نام نقشه برداری Hi-C به شما کمک می کند تا قطعات پازل را مرتب کنید. نقشه حاصل از DNA چین خورده مملو از قیچی های رنگارنگ است. در برخی از رایانه‌ها از توالی‌سنج‌ها، نقشه‌ها به تیم دیگری از محققان کمک می‌کنند تا قطعات توالی را در یک ژنوم کامل T2T جمع‌آوری کنند. نادولینا براجوکا، بیوانفورماتیک، در حال مونتاژ یک ژنوم فیل آسیایی بود. او می‌گوید: «من می‌توانم از نظر فیزیکی از کنترل‌های کلید و ماوس استفاده کنم و تکه‌هایی از ژنوم را بردارم و آنها را جابجا کنم.» آخرین گام این است که یک «ابزار » در تیم، فایل داده‌های توالی خام، مجموعه ژنوم نهایی و اطلاعات پس‌زمینه نمونه - از جمله مکان، زمان و نحوه جمع‌آوری آن و عکسی از نمونه، گونه - به یک سرور عمومی به نام GenomeArk را آپلود کند
یکی از اهداف E.B.P. این است که تعداد زیادی از ژنوم ها را با هم مقایسه و تقابل کنید و نحوه ارتباط آنها را آشکار کنید. بندیکت پاتن، زیست‌شناس محاسباتی در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز، نرم‌افزاری را برای تراز کردن ژنوم‌ها و تعیین اینکه کدام ژن‌ها با یکدیگر مطابقت دارند، توسعه داده است. او به من گفت: «این یک مشکل واقعاً غنی و دشوار است، زیرا ژنوم ها با یکسری فرآیندهای واقعاً پیچیده تکامل می یابند.» برای مقاله‌ای در سال 2020، Paten و چندین همکار از رایانه‌های قدرتمندی استفاده کردند تا بیش از یک تریلیون As، Ts، Gs و C را در یک راستا قرار دهند و درختی متشکل از شش صد گونه پرنده و پستاندار ایجاد کنند. در یک کامپیوتر خانگی معمولی، چنین کاری می توانست بیش از یک میلیون ساعت طول بکشد. پاتن به من گفت: «اگر می‌خواهید این کار را برای همه گیاهان و حیوانات انجام دهید، این فقط یک چالش محاسباتی بزرگ است.
در طول سفرم به دانشگاه راکفلر، از اریش جارویس، یک متخصص نوروژنتیک خوش لباس که پروژه ژنوم مهره‌داران را رهبری می‌کند، ملاقات کردم و از او خواستم انواع آزمایش‌هایی را که E.B.P. قفل خواهد شد. جارویس، پسر دو نوازنده، در هارلم بزرگ شد و در ابتدا به عنوان رقاص آموزش دید. امروز او ژن هایی را مطالعه می کند که به حیوانات کمک می کند تا صداها را تقلید کنند.
ما از طریق آزمایشگاه گسترده جارویس به سمت دانشمندی رفتیم که از طریق میکروسکوپ به جنین پرنده نگاه می کرد. دانشمند توضیح داد که در این مرحله اولیه رشد، امکان تزریق سلول هایی به جنین که حاوی DNA اصلاح شده هستند وجود داشت. زمانی که این پرنده تراریخته از تخم خارج شد، آزمایشگاه می‌تواند بررسی کند که آیا ژن‌های خارجی بر توانایی آن در یادگیری آهنگ تأثیر می‌گذارند یا خیر.
اتاق مجاور پر از پرندگان و موش های در قفس بود. بلندگوها صداها را پخش می کردند در حالی که دوربین ها و میکروفون ها نحوه واکنش حیوانات را ضبط می کردند. خم شدم تا به یک فنچ گورخری نگاه کنم که داشت دور می زد. جارویس به من گفت که تعداد بسیار کمی از حیوانات صداها را تقلید می کنند: پرندگان آوازخوان، مرغ مگس خوار، طوطی ها، دلفین ها، نهنگ ها، فوک ها، خفاش ها، فیل ها و انسان ها. کشف وجوه مشترک این حیوانات می تواند به ما در درک ریشه های ژنتیکی زبان گفتاری این نوع تحقیق کمک کند.
تنها با توالی های DNA کامل با کیفیت بالا رشد امکان پذیر است.
جارویس گفت: «ما انسانها از آزمایش طبیعت بسیار سود می‌بریم. برخی از گونه ها در برابر سارس-کووید-2 مقاوم هستند. برخی از آنها از جمله طوطی ها و فیل ها به ندرت به سرطان مبتلا می شوند. برخی از گیاهان نسبت به دیگران غذای بیشتری تولید می کنند. او گفت: «اگر به زودی کاری در مورد آن انجام ندهیم، این اطلاعات را از دست خواهیم داد. E.B.P. همچنین می تواند دانشمندان را برای مطالعه سلامت اکوسیستم ها توانمند کند. محققی با دسترسی به ژنوم کامل می تواند مقداری از آب حوضچه را نمونه برداری کند و بفهمد کدام گونه در آنجا زندگی می کند. چنین مطالعاتی می‌تواند به انسانها کمک کند تا آسیب‌های کشاورزی، شهرنشینی و تغییرات آب و هوایی را معکوس کنند و آنچه جارویس آن را «وظیفه اخلاقی» برای نجات همنوعان نامید، انجام دهد.
بریجت بامگارتنر، که برای سازمانی به نام Revive & Restore کار می کند، به من گفت که پروژه بیو ژنوم زمین «دریچه ژنومیک حفاظتی را کاملاً باز خواهد کرد». پروژه او، Wild Genomes، در تلاش است تا از DNA برای مدیریت گونه های در معرض خطر استفاده کند. در بولیوی، دانشمندان در حال تعیین توالی جگوارها هستند تا مشخص کنند جگوارها از کدام جمعیت آمده‌اند و همچنین قاچاق غیرقانونی حیات وحش را ردیابی کنند. در صحرای موهاوه، محققان در حال مقایسه ژنوم درختانی هستند که در دماهای مختلف زنده می‌مانند، بنابراین آنها می‌دانند که با تغییر آب و هوا، کدام یک از این گونه‌ها را می‌توان در مکان‌های دیگر کاشت. و در مجمع الجزایر اندونزی، بینتورونگ ها از دست قاچاقچیان نجات یافته و به جزیره مبدأ خاص خود بازگردانده شده اند، که می تواند از طریق DNA مشخص شود. هدف دیگر Revive & Restore از بین بردن گونه های گمشده مانند کبوتر مسافر با کمک ژنوم حیوانات زنده است. رایان فیلان، مدیر اجرایی و یکی از بنیان‌گذاران Revive & Restore، گفت: بخش عمده‌ای از بودجه برای این کار در اصل از سوی سرمایه‌گذاران فن‌آوری ثروتمند Bay Area تأمین می‌شد - «نه سرمایه‌گذار معمولی حفاظت از محیط زیست»، اما به طور فزاینده‌ای از سوی دولت‌ها تأمین می‌شود.
در حال حاضر، روند توالی یابی به قدری دست و پا گیر است که دانشمندان نمی توانند امیدوار باشند که آن را بیش از یک میلیون بار در دهه آینده تکرار کنند. برای دستیابی به سرعت لازم صدها ژنوم در روز، آنها باید بسیاری از آن را خودکار کنند، شاید با روبات‌هایی که می‌توانند نمونه‌ها را آماده کنند و الگوریتم‌های بهبودیافته‌ای که می‌توانند ژنوم‌ها را جمع‌آوری کنند - اگرچه، لوین تاکید کرد، گلوگاه هنوز هم نمونه‌برداری است. البته همه اینها نیاز به بودجه دارد. لوین به من گفت که سابقه کمی برای یک پروژه دولتی وجود دارد که زمینه های علمی زیادی را تحت تأثیر قرار دهد. "در ایالات متحده، اگر می توانید آن را بخورید، U.S.D.A. آن را تامین مالی خواهد کرد. اگر شما را بکشد، N.I.H. آن را تامین مالی خواهد کرد. اگر برای تولید انرژی خوب باشد، وزارت انرژی آن را تامین می کند. و اگر سؤالات علمی جالبی دارید، بنیاد ملی علوم آن را تأمین مالی خواهد کرد. اما هیچ آژانسی وجود ندارد که همه آن را در اختیار داشته باشد.» به همین دلیل، لوین گفت، سازمان‌دهندگان E.B.P کمتر بر روی جمع‌آوری مجموعه‌ای از کمک‌های مالی متمرکز هستند تا یافتن چیزی که او آن را «یک بشردوست رویایی» نامید.
دیر یا زود، پایگاه داده جهانی ژنوم پیامدهای عملی عمیقی خواهد داشت. برخی از موجودات می توانند اندام خود را دوباره رشد دهند. به نظر نمی رسد دیگران بمیرند مگر اینکه آسیب ببینند. اگر بتوان اساس چنین ویژگی‌هایی را در ژن‌ها مشخص کرد، انسانها ممکن است بتوانند آنها را قرض بگیرند، شاید با استفاده از درمان‌های ژنی. تکامل تقریباً تمام آزمایش‌ها را انجام داده است، درست است؟ لوین به من گفت ارگانیسم هایی وجود دارند که نشت نفت را می خورند، موجوداتی هستند که فلزات سنگین را می خورند. منظورم این است که باورنکردنی است.» اما وقتی ژنوم ها محصولات جدیدی را القا می کنند، به چه کسی تعلق خواهند داشت؟ این سوال باعث می شود E.B.P. نه تنها یک پروژه علمی، بلکه یک پروژه سیاسی.
در دهه نود، دانشمندان پروژه ژنوم انسان استدلال کردند که توالی‌های DNA باید در مالکیت عمومی باشند، به این معنی که هر کسی، در هر مکانی، می‌تواند از آنها استفاده کند. ژاکوب شرکو، استاد کالج حقوق دانشگاه ایلینویز، به من گفت: «این یک اصل متحرک برای ژنومیک در گذشته، مانند سی سال بوده است». اخیراً دیدگاه ها تغییر کرده است. بن ته آیکا، کارشناس دانش سنتی مردم مائوری، در نیوزلند، به من گفت: «حوزه عمومی» یک اصطلاح فریبنده است که برای انکار حقوق مردم بومی از چیزهایی که برای آنها مهم است استفاده می شود. صادقانه‌تر است که بگوییم «حوزه نخبگان». در این دو هزار ناظر، بسیاری از ناظران نگران بودند که کشورهای ثروتمند از نمونه‌های بیولوژیکی بدون پرداخت غرامت به کشورهایی که از آنجا آمده‌اند، بهره‌برداری کنند. این نگرانی به الهام بخشیدن به پروتکل ناگویا کمک کرد، بخشی از قوانین بین‌المللی که «تسهیم منافع» را تشویق می‌کند و به کشورها دستور می‌دهد تا قبل از به اشتراک گذاشتن نمونه‌های بیولوژیکی بر سر شرایط توافق کنند. بیش از صد کشور آن را تصویب کرده اند. (ایالات متحده یکی از آنها نیست.)
ته آیکا به من گفت که پس از قرن‌ها استعمار اروپایی، جامعه او مانای خود یا اقتدار سنتی خود را بر گونه‌های بومی تثبیت کرده است. او استدلال می کند که مردم مائوری باید این فرصت را داشته باشند که از هر نمونه علمی که در نیوزلند جمع آوری شده است بهره ببرند. با یک همکار از ایرلند
ن مک کارتنی، ته آیکا در حمایت از حق حاکمیت داده‌ها یا حق مردم محلی و بومی «برای کنترل داده‌ها از جوامع، زمین، گونه‌ها، و آب‌هایشان و در مورد آنها»، مقاله‌هایی را با هم تألیف کرده‌اند. آنها E.B.P. به عنوان "فرصتی برای پشت سر گذاشتن هیچ کس." همکاری علمی که Te Aika برای آن کار می کند، Genomics Aotearoa، به E.B.P وابسته نیست. و ساختار غیرمعمولی را اتخاذ کرده است: داده‌های آن فقط برای محققانی که درخواست می‌کنند و از آنها برای سفر به نیوزیلند دعوت شده‌اند قابل دسترسی است. به گفته ته آیکا، دانشمندان خارج از کشور ممکن است چنین محدودیت‌هایی را نوعی تشریفات قرمز ببینند، اما زمانی که سیستم‌های خودتنظیمی از کار بیفتند، «نوار قرمز» ممکن است ضروری شود.
چندین دانشمند به من گفتند که پروتکل ناگویا منسوخ شده است. جارویس گفت: «اشتراک منافع در پروتکل ناگویا سخت‌تر و گیج‌کننده‌تر می‌شود» تا حدی به دلیل بحث‌هایی درباره نحوه تفسیر آن. او استدلال کرد که در حال حاضر این پروتکل دانشمندان را از توسعه محصولات منصرف می کند - نتیجه ای که به نظر او به هیچ کس کمک نمی کند. او گفت: یک استدلال برای تجاری‌سازی ژنوم‌ها این است که «در این صورت میتوانید به افرادی که مراقب سرزمینی هستند که حیوان از آنجا آمده‌اند، سود مالی دریافت کنید». "چیزی باید تغییر کند."
شرکو به من گفت پیچیده ترین بحث در مورد این است که آیا یک توالی DNA دیجیتال به عنوان یک نمونه بیولوژیکی به حساب می آید یا خیر. در غیر این صورت، پروتکل ناگویا برای رشته‌های حروف ذخیره‌شده در E.B.P اعمال نمی‌شود، و همانطور که شرکو می‌گوید، «این همه برای خودشان است». هر دانشمند، شرکت یا کشوری می‌تواند یک دنباله را دانلود کند و از آن برای اهداف خود استفاده کند، بدون مشورت یا جبران خسارت با جامعه‌ای که دنباله از آن سرچشمه گرفته است. اما، اگر توالی یک نمونه باشد، ژنوم‌ها توسط ناگویا اداره می‌شوند و سؤالات دشوار زیادی به دنبال خواهد داشت. چگونه باید مزایای یک کشف یا محصول را به اشتراک گذاشت؟ آیا آنها مدیون کشوری هستند که سکانس از آنجا آمده است یا شخص دیگری مانند یک گروه بومی؟ جوامع به فرصتی نیاز دارند تا اولویت های خود را بیان کنند: برخی ممکن است بخواهند برای تحقیقات خود ظرفیت ایجاد کنند و برخی دیگر ممکن است بخواهند غرامت یا صرفاً اعتبار برای مشارکت خود در یک کشف داشته باشند. برخی از دانشمندانی که با آنها صحبت کردم احساس کردند که قوانین بین المللی جدید باید برای پاسخ به این سؤالات نوشته شود.
E.B.P. کمیته ای برای مسائل اخلاقی، حقوقی و اجتماعی برای حل چنین چالش هایی تشکیل داده است. شرکو کار خود را به عنوان یک اقدام متعادل کننده توصیف کرد: «چه چیزی برای علم بهتر است؟ چه چیزی برای دنیا بهتر است؟ چه چیزی برای کشور خاصی که از آن نمونه برداری می کنیم، بهتر است؟» گریلی، که ریاست کمیته را بر عهده دارد، گفت که این کمیته بهترین شیوه‌ها را در زمینه‌های دیگر نیز توسعه می‌دهد: تعامل با جوامع محلی، رفتار انسانی با حیوانات نمونه‌برداری شده، نمونه‌برداری در کشورهای تحت حاکمیت «رژیم‌های بد»، تألیف بر روی کاغذ، و حتی خطرات. بیوتروریسم او افزود که از اینکه فهمید چه تعداد معاهدات بین‌المللی بر منابع بیولوژیکی تأثیر می‌گذارد - معاهدات مربوط به غذا و کشاورزی، گونه‌های مهاجر، صید نهنگ، قانون دریاها و موارد دیگر، شگفت‌زده شد. شرکو به من گفت: «بسیاری از هنگوپ ها هنگوپ های علمی یا حتی مهندسی نیستند. "بزرگترین راه برای تعیین توالی یوکاریوتهای غیرانسانی جهان، انسانها هستند."
تلاش برای مستندسازی زندگی رشته‌های علمی، قاره‌ها و نسل‌ها را در بر می‌گیرد. داروین برای اولین بار در حدود سال 1837 درخت زندگی را در دفتر خود ترسیم کرد. دویست سال بعد، E.B.P. می تواند برخی از کارهایی را که شروع کرده به پایان برساند. در ماه مه گذشته، مارک بلکستر، یک زیست شناس تکاملی در بریتانیا که در این پروژه مشارکت دارد و کارگردان درخت زندگی داروین است، روی چمن های حیاط پشتی خود نشست، یک آبجو را باز کرد، و از لپ تاپ خود به زوم وارد شد. ، و در مورد دوران جدید زیست شناسی که او پیش بینی می کند به من گفت. گهگاه، بلکستر که موهای بلند و سفید و ریشی خاکستری دارد، صحبت های خود را قطع می کرد تا خزنده هایی را که در اطرافش می خزندند شناسایی کند: کفشدوزک، زنبور عسل، حشره قرص. او مشاهده کرد: «دو گونه مورچه روی این تکه علف وجود دارد. "هر چند فقط یکی از آنها مرا گاز می گیرد."
شارلوت رایت، دانشجوی بیست و پنج ساله دکترا که عاشق صید حشرات است، آن روز با بلکستر آبجو می‌نوشید. رایت پروانه‌ها را مطالعه می‌کند که همراه با پروانه‌ها، یک دهم گونه‌های یوکاریوتی شناخته شده را تشکیل می‌دهند. آنها نیز مرموز هستند. ژنوم انسان معمولاً دارای بیست و سه جفت کروموزوم است. Lepidoptera می تواند از پنج تا دویست و بیست و شش باشد. رایت گفت: «این به آنها بیشترین دامنه را در تعداد کروموزوم در بین هر گروهی از موجودات روی زمین می دهد. "آنها کاملاً دلخراش هستند." از آنجایی که برای حیواناتی با تعداد کروموزوم های مختلف تولید فرزندان دشوار است، مطالعه تکامل کروموزوم می تواند چگونگی واگرایی یک گونه به گونه های مختلف را روشن کند - یکی از سوالات اساسی زیست شناسی.
بلکستر شاهد پرواز یک زنبور به داخل خانه اش بود. سپس او در مورد داروهای بسیاری که در طول سال ها از دنیای طبیعی آمده اند تأمل کرد. آسپرین اولین بار از پوست درخت بید به دست آمد که از زمان های قدیم برای تسکین درد استفاده می شد. "ما فکر می کنیم که با توالی
برای مثال، قارچ‌ها، قرار است یک داروسازی جدید بزرگ باز شود.» او به من گفت. "درباره تأثیر تغییردهنده ای که ژنوم انسان بر درک ما از زیست شناسی و پزشکی و بیماری و سلامت انسان داشت فکر کنید. ما می خواهیم که برای همه در دسترس باشد.»
وقتی بلکستر در دهه هشتاد زیست شناس شد، دانشمندان حتی شروع به توالی یابی ژنوم انسان نکرده بودند. در آن زمان، «تنوع زیستی» هنوز یک اصطلاح جدید بود. انسان ها تازه شروع به درک این موضوع کرده بودند که چه تعداد از گونه ها برای همیشه ناپدید می شوند و فعالیت های ما چقدر سیاره و آب و هوای آن را تغییر می دهد. بلکستر، شصت و سه ساله، به نظر می‌رسید که آگاه بود که ممکن است آنقدر عمر نکند که تمام تأثیرات انقلاب ژنومی را ببیند. او گفت: "من در حال خارج شدن هستم." "من نسل قدیمی هستم، درست است؟" نسل رایت چالش‌های بی‌سابقه‌ای را به ارث خواهد برد، اما او همچنین بر پایه دانش بی‌سابقه‌ای در مورد جهان طبیعی بنا خواهد کرد. بلکستر به من گفت: "شارلوت یکی از اولین نسل از بومیان ژنوم خواهد بود." کاری که ما می خواهیم با این پروژه انجام دهیم این است که روش زیست شناسی را برای همیشه تغییر دهیم. ♦
نیویورکر -
The Race to Save the World’s DNA
ارتباط با تبریز امروز
اخبار ، گزارشات ، عکسها و فیلم های خود را برای ما ارسال دارید . برای ارسال میتوانید از طریق آدرس تلگرامی یا ایمیل استفاده کنید.
اشتراک در خبرنامه
برای اطلاع از آخرین خبرهای تبریز امروز در کانال تلگرام ما عضو شوید.
فرم تماس با تبریز امروز
کلیه حقوق این سایت متعلق به پایگاه خبری تبریز امروز بوده و استفاده از مطالب آن با ذکر منبع بلامانع
است.
طراحی وتولید
توسططراح وب سایت