اثبات ان dna هو المادة الوراثية
خلال تجاربهم، درس هيرشي وتشايس البكتيريا والفيروسات التي تهاجم البكتيريا، وكانت البكتيريا التي استخدموها عبارة عن جزيئات بسيطة تحتوي على البروتين والحمض النووي، مع الهياكل الخارجية المصنوعة من البروتين والنواة الداخلية المكونة من الحمض النووي .
الحمض النووي ” DNA ” والوراثة
تفضل فهمنا للحديث حول دور الحمض النووي في الوراثة بإيجاد تطبيقات عملية متنوعة، مثل تحليل الطب الشرعي واختبار الأبوة والفحص الجيني، وبفضل هذه الاستخدامات الواسعة، أصبح لدى العديد من الأشخاص اليوم على الأقل وعي أساسي بالحمض النووي، ومن المثير للدهشة أن ندرك أن الحمض النووي لم يعرف حتى قبل أقل من قرن من الزمان كناقل للمعلومات الوراثية، وفي هذه المقالة، سنستعرض بعض التجارب الكلاسيكية التي أدت إلى تحديد الحمض النووي كناقل للمعلومات الجينية .
البروتين والحمض النووي
أثبت عمل غريغور مندل أن السمات (مثل ألوان الزهور في نباتات البازلاء) لم تكن موروثة مباشرة، بل تم تحديدها بواسطة جينات تم نقلها من الآباء إلى النسل، وأثبت العلماء الآخرون في مطلع القرن العشرين، مثل ثيودور بوفيري ووالتر سوتون وتوماس هانت مورغان، أن عوامل مندل الوراثية ترجع بشكل كبير إلى الكروموسومات، وكان العلماء في البداية يعتقدون أن البروتينات، التي توجد في الكروموسومات مع الحمض النووي، سوف تتحول إلى المواد الوراثية المطلوبة، ومن المعروف أن البروتينات لديها تسلسلات مختلفة من الأحماض الأمينية، في حين كان الحمض النووي يعتقد في الأساس أنه بوليمر ممل، ويرجع ذلك جزئيا إلى نموذج غير صحيح لهيكله وتكوينه .
نعلم اليوم أن الحمض النووي ليس مكررًا فعليًا ويحمل كميات هائلة من المعلومات، ولكن كيف اكتشف العلماء لأول مرة أن الحمض النووي الذي يبدو مملًا قد يكون في الواقع مادة جينية؟
1- فريدريك جريفيث والتحول البكتيري
في عام 1928، أجرى العالم البريطاني فريدريك جريفيث سلسلة من التجارب باستخدام بكتيريا Streptococcus pneumoniae والفئران، ولم يحاول جريفيث تحديد المادة الوراثية، بل حاول تطوير لقاح ضد الالتهاب الرئوي، ولقد استخدم سلالتين من البكتيريا المتصلة، المعروفتين باسم R و S، وكانت بكتيريا R غير مؤذية وتشكل مستعمرات أو كتلا من البكتيريا ذات الصلة، ولها حواف محددة بوضوح ومظهر خشن، ومن هنا فإن بكتيريا R لا تسبب المرض عند حقنها في الفئران .
تشكل البكتيريا S مستعمرات مدورة وناعمة، ويمكن اعتبار المظهر السلس ناتجا عن طبقة من السكريات التي تنتجها البكتيريا، وتحمي هذه الطبقة البكتيريا من جهاز المناعة في الفئران، مما يجعلها ضارة (قادرة على تسبب المرض). أثبتت التجارب أن الفئران التي حقنت بتلك البكتيريا الحية قد تطورت إلتهاب رئوي وتوفيت. في إحدى التجارب، حاول جريفيث حقن الفئران ببكتيريا S بواسطة الحرارة، أي تسخين بكتيريا S إلى درجات حرارة عالية، مما أدى إلى موت الخلايا. كان من المستغرب حينها أن تسبب بكتيريا S التي تم قتلها بالحرارة المرض في الفئران .
أظهرت التجارب نتائج غير متوقعة، حيث عندما تم دمج البكتيريا R (غير مؤذية) مع البكتيريا S التي تم قتلها بالحرارة وأصبحت غير مؤذية، وتم حقن الفأر بالمزيج الناتج، لم يتعرض الفأر للإصابة بالتهاب رئوي والموت فقط تم اكتشاف وجود بكتيريا S حية في عينة الدم الخاصة بالفأر الميت .
2- مبدأ التحويل
في عام 1944، بدأ ثلاثة باحثين كنديين وأمريكيين، وهم أوزوالد أفيري، وماكلين مكارتي، وكولين ماكلويد، في تحديد “مبدأ التحويل” الذي وضعه جريفيث. لتحقيق ذلك، استخدموا سلسلة طويلة من الخطوات البيوكيميائية، التي تم تحديدها من خلال التجارب الدقيقة، لتنقية مبدأ التحويل تدريجيا عن طريق غسل أو فصل أو تدمير المكونات الخلوية الأخرى بطريقة إنزيمية. وبهذه الطريقة، تمكنوا من الحصول على كميات صغيرة من مبدأ التحويل عالي النقاء، والذي يمكنهم تحليله من خلال اختبارات أخرى لتحديد هويته .
3- إنهاء الجدل حول الحمض النووي
وبسبب هذا، استمر الجدل حول دور الحمض النووي حتى عام 1952، عندما استخدم ألفريد هيرشي ومارثا تشيس نهجًا مختلفًا لتحديد هوية الحمض النووي بشكل قاطع، واعتبروه المادة الوراثية .
كانت تجارب هيرشي-تشايس سلسلة من التجارب التي أجريت في عام 1952 بواسطة ألفريد هيرشي ومارثا تشايس. ساهمت هذه التجارب في تأكيد أن الحمض النووي هو المادة الوراثية. على الرغم من أن علماء الأحياء كانوا يعرفون ذلك منذ عام 1869، إلا أن العديد من العلماء في ذلك الوقت افترضوا أن البروتينات تحمل معلومات الوراثة، بسبب خصائص الحمض النووي الخاملة وتواجده في النواة، والتي كانت تعتبر دوره مهما في تخزين الفوسفور .
في تجاربهم، هيرشي وتشايس أظهروا أنه عندما تصاب البكتيريا، والتي تتألف من الحمض النووي والبروتين، ببكتيريا أخرى، يدخل حمضها النووي الخلية البكتيرية المضيفة، على الرغم من أن النتائج لم تكن قاطعة، وكان هيرشي وتشايس حذرين في تفسيرها، إلا أن الاكتشافات السابقة والمعاصرة واللاحقة ساعدت جميعها في إثبات أن الحمض النووي هو مادة وراثية، وحاز هيرشي على جائزة نوبل عام 1969 في علم وظائف الأعضاء أو الطب مع ماكس ديلبروك وسلفادور لوريا عن `اكتشافاتهما المتعلقة بالبنية الوراثية للفيروسات` .