فسر كيف استطاع افري اكتشاف العامل المحول

فسر كيف استطاع افري اكتشاف العامل المحول ، قبل سبعين عامًا ، نشر أوزوالد أفيري وزملاؤه من معهد روكفلر أول دليل على أن الجينات مصنوعة من الحمض النووي. قوبل اكتشافهم بمزيج من الحماس والريبة والحيرة، حيث أتتبع أسباب هذه الردود المختلفة ، وأظهر كيف نحتاج إلى مراجعة تفسيراتنا المعتادة لما أقنع الجميع أخيرًا بأن مجموعة Avery كانت على حق، عروس يقدم لك كل ما تحتاج إلى معرفته عن كيف استطاع افري اكتشاف العامل المحول.

أوزوالد أفيري

أوزوالد أفيري ، بالكامل أوزوالد ثيودور أفيري ، (من مواليد 21 أكتوبر 1877 ، هاليفاكس ، نوفا سكوشا ، كندا - توفي في 20 فبراير 1955 ، ناشفيل ، تينيسي ، الولايات المتحدة) ، عالم البكتيريا الأمريكي الكندي المولد الذي ساعدت أبحاثه في التأكد من ذلكالحمض النووي هو المادة المسؤولة عن الوراثة ، وبالتالي وضع الأساس لعلم الوراثة الجزيئي الجديد . ساهم عمله أيضا لفهم الكيمياء منالعمليات المناعية .
حصل أفيري على شهادة الطب من كلية الأطباء والجراحين بجامعة كولومبيا في مدينة نيويورك عام 1904. بعد بضع سنوات في الممارسة السريرية ، التحق بمختبر هوغلاند في بروكلين ووجه انتباهه إلى الأبحاث البكتريولوجية. في عام 1913 انضم إلى طاقم مستشفى معهد روكفلر في مدينة نيويورك ، حيث بدأ في دراسة البكتيريا المسؤولة عنالالتهاب الرئوي الفصي ، العقدية الرئوية ، تسمى المكورات الرئوية . عزل أفيري وزملاؤه مادة في دم وبول الأشخاص المصابين أنتجتها هذه البكتيريا. حددوا المادة على أنها كربوهيدرات معقدة تسمى أعديد السكاريد ، الذي يشكل الغلاف المحفظي للمكورات الرئوية. بناءً على إدراك أن تركيبة السكاريد لأغلفة المحفظة يمكن أن تختلف ، ساعدت Avery في تصنيف المكورات الرئوية إلى أنواع مختلفة. وجد أفيري أيضًا أن عديد السكاريد يمكن أن يحفز استجابة مناعية - على وجه التحديد ، إنتاج الأجسام المضادة - وكان أول من أظهر أن مادة أخرى غير البروتين يمكنها فعل ذلك. أظهر الدليل على أن تركيبة عديد السكاريد للبكتيريا تؤثر على ضراوتها (القدرة على التسبب في المرض) وخصوصياتها المناعية أن هذه الخصائص يمكن تحليلها كيميائيًا حيويًا ، وبالتالي المساهمة في تطوير الكيمياء المناعية.
في عام 1932 ، حول أفيري انتباهه إلى تجربة قام بها عالم الأحياء الدقيقة البريطاني المسمى فريدريك جريفيث . عمل جريفيث مع سلالتين من العقدية الرئوية - إحداهما محاطة بكبسولة عديد السكاريد كانت خبيثة ، وأخرى تفتقر إلى الكبسولة وكانت غير ضارة. أظهرت نتائج جريفيث أن السلالة الخبيثة يمكن أن تحول بطريقة ما ، أو تحول السلالة غير الخبيثة إلى عامل مرض. علاوة على ذلك ، فإنكان التحول وراثيًا - أي يمكن أن ينتقل إلى الأجيال التالية من البكتيريا. شرع أفيري مع العديد من العلماء الآخرين في تحديد الطبيعة الكيميائية للمادة التي سمحت بحدوث التحول. في عام 1944 ذكر هو وزملاؤه ماكلين مكارتي وكولين ماكليود أن المادة المحولة - المادة الجينية للخلية - هي الحمض النووي . قوبلت هذه النتيجة في البداية بالتشكيك ، حيث اعتقد العديد من العلماء أن البروتينات ستثبت أنها مستودع للمعلومات الوراثية. في النهاية ، تم إثبات دور الحمض النووي ، وتم الاعتراف بمساهمة أفيري في علم الوراثة.

اكتشاف العامل المحول

الإجراء تنقية أفيري قام يتألف من قتل أولا البكتيريا مع الحرارة و استخراج و المالحة مكونات -soluble. بعد ذلك ، تم ترسيب البروتين باستخدام الكلوروفورم وتم تحلل الكبسولات المتعددة السكاريد بالماء باستخدام إنزيم . تم استخدام الترسيب المناعي الناجم عن الأجسام المضادة الخاصة بالنوع للتحقق من التدمير الكامل للكبسولات. بعد ذلك ، يتم ترسيب الجزء النشط عن طريق تجزئة الكحول ، مما ينتج عنه خيوط ليفية يمكن إزالتها بقضيب التحريك.
أظهر التحليل الكيميائي أن نسب الكربون والهيدروجين والنيتروجين والفوسفور في هذا الجزء النشط كانت متوافقة مع التركيب الكيميائي للحمض النووي. لإثبات أنه كان الحمض النووي وليس كمية صغيرة من الحمض النووي الريبي أو البروتين أو بعض مكونات الخلية الأخرى المسؤولة عن التحول ، استخدم أفيري وزملاؤه عددًا من الاختبارات البيوكيميائية. ووجد الباحثون أن التربسين ، كيموتربسين و ريبونوكلياز (الانزيمات التي كسر بعيدا البروتينات أو RNA) لم تؤثر عليه، وإنما هو إعداد انزيم "deoxyribonucleodepolymerase" (إعداد الخام، يمكن الحصول عليها من عدد من المصادر الحيوانية، التي يمكن أن تنهار DNA) دمر قوة تحويل المستخلص.
تضمنت أعمال المتابعة ردًا على الانتقادات والتحديات التنقية والتبلور ، بواسطة Moses Kunitz في عام 1948 ، لمزيل ديبوليميراز DNA ( deoxyribonuclease I ) ، وعمل دقيق لـ Rollin Hotchkiss يوضح أن كل النيتروجين المكتشف تقريبًا في الحمض النووي المنقى جاء من الجلايسين ، وهو أحد نواتج تحلل من قاعدة النوكليوتيدات الأدينين كان، وأن تلوث البروتين التي لم يتم كشفها في معظم 0.02٪ من خلال تقدير هوتشكيس .
تم تأكيد النتائج التجريبية لتجربة Avery-MacLeod-McCarty بسرعة ، وامتدت إلى خصائص وراثية أخرى إلى جانب كبسولات السكاريد المتعددة. ومع ذلك ، كان هناك تردد كبير في قبول الاستنتاج القائل بأن الحمض النووي هو المادة الجينية. وفقًا لـ Phoebus Levene المؤثرة " فرضية رباعي النوكليوتيد " ، يتكون الحمض النووي من وحدات متكررة من القواعد النوكليوتيدية الأربعة وكان له خصوصية بيولوجية قليلة. لذلك كان يُعتقد أن الحمض النووي هو المكون البنيوي للكروموسومات ، في حين كان يُعتقد أن الجينات تتكون على الأرجح من مكون البروتين في الكروموسومات. تم تعزيز هذا الاتجاه من التفكير من خلال بلورة فيروس موزاييك التبغ عام 1935بواسطة ويندل ستانلي ، وأوجه الشبه بين الفيروسات والجينات والإنزيمات. اعتقد العديد من علماء الأحياء أن الجينات قد تكون نوعًا من "الإنزيم الفائق" ، وقد تم إثبات الفيروسات وفقًا لستانلي على أنها بروتينات وتشترك في خاصية التحفيز الذاتي مع العديد من الإنزيمات.
اختلف العلماء في تجربة Avery-MacLeod-McCarty حول مدى تأثيرها في الأربعينيات وأوائل الخمسينيات من القرن الماضي. اقترح Gunther Stent أنه تم تجاهله إلى حد كبير ، ولم يتم الاحتفال به إلا بعد ذلك - على غرار عمل جريجور مندل قبل عقود من ظهور علم الوراثة . ويشهد آخرون ، مثل Joshua Lederberg و Leslie C. Dunn ، على أهميتها المبكرة ويستشهدون بالتجربة على أنها بداية علم الوراثة الجزيئي .
اهتم عدد قليل من علماء الأحياء الدقيقة وعلماء الوراثة بالطبيعة الفيزيائية والكيميائية للجينات قبل عام 1944 ، لكن تجربة أفيري-ماكليود-مكارتي جلبت اهتمامًا متجددًا وأوسع نطاقًا بالموضوع. في حين أن المنشور الأصلي لم يذكر علم الوراثة على وجه التحديد ، كان أفيري وكذلك العديد من علماء الوراثة الذين قرأوا الورقة على دراية بالآثار الجينية - أن أفيري ربما عزل الجين نفسه باعتباره الحمض النووي النقي. أشاد عالم الكيمياء الحيوية إروين تشارجاف ، وعالم الوراثة إتش جيه مولر وآخرون بالنتيجة باعتبارها تثبت الخصوصية البيولوجية للحمض النووي ولأن لها آثارًا مهمة على علم الوراثة إذا لعب الحمض النووي دورًا مشابهًا في الكائنات الحية الأعلى. في عام 1945 ، منحت الجمعية الملكية أفيري ميدالية كوبلي، جزئياً لعمله على التحول البكتيري.
على الرغم من العدد الكبير من الاستشهادات بالورقة والاستجابات الإيجابية التي تلقتها في السنوات التي تلت النشر ، فقد تم إهمال عمل أفيري إلى حد كبير من قبل الكثير من المجتمع العلمي. على الرغم من استحسان العديد من العلماء للتجربة ، إلا أنها لم تؤثر بشكل خطير على أبحاث علم الوراثة السائدة ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنها لم تحدث فرقًا كبيرًا في تجارب علم الوراثة الكلاسيكية التي تم فيها تحديد الجينات من خلال سلوكها في تجارب التكاثر بدلاً من تركيبها الكيميائي. بينما كان HJ Muller مهتمًا ، فقد ركز أكثر على الدراسات الفيزيائية بدلاً من الدراسات الكيميائية للجين ، كما كان الحال مع معظم أعضاء مجموعة العاثيات . تم إهمال عمل أفيري أيضًا من قبل مؤسسة نوبل ، التي أعربت لاحقًا عن أسفها العام لفشلها في منح جائزة أفيري جائزة نوبل .