جينات القطط... الأقرب إلى الجينوم البشري

قاسم مشترك آخر بين الإنسان والهررة

جينات القطط... الأقرب إلى الجينوم البشري
TT

جينات القطط... الأقرب إلى الجينوم البشري

جينات القطط... الأقرب إلى الجينوم البشري

أخضع العلماء الفئران إلى أبحاث ودراسات بهدف التوصل إلى علاجات وحلول لمشاكل الإنسان الصحية. ولكن جينوم الفئران يتسم بالفوضى الهيكلية. ففي مرحلة معينة من تاريخها التطوري، جرى خلط جينوم أجداد الفئران كما تخلط أوراق اللعب، ما أدى إلى تطور معمارية أخرى لديه تختلف عن المعمارية التي تجعل جينومات معظم الثديات الأخرى تبدو أنها تنتمي فعلاً للثديات.

جينوم مشوش

يقول بيل مورفي، عالم جيني في جامعة «تكساس إي اند أم»: «لا طالما اعتبرت جينوم الفئران واحدةً من أعظم الحالات الشاذة. فهو يختلف عن كل الجينومات المشيمية الأخرى الموجودة، وكأنه من القمر مقارنةً بكل شيء آخر موجود على الأرض».
لا تزال جينومات الفئران فعالة بشكل مذهل. فبفضل سنوات من العبث الحذر، ورسم الخرائط الدقيقة، وحالات التكاثر الهائلة، نجح الباحثون بفك الشيفرة الجينية للفئران بشكل عميق حتى أصبحوا قادرين على تكبير أو تصغير عمر هذه الحيوانات، وزيادة أو تقليص خطر إصابتها بالسرطان، للتوصل إلى نتائج لها تأثيرات ملحوظة على البشر. ولكن الفوضى الجينية الكبيرة التي تتميز بها الفئران تجعلها أقل ملاءمةً للأبحاث التي قد تساعدنا على فهم ترتيب وتخزين شيفراتنا الجينية البشرية. ولهذا السبب، اتجه الباحثون إلى نماذج دراسية أخرى بصعود درجة واحدة في السلسلة الغذائية.

جينات القطط

وقد تبين أن القطط تملك جينومات شبيهة بجينومات البشر لجهة الشكل والسلوك. تشرح ليسلي ليونز، خبيرة في جينيات القطط في جامعة ميسوري، أنه «عدا عن الرئيسيات، تعتبر مقارنة القط - الإنسان من أقرب المقارنات التي يمكن الحصول عليها».
تعمل كل من ليونز ومورفي، وكلاهما من أهم خبراء العالم في علم جينات القطط، على ترتيب مجالهما البحثي الصغير. فعلاوةً على الهندسة الجينية، تشاركنا القطط منازلنا ونظمنا الغذائية وسلوكياتنا، والكثير من آفاتنا المجهرية، وبعض أمراضنا المزمنة كالسكري ومشاكل القلب، المنتشرة في المجتمعات الغربية. تقول ليونز: «إذا نجحنا في تبيان أسباب حصول هذه الأمور لدى القطط، وليس غيرها من المخلوقات، قد يتمكن البشر والحيوانات التي تنتمي إلى هذه الفصيلة من تشارك بعض المكاسب الصحية أيضاً».
وتضيف ليونز أن «خطط جينومات القطط ترسم اليوم بشكل كامل وبتسلسل شبه مثالي»، لافتةً إلى أن هذه الخطوة طبقها الباحثون على البشر منذ وقت غير بعيد. وتساعد الجينومات المكتملة في صناعة المراجع – على شكل نصوص مكتوبة بدقة – يستخدمها العلماء دون صفحات بيضاء أو أدوات حذف تفسدها.
لا تستطيع القطط إبلاغنا عندما تمرض، ولكن توسيع استثمار جينوماتها قد يمهد الطريق لطب أكثر دقة لهذه الحيوانات، يستطيع البيطريون من خلاله تقييم المخاطر الجينية لأمراض مختلفة، والتدخل مبكراً، ما سيتيح لهم وضع تشخيصات سريعة بحسب ما أفادت إيلينور كارلسون، خبيرة بجينومات الفقاريات في معهد «برود».
ولأن البشر والقطط يبتلون أحياناً ببعض الأمراض المشتركة، يمكن لتحديد تركيبة القطط الجينية أن يساعد الإنسان أيضاً. ولفتت إميلي غراف، اختصاصية في علم الأمراض والجينات البيطريين من جامعة «أوبرن» الانتباه، إلى أن القطط قد تعاني، على سبيل المثال، من اضطراب عصبي شبيه بداء «تاي ساكس Tay - Sachs «وهو مرض خطير قد يسبب الوفاة لدى الأطفال. وتبين أن العلاج الجيني يتمتع بفعالية خارقة ضد هذا المرض لدى القطط، ولهذا السبب، يخطط زملاء غراف لصناعة علاج مشابه ولكن مناسب للأطفال المصابين به.

ركود الجينات البشرية

يرى ليونز أن جينوم القطط يمكن أن يدعم الأبحاث العلمية الأساسية أيضاً، مثلا للتحقق من نشاط الجينات.
تحتوي جميع خلايا جسدنا على جينومات متطابقة، ولكن نموها ومستقبلها التطوري يختلفان بشكل مذهل. يحاول الباحثون منذ عقود فك تعقيدات آليات هذه العملية التي تتطلب من بعض الخلايا إجبار بعض جيناتها على وقف نشاطها، واستخدام جينات أخرى بشكل مفرط. ويعد صمت واحدة من كروموسومات «إكس» في الخلايا الأنثوية واحداً من أبرز الأمثلة على هذه الظاهرة. يقول سود بيغلاي، عالم جينات في جامعة نيويورك: «لا زلنا لا نملك تفسيراً واضحاً حول كيفية عمل وركود الخلايا. إنه كروموسوم كامل».
يقف شلل الكروموسوم «إكس» خلف تحديد الطبقات اللونية لقطط الكاليكو. هذه القطط، وجميعها تقريباً من الإناث، تشهد طفرات جينية، إذ تحتوي إحدى كروموسومات «إكس» خاصتها على خلية برتقالية فروية وأخرى سوداء، ويحافظ كروموسوم واحد على نشاطه في أي خلية من خلاياها. يتحدد هذا الخيار في مرحلة مبكرة من نمو القطة، فتبقى الخلايا التي انقسمت عن هذه السلالات وفية للون الذي اختارته خلايا آبائها، ما يؤدي إلى ظهور بقع لونية كبيرة. يقول سانديب كالانتري، خبير في ركود الكروموسومات «إكس» في جامعة ميشيغان: «ساعدنا هذا الأمر في فهم أن كروموسومات «إكس» الراكدة كانت مستقرة نسبياً، وظلت مستقرة لجولات انقسام عدة. ولهذا السبب، تملك قطط الكاليكو هذه العلامة الفارقة الناتجة عن توقف نشاط الكرموسوم «إكس».
يمكن للجينومات أن تظهر عناداً شديداً فيما يتعلق بكروموسوم «إكس» ويمكنها أن تحافظ على جذورها حتى بعد نقلها إلى خلايا أخرى. كانت أول القطط المستنسخة «كاربون كوبي»، مطابقة جينياً لقط الكاليكو الأصلي «رينبو». إلا أن المستنسخ ولد مع تدرجات بنية وبيضاء يبدو أنها نتجت عن خلية تحتوي على آثار برتقالية من كروموسوم «إكس» رفض أن يعكس العملية.
لا يزال الكثير من التقلبات الجينية والكروموسومات الصامتة، واستمراريتها أو عدم استمراريتها النسبية في سياقات مختلفة، محط دراسة في أنواع حية مختلفة من قبل باحثين ككلانتري، الذي يعرض موقع مختبره الإلكتروني صورة لقط كاليكو. ولكن العلماء يعرفون منذ زمن طويل أن شكل وهيكل الجينوم، وترتيب الجينات الموجودة فيه، يحمل تفسيراً لكيفية تعبير محتوياتها عن نفسها.

جينات منظمة

يعتقد أن الجينوم البشري بمعظمه عبارة عن حواشي وتجميلات تحدد شكل قراءة ما تبقى منه، إذ يمكن لمقتطفات من الحمض النووي أن تدور وتنحني وتقطع مسافات طويلة لتشكيل بعضها البعض. يعد هذا واحداً من أبرز المجالات التي يمكننا فيها الاستعانة بالقطط، بحسب ليونز التي أضافت أنه «إذا كانت جينات القطط منظمة كجيناتنا، لعلها طريقة ترتيبها تكون نفسها أيضاً. وهنا، يمكننا الاستفادة من القطط أيضاً».
قد يشعر البعض بنوع من عدم الراحة لفكرة دراسة القطط في المختبرات، ولكن مورفي تؤكد أن الكثير من العمل الجيني يمكن أن يحصل دون أذى. فقد طور فريقها مهارات عالية في سحب كتل حمض نووي من خلايا وجنات القطط باستخدام فرش سلكية صغيرة يدخلونها إلى فم الحيوان.
توجد أيضاً حيل كثيرة للعمل مع الحيوانات الأليفة المحبوبة خصوصاً وأن الناس يحرصون غالباً على المساهمة، مباشرةً أو عبر الأطباء البيطريين الذين يعملون معهم، في هذا المجال. وعندما تمرض القطط، يستطيع الباحثون أخذ عينات منها، وفي حالات كثيرة، يساعدونها على استعادة عافيتها. تقول مورفي إن «حوالي 90 في المائة من الدراسات على القطط حصلت على نماذج أصيبت بالمرض بشكل طبيعي». وتجدر الإشارة إلى أن القطط المستخدمة في الأبحاث التي تجرى في مختبر ليونز في ميسوري، تذهب للتبني بعد تقاعدها من مهنتها العلمية.
تعتبر الفئران خياراً سهلاً وغير مكلف لناحية التربية في المختبرات، دون أن ننسى أن لها باعا طويلا في البحث العلمي، لذا من غير المرجح أن تتمكن القطط من التفوق عليها في هذا المجال، حتى أنها قد لا تنجح في تجاوز الكلاب التي تعمل مع البشر التي قدمت خدمات ومساهمات كبيرة في مجالات كثيرة، على حد تعبير جيتا غناناديسيكان، باحثة متخصصة بالكلاب في جامعة أريزونا. وكمتطوعين للأبحاث العلمية، تبدو القطط أكثر عناداً وتحفظاً. (الكلاب أيضاً لها جوانبها السلبية في هذا المجال. نعلم الكثير عن جينوماتها ولكن تربيتها وتكاثرها يتسم باختلاف جيني كبير يجعلها قليلة التنوع، ونموذج غير مناسب للبشر، على حد تعبير كارلسون).
ولكن الخبراء يشددون على أن القطط تتمتع بمكانة خاصة كعضو في نوع حي كامل قد يستفيد منه البشر لتكوين مفاهيم أفضل. وأخيراً، تختم غناناديسيكان: «في علم الجينات، يوجد هذا السؤال الضاغط: هل تحاولون معرفة كل شيء تستطيعون معرفته حول عدد صغير من الكائنات الحية، أو تتوسعون في البحث وتحاولون معرفة القليل حول عدد كبير من الأنواع الحية؟ أظن أن واحدةً من الإجابات هي فقط... نعم».
* «ذي أتلانتيك»،
- خدمات «تريبيون ميديا»


مقالات ذات صلة

من الرياض... مبادرة من 15 دولة لتعزيز «نزاهة المحتوى عبر الإنترنت»

الخليج «منتدى حوكمة الإنترنت» التابع للأمم المتحدة تستضيفه السعودية بدءاً من اليوم الأحد وحتى 19 من الشهر الجاري (الشرق الأوسط)

من الرياض... مبادرة من 15 دولة لتعزيز «نزاهة المحتوى عبر الإنترنت»

صادقت 15 دولة من الدول الأعضاء في منظمة التعاون الرقمي، على إطلاق مبادرة استراتيجية متعددة الأطراف لتعزيز «نزاهة المحتوى عبر الإنترنت».

غازي الحارثي (الرياض)
يوميات الشرق الجهاز الجديد يتميز بقدرته على العمل ميدانياً مباشرة في المواقع الزراعية (جامعة ستانفورد)

جهاز مبتكر ينتِج من الهواء مكوناً أساسياً في الأسمدة

أعلن فريق بحثي مشترك من جامعتَي «ستانفورد» الأميركية، و«الملك فهد للبترول والمعادن» السعودية، عن ابتكار جهاز لإنتاج الأمونيا.

«الشرق الأوسط» (القاهرة )
تكنولوجيا تيم كوك في صورة جماعية مع طالبات أكاديمية «أبل» في العاصمة السعودية الرياض (الشرق الأوسط)

رئيس «أبل» للمطورين الشباب في المنطقة: احتضنوا العملية... وابحثوا عن المتعة في الرحلة

نصح تيم كوك، الرئيس التنفيذي لشركة «أبل»، مطوري التطبيقات في المنطقة باحتضان العملية بدلاً من التركيز على النتائج.

مساعد الزياني (دبي)
تكنولوجيا خوارزمية «تيك توك» تُحدث ثورة في تجربة المستخدم مقدمة محتوى مخصصاً بدقة عالية بفضل الذكاء الاصطناعي (أ.ف.ب)

خوارزمية «تيك توك» سر نجاح التطبيق وتحدياته المستقبلية

بينما تواجه «تيك توك» (TikTok) معركة قانونية مع الحكومة الأميركية، يظل العنصر الأبرز الذي ساهم في نجاح التطبيق عالمياً هو خوارزميته العبقرية. هذه الخوارزمية…

عبد العزيز الرشيد (الرياض)
خاص تم تحسين هذه النماذج لمحاكاة سيناريوهات المناخ مثل توقع مسارات الأعاصير مما يسهم في تعزيز الاستعداد للكوارث (شاترستوك)

خاص «آي بي إم» و«ناسا» تسخّران نماذج الذكاء الاصطناعي لمواجهة التحديات المناخية

«الشرق الأوسط» تزور مختبرات أبحاث «IBM» في زيوريخ وتطلع على أحدث نماذج الذكاء الاصطناعي لفهم ديناميكيات المناخ والتنبؤ به.

نسيم رمضان (زيوريخ)

مصاعد فضائية لرحلات جماعية إلى القمر

رسم تخيلي للمصعد القمري
رسم تخيلي للمصعد القمري
TT

مصاعد فضائية لرحلات جماعية إلى القمر

رسم تخيلي للمصعد القمري
رسم تخيلي للمصعد القمري

حتى مع انخفاض أسعار رحلات الفضاء بشكل كبير في ثلاثينات القرن الحادي والعشرين المقبلة، فإن التكاليف البيئية والمالية المترتبة على استخدام الصواريخ المعبأة بوقود كيميائي للإفلات من جاذبية الأرض، كانت سبباً في إعاقة التوسع البشري إلى القمر وما بعده. كما كان هناك أيضاً غضب واسع النطاق من أن استكشاف الفضاء أصبح حكراً على الأغنياء، ما أدى إلى الرغبة في إضفاء «الطابع الديمقراطي» على الوصول إلى الفضاء.

مصاعد فضائية

كان الحلم، منذ قرون، أن نبني مصعداً فضائياً لنقلنا من الأرض إلى الفضاء من دون استخدام الصواريخ. ولكن كيف يمكن بناؤه، وأين؟ كانت التحديات الهندسية، جنباً إلى جنب مع العقبات السياسية، بالغة الضخامة. وكانت الإجابة تتلخص في قلب الفكرة وبناء خط واصل من سطح القمر إلى مدار الأرض... كل ما عليك فعله هو أن تنتقل من الأرض إلى نهاية الخط الواصل ثم القفز إلى ترام يعمل بالطاقة الشمسية والتحرك على طول المسار إلى القمر.

لكن تظل هناك حاجة إلى الصواريخ للوصول إلى النهاية المتدلية للخط الواصل، ولكن بما أن تلك الصواريخ لن تضطر إلى الإفلات تماماً من جاذبية الأرض، فانها ستحتاج إلى وقود أقل بكثير.

وكتب روان هوب في مجلة «نيو ساينتست» العلمية، وعلى عكس التصميمات التقليدية للمصاعد الفضائية، أن الخط الذي تسير عليه لم يكن بحاجة إلى ثقل موازن عملاق، يكون الضغط على الكابل أقل بكثير، وتكون المواد اللازمة لجعل هذا الأمر حقيقة متاحة، وأصبحت الفكرة قابلة للتطبيق بحلول عام 2040.

بمجرد بنائه، يصبح من الممكن نقل البشر والبضائع من الأرض بواسطة الصواريخ إلى الخط الواصل ثم إلى القمر، مع خفض إجمالي كمية الوقود اللازمة لنقل شيء ما من عالمنا إلى القمر الطبيعي بمقدار الثلثين. وأدى انخفاض الأسعار الناجم عن ذلك إلى تغيير جذري فيما يمكن القيام به في الفضاء ومن يمكنه أن يذهب من البشر.

خط قمري

يتم تصميم قاعدة أول خط قمري واصل بالقرب من القطب الجنوبي للقمر، على الجانب القريب من القمر، حيث يجري إنشاء العديد من القواعد القمرية في ثلاثينات القرن الحادي والعشرين للاستفادة من الضوء شبه الثابت في القطب الجنوبي والاحتياطيات الكبيرة من المياه المتجمدة في فوهة «شاكلتون».

على عكس قواعد القمر، التي ترتبط بالشركات الخاصة والدول على الأرض، يعد المصعد مورداً مشتركاً. وقد تم بناؤه بموجب قوانين وضعتها المنظمات غير الحكومية مثل مؤسسة «من أجل كل أنواع القمر» For All Moonkind ومؤسسة «القمر المفتوح» Open Lunar Foundation، والمنظمات المناظرة في المناطق المساهمة الرئيسية (الهند، واليابان، والصين، والاتحاد الأوروبي).

إن الخط الواصل يتصل بالقمر عبر نقطة «لاغرانج» القمرية «إل 1». هذه هي المناطق في الفضاء حيث تتوازن الجاذبية للقمر والأرض، ولا تكون هناك حاجة إلى الوقود للحفاظ على موضع الجسم.

في الواقع، فإن هذه النقطة هي عبارة مواقف سيارات في الفضاء، ومن ثمّ فهي مواقع مفيدة للغاية للمستودعات والموانئي الفضائية. الخط الواصل - أو السلم القمري Lunar Ladder، أو الممشى القمري MoonWalk، أو «عصا الجبن» Cheese Stick، كما كان يُطلق عليه بشكل مختلف - تم بناؤه في وقت واحد من مستودع فضائي في «إل 1» والقاعدة على سطح القمر. وتم اختيار البوليمر الاصطناعي فائق القوة «إم 5» كمادة، لتسليم آلاف الأطنان منه إلى «إل 1» للبناء.

كل ما عليك فعله هو الانتقال من الأرض إلى نهاية الخط الواصل والقفز إلى الترام الشمسي والتحرك على طوله إلى القمر.

تطورات المصعد القمري التاريخية

أثار هذا المشروع عدة تطورات مفيدة. كانت الصواريخ الكيميائية، التي توفر قوة دفع كافية للخروج من سطح كوكب، لا تزال قيد الاستخدام للوصول إلى مدار الأرض المنخفض، ولكن بعد ذلك، انضمت المحركات الأيونية إلى المصعد، ثم استُخدمت بعد ذلك للتحرك في جميع أرجاء النظام الشمسي. تولد هذه المحركات قوة دفع عن طريق تسريع الذرات المشحونة كهربائياً عبر حقل كهربائي، وكانت تعمل بالطاقة الشمسية، ولقد سمح هذا باستكشاف الكون الواسع على نحو أقل تكلفة وأكثر عمقاً.

يرجع أول اقتراح للمصاعد الفضائية إلى عام 1895، في تجربة فكرية ابتكرها رائد الفضاء الروسي «كونستانتين تسيولكوفسكي». كتب تسيولكوفسكي في عام 1911 يقول: «الأرض مهد الإنسانية، ولكن البشرية لا يمكن أن تبقى في المهد إلى الأبد». وقد أجري أول اختبار لهذه التكنولوجيا عام 2018، مع ظهور مشروع «STARS - Me»: القمر الاصطناعي الآلي المستقل المربوط بالفضاء - المصعد المصغر».

حدث هذا بجوار محطة الفضاء الدولية، باستخدام تصميم من قبل الباحثين في جامعة شيزوكا في اليابان. ويتكون من قمرين اصطناعيين صغيرين متصلين بكابل طوله 11 متراً مع زاحف يتنقل بينهما.

في ثلاثينات القرن الحادي والعشرين، عندما تبدأ بعثات «أرتميس» إلى القمر، سيتم بناء محطة «البوابة الفضائية» في المدار القمري، وأصبح هذا حجر انطلاق لمستودع «إل 1».

إن الخط الواصل يلعب دوراً محورياً في إضفاء الطابع الديمقراطي على الفضاء، إذ يصبح الذهاب إلى القمر للعمل أو قضاء وقت الفراغ شيئاً يمكن لأي شخص تقريباً فعله إذا أراد. ويتبع ذلك تحقيق اختراقات علمية من إنشاء قاعدة أبحاث في «إل 1»، ويتم نقل العمليات المدمرة - مثل التعدين - خارج كوكب الأرض. فقد تم نقل جزء كبير من البنية الأساسية الصناعية الملوثة للأرض - لا سيما منشآت الخوادم التي تدعم الطلب على الكومبيوترات - إلى القمر، حيث يمكن استخدامها بكفاءة أكبر بواسطة الطاقة الشمسية.