لأول مرة تخليق كائنات بحمض نووي مكون من 6 قواعد بدلا من أربعة

كتبت: مها طــه

قام العلماء ولأول مرة بتخليق كائنات شبه حية عن طريق الهندسة الوراثية، وذلك من خلال إكثار بكتيريا الـE.coli مع شفرة وراثية مكونة من 6 أحرف.

في حين أن كل الكائنات الحية على سطح الأرض تحمل حمضًا نوويًا مكونًا من أربع قواعد ممثلة في الحروف A, G, C, T. تحمل هذه البكتيريا الجديدة نوعًا جديدًا من الحمض النووي والذي يحمل اثنين من القواعد الإضافية ممثلة في الحروف X,Y مضافة إلى شفرتها الوراثية.

قام فريق من الباحثين التابعين لمعهد سكريبس للأبحاث في ولاية كاليفورنيا بقيادة «فلويد روميسبيرج»، بهندسة نيوكليوتيدات اصطناعية _الجزيئات التي تساهم في بناء الحمض النووي_ وذلك بهدف خلق زوج إضافي من القواعد ومن ثم إدراجها في الشفرة الوراثية لبكتيريا E.coli.

الآن، لدينا أول كائن حي في العالم شبه اصطناعي، يتمتع بشفرة وراثية تتكون من اثنين من أزواج القواعد الطبيعية وزوج إضافي من القواعد الإضافية، ويعتقد «روميسبيرج» وفريقه أن هذا هو مجرد بداية لهذا الشكل الجديد من الحياة.

أعلن الباحثون أنه مع القدرة المطلقة تقريبًا لزيادة المعلومات الوراثية، فإن هذا الكائن الجديد يُمثل الحياة شبه الاصطناعية بشكل مستقر، ويضع حجر الأساس لإضفاء جهود جديدة للحياة بأشكال ووظائف جديدة. ورجوعًا للعام 2014، فإن فريق البحث أعلن وقتها عن نجاحه في صنع زوج من قواعد الحمض النووي الاصطناعي وأشار إليهم باسم (X, Y)، وأكد الباحثون وقتها أنه يمكن إدراجهم في الحمض النووي لكائن حي.

ومنذ ذلك الحين تم العمل على الحصول على تعديل لبكتيريا الـE.coli، ليس فقط بجعلها تحمل القواعد الإضافية في شفرتها الوراثية لفترة، بل لتقضي بها حياتها كاملة. في البداية، كانت البكتيريا المُعدلة ضعيفة وعمرها قصير، حيث أنها تموت بعد تلقي القواعد الجديدة بوقت بسيط، لإنها لم تكن تحتمل هذه القواعد في أثناء الانقسام.

على مدى العامين المقبلين، ابتكر فريق ثلاثة طرق لهندسة نسخة جديدة من بكتيريا الـE.coli، من شأنه أن يحمل زوج القواعد الجديدة إلى أجل غير مسمى، والسماح لها بالعيش حياة طبيعية وصحية. كانت الخطوة الأولى هي بناء نسخة أفضل من أداة تُسمى ناقل النيوكليوتيدات، والذي ينقل قطع من القواعد الإضافية إلى الحمض النووي البكتيري، بالإضافة لإدراج ذلك في المكان المناسب في الشفرة الوراثية.

بعد ذلك، قاموا بتغيير جزئ استخدموه في الأصل لعمل القاعدة Y ولكنهم وجدوا أن هذا الجزئ يتم التعرف عليه عن طريق الإنزيمات الموجودة في البكتيريا والمسئولة عن تخليق جزيئات الحمض النووي خلال عملية النسخ. وأخيرًا، استخدم الفريق تقينة كريسبر كاس 9 للتعديل الجيني، بحيث لا تتعامل البكتريا مع القواعد الإضافية كأجسام غريبة.

حاليًا، قال الباحثون أن بكتيريا الـE.coli المُعدلة وراثيًا تتمتع بصحة جيدة، وازدادت قدرتها على تخزين المعلومات الوراثية المتزايدة والخاصة بالقواعد الإضافية إلى أجل غير مسمى. وبخصوص المخاوف المحيطة بإدخال قواعد جديدة إلى الشفرة الوراثية الخاصة بالكائنات الحية، قال «ريسمبيرج» أنه لا داعي للقلق، حيث أن هذه القواعد ليس لها دور، فهي لا تستطيع قراءة أو معالجة أي شئ ذي قيمة في البكتيريا.

وأضاف أنها بمثابة إثبات لصحة المفهوم ككل، حيث يمكن الحصول على شكل من أشكال الحياة بالاعتماد على قواعد صناعية، ولكن الخطوة القادمة تتمثل في إدخال زوج من القواعد التي يًُمكن قرائتها وبالتالي يُمكنها التأثير في عمل البكتيريا.

كما أضاف أنه في النهاية لا حاجة للقلق، لأن التجربة يتم إجرائها على كائن بسيط (البكتيريا)، كما انها ليست مصممة للكائنات المعقدة على الإطلاق.

المصادر: sciencealert theguardian nature