برخورد با مسئلۀ نوسازی و توسعه از ١۳۳٢ به بعد، کم‌وبیش در همان خط‌های دوران رضاشاهی سیر کرد، با تفاوت‌های ناگزیر آن، و تنها در زمینۀ اصلاحات ارضی و تأکید بر عدالت اجتماعی بود که از آن جدا شد. در این‌جا لازم به تذکر است که «برخورد با توسعه» را نباید به‌عنوان یک طرح یا سلسله طرح‌های پیش اندیشیده گرفت؛ و صرفاً از روی بررسی سیاست‌ها و روندهای گوناگون و عموماً تابع جریانات روز است که می‌توان از یک «نمونۀ توسعه» در بیست‌وپنج سال میان ١۳۳٢و ١۳۵۷سخن گفت.

این استراتژی توسعه یا «نمونۀ توسعه» که همه زمینه‌ها و سطح‌های زندگی جامعه ایرانی را در برگرفت با همه نویدها و دستاوردهایش به هدف‌های خود نرسید و در پایان به مصیبت انقلاب اسلامی انجامید که خود بدان کمک کرده بود. کاستی‌های اصلی آن را می‌توان زیر عنوان‌های سیاسی، اجتماعی و اقتصادی بررسی کرد.

الف- در زمینۀ سیاسی
ب- در زمینۀ اجتماعی... بیشتر بخوانید
پ- در زمینۀ اقتصادی

📓 دیروز و فردا
✍🏿 داریوش همایون

📚 گروه کتابخوانی علمی
@SciBookReader

برخورد با مسئلۀ نوسازی و توسعه از ١۳۳٢ به بعد، کم‌وبیش در همان خط‌های دوران رضاشاهی سیر کرد، با تفاوت‌های ناگزیر آن، و تنها در زمینۀ اصلاحات ارضی و تأکید بر عدالت اجتماعی بود که از آن جدا شد. در این‌جا لازم به تذکر است که «برخورد با توسعه» را نباید به‌عنوان یک طرح یا سلسله طرح‌های پیش اندیشیده گرفت؛ و صرفاً از روی بررسی سیاست‌ها و روندهای گوناگون و عموماً تابع جریانات روز است که می‌توان از یک «نمونۀ توسعه» در بیست‌وپنج سال میان ١۳۳٢و ١۳۵۷سخن گفت.

این استراتژی توسعه یا «نمونۀ توسعه» که همه زمینه‌ها و سطح‌های زندگی جامعه ایرانی را در برگرفت با همه نویدها و دستاوردهایش به هدف‌های خود نرسید و در پایان به مصیبت انقلاب اسلامی انجامید که خود بدان کمک کرده بود. کاستی‌های اصلی آن را می‌توان زیر عنوان‌های سیاسی، اجتماعی و اقتصادی بررسی کرد.

الف- در زمینۀ سیاسی
ب- در زمینۀ اجتماعی
پ- در زمینۀ اقتصادی... بیشتر بخوانید

📓 دیروز و فردا
✍🏿 داریوش همایون

📚 گروه کتابخوانی علمی
@SciBookReader

نسیم هوای تازه

زمانی که ناپلئون بناپارت در سال ۱۷۹۸ به مصر حمله کرد، فقط کشتی و سرباز و اسلحه در سپاهش نداشت. او که خودش را یک دانشمند می‌دانست می‌خواست از طریق کمک به مصر برای کنترل رود نیل این کشور را متحول کند، استاندارد زندگی را در آنجا بهبود بخشد و تاریخ فرهنگی و طبیعی آن را بشناسد. برخی از بهترین مهندسان و دانشمندان فرانسه در تیم او عضویت داشتند. یکی از آن‌ها اتین ژفروآ سنت-هیلر (۱۷۷۲-۱۸۴۴) بود.

سنت-هیلر در سن بیست‌وشش سالگی از نوابغ علمی بود. او که حتی در این سن، کرسی جانورشناسی را در موزه‌ی تاریخ طبیعی پاریس در دست داشت، مقدر بود که یکی از بزرگترین کالبدشناسان تمام تاریخ شود. در همان دهه‌ی بیست‌سالگی عمر، توصیفات کالبدشناختی ممتازی از پستانداران و ماهی‌ها ارائه کرد. در محضر ناپلئون، وظیفه‌ی فرح‌بخش او تشریح، تحلیل و نام‌گذاری بسیاری از گونه‌هایی بود که تیم‌های ناپلئون در وادی‌ها، واحدها، و رودخانه‌های مصر پیدا می‌کردند. یکی از آن‌ها یک ماهی بود که رئیس موزه‌ی پاریس بعدها گفت که به‌عنوان دستاورد برای تمام لشکرکشی ناپلئون به مصر کافی بود. البته شاید ژان-فرانسوا شامپولیون که هیروگلیف‌های مصری را با استفاده از سنگ روزتا رمزگشایی کرد، این مطلب را قبول نداشته باشد... بیشتر بخوانید

📓 دگرگونی‌های بزرگ: رمزگشایی چهار میلیارد سال حیات، از فسیل‌های باستانی
✍🏿 نیل شوبین
🔛 قاسم کیانی‌مقدم

@Chekide_ha

خاستگاه بال‌زدن

موضوع ادعای میوارت بر علیه داروین نه در مورد ماهی‌ها و دوزیستان، که در مورد پرندگان بود. در آن زمان خاستگاه پرواز یک معمای سترگ بود. داروین در ویراست نخست خاستگاه گونه‌ها در سال ۱۸۵۹، پیشگویی‌های كاملاً مشخصی به‌عمل آورد. اگر نظریه‌ی او درباره‌ی نیای مشترک حیات بر روی زمین درست باشد، باید حلقه‌های واسطی در سوابق فسیلی یافت شود، واسطه‌هایی که نشان‌دهنده‌ی گذار بین شکل‌های مختلف حیات باشد. در آن زمان هیچ واسطه‌ای از این نوع شناخته نشده بود، چه رسد به حلقه‌ای که پرندگان را با موجودات روی زمین پیوند بدهد.

اما انتظار داروین زیاد طول نکشید. در سال ۱۸۶۱، کارگران در یک معدن سنگ‌آهک در آلمان فسیل جالبی را کشف کردند. سنگ‌های آهکی ریزدانه‌ی این معدن برای لوح‌های مورد استفاده در چاپ سنگی که در آن روزگار رواج داشت، بسیار مناسب بود. سنگ‌آهک در محیط بسیار آرام دریاچه تشکیل شده بود، بدان معنا که چیزهایی که داخل سنگ‌ها به دام افتاده بود، خیلی خوب حفظ شده بود. این سنگ‌ها برای حفظ فسیل‌ها تقریباً ایده‌آل است.

سنگ مورد نظر نقش جالبی داشت که از چیزی دراز و پَرمانند به جا مانده بود. در حقیقت مثل یک پر کامل به‌نظر می‌رسید. معما این بود که چرا باید یک پر در داخل این سنگ جای گرفته باشد.

سنگ‌آهکی که این نقش عجیب را داشت مربوط به عصر ژوراسیک بود. چند دهه قبل از این کشف، طبیعت‌شناس اشرافی آلمانی الکساندر فون هومبولت (۱۷۶۹-۱۸۵۹) سنگ‌های آهکی متمایزی را در کوه‌های ژورا در مرز بین فرانسه و سوئیس پیدا کرده بود. این سنگ‌آهک به‌صورت لایه‌ای بود که چندین مایل امتداد داشت. فون هومبولت نام آن را با توجه به خصوصیات متمایزی که داشت، ژوراسیک گذاشت، تا نشان‌دهنده‌ی دوران خاصی از تاریخ زمین باشد. مدت کوتاهی پس از آن بعضی دیگر از دانشمندان متوجه شدند که لایه‌ی ژوراسیک غالباً پر از فسیل است، مثلاً موجودات پوسته‌دار پیچ‌خورده‌ای که شاخ‌قوچی نامیده می‌شوند. فسیل‌های مشابهی در سرتاسر جهان یافت شد، به‌طوری‌که پژوهشگران ژوراسیک را دوره‌ی متمایزی نه فقط در فرانسه و سوئیس، بلکه در تمام جهان دانستند... بیشتر بخوانید

📓 دگرگونی‌های بزرگ: رمزگشایی چهار میلیارد سال حیات، از فسیل‌های باستانی
✍🏿 نیل شوبین
🔛 قاسم کیانی‌مقدم

@Chekide_ha

داستان‌های تکوین

قرن‌ها است که افراد وقتی به رويان‌ها نگاه می‌کنند به‌طور شهودی فکر می‌کنند که سرنخ قوانینی که گونه‌ها را از هم متمایز می‌سازد، جایی در درون ترادیسی از تخم به بالغ قرار دارد. در حقیقت، در آن زمان که دومریل به معمای سمندرهایش می‌اندیشید، تصور بر این بود که تکوین یک رویان، اعم از رویان ماهی، قورباغه یا جوجه، همچون دریچه‌ای برای مشاهده‌ی تنوع زیست‌شناختی تمام جانوران روی زمین است.

از زمانی که ارسطو به درون تخم‌مرغ‌ها نگاه کرد، رویا‌نهای جوجه توجه زیادی به خود جلب کرده‌اند. جوجه در محفظه‌ای به‌وجود می‌آید که می‌توانید آن را مانند یک پنجره باز کنید. می‌توانید پوسته‌ی آن را سوراخ کنید، از کنار تخم‌مرغ نوری به آن بتابانید و آن را زیر میکروسکوپ قرار دهید تا بتوانید رویان را ببینید. رویان در ابتدا به‌صورت توده‌ی کوچکی از یاخته‌های سفید است که مستقیماً در بالای زرده قرار گرفته است. این با گذشت زمان بزرگ‌تر می‌شود و علایم قابل‌تشخیصی به‌تدریج در آن پدیدار می‌شود -سر، دم پشت و اندام‌ها. این فرایند مانند رقصی از پیش تعیین‌شده به‌نظر می‌رسد. در همان آغاز تخم بارورشده تقسیم می‌شود -یک سلول دو سلول می‌شود، دو سلول چهار سلول، چهار سلول هشت سلول و الی آخر. با تکثیر بیشتر سلول‌ها، نهایتاً رویان تبدیل به گلوله‌ای از سلول‌ها می‌شود. در طول چند روز، رویان از گلوله‌ی توخالی، تبدیل به دیسک ساده‌ای از سلولها می‌شود که ساختارهایی آن را احاطه کرده است که از آن محافظت می‌کند، آن را تغذیه می‌کند و محیط مناسبی را برای نمو آن فراهم می‌نماید. از این دیسک سلولی ساده، یک موجود کامل پدید می‌آید. جای تعجب نیست که تکوین رویان همواره منبعی برای گمانه‌زنی و تحقیقات علمی بوده است... بیشتر بخوانید

📓 دگرگونی‌های بزرگ: رمزگشایی چهار میلیارد سال حیات، از فسیل‌های باستانی
✍🏿 نیل شوبین
🔛 قاسم کیانی‌مقدم

@Chekide_ha

استاد در ژنوم

زمانی که زوکر کاندل در اواخر دهه‌ی ۱۹۵۰ وارد حلقه‌ی پاولینگ شد، توالی آمینواسیدی پروتئین‌های مختلف به‌تدریج داشت در دسترس قرار می‌گرفت، و آزمایشگاه پاولینگ به این داده‌ها دسترسی داشت. توالی‌یابی DNA به‌صورت امروزی در آن زمان هنوز به‌هیچ‌وجه در دسترس نبود ولی تعیین توالی اسیدهای آمینه‌ی پروتئین‌های مختلف امکان‌پذیر بود، هرچند که تا حدودی مشکل و کند بود. پاولینگ توالی پروتئین‌های گونه‌های مختلف، شامل گوریل‌ها، شمپانزه‌ها، انسان‌ها و غیره را دریافت می‌کرد. او و زوکر کاندل با داشتن این اطلاعات آماده بودند که به سراغ پرسش اساسی بروند: از پروتئین‌های جانوران مختلف درباره‌ی ارتباط آن‌ها با یکدیگر چه می‌توان فهمید؟ نتایج اولیه‌ی زوکر کاندل که با تحلیل نه‌چندان دقیق اندازه و بار الکتریکی انجام شده بود، نشان‌دهنده‌ی آن بود که این پروتئین‌ها می‌توانند مطالب زیادی را درباره‌ی تاریخ آشکار کنند.

یک قرن قبل از آن‌که کسی اطلاعی از DNA و توالی پروتئین‌ها داشته باشد، داروین درباره‌ی آن‌ها استنباط‌های خاصی به‌عمل آورده بود. داروین حدس می‌زد که اگر موجودات شجره‌نامه‌ی مشترکی داشته باشند، در آن‌صورت توالی آمینواسیدی پروتئین‌های انسان‌ها، نخستیان، دیگر پستانداران، و قورباغه‌ها باید منعکس‌کننده‌ی این تاریخچه‌ی تکاملی باشد. آزمایش‌های اولیه‌ی زوکر کاندل نیز نشان می‌داد که وضعیت به‌همین صورت است.
معلوم شد که هموگلوبین سوژه‌ی مناسبی برای این پژوهش است. تمام جانوران از اکسیژن در سوخت‌وساز خود استفاده می‌کنند، و هموگلوبین پروتئینی در خون است که اکسیژن را از اعضای تنفسی، یعنی شش‌ها یا آب‌شش‌ها به اعضای دیگر بدن حمل می‌کند. زوکر کاندل و پاولینگ توالی آمینواسیدی مولکول هموگلوبین را در گونه‌های مختلف با هم مقایسه کردند و توانستند میزان مشابهت پروتئین‌ها را برآورد کنند... بیشتر بخوانید

📓 دگرگونی‌های بزرگ: رمزگشایی چهار میلیارد سال حیات، از فسیل‌های باستانی
✍🏿 نیل شوبین
🔛 قاسم کیانی‌مقدم

@Chekide_ha

یک انقلاب مولکولی

از زمانی که زوکر کاندل و پاولینگ کارهای اولیه‌ی خود را بر روی پروتئین‌ها انجام داده بودند، تعدادی از آزمایشگاه‌ها در صدد فهمیدن آن بودند که کدام یک از کپی‌های زنده نزدیک‌ترین خویشاوندان ما هستند، و گونه‌ی ما چه مدت پیش از آن‌ها جدا شده است. ویلسون و گروهش معتقد بودند که برای به‌دست‌آوردن پاسخ باید هرچه می‌توانیم، داده‌های بیشتری جمع‌آوری کنیم. کینگ با روش کلاسیک ويلسون، تصمیم گرفت که فقط هموگلوبین‌ها را بررسی نکند، بلکه تمام پروتئین‌هایی را که در دسترس او بودند مورد بررسی قرار دهد. اگر سیگنالی هم‌زمان در چندین پروتئین مختلف مشاهده شود، می‌تواند نشان‌دهنده‌ی یک سیگنال مطمئن تکاملی باشد. کینگ و ویلسون از باغ وحش‌های مختلف خون شمپانزه و از بیمارستان‌ها خون انسان دریافت می‌کردند. شاید کینگ در ابتدا در کارهای آزمایشگاهی خیلی مهارت نداشت، ولی مجبور بود این مهارت را به‌دست آورد. خون شمپانزه خیلی زود لخته می‌شد، بنابراین باید خیلی سريع عمل می‌کرد یا اینکه روش جدیدی ابداع می‌کرد. در نهایت هر دو کار را انجام داد.

کینگ تصمیم گرفت روش سریعی برای بررسی تفاوت‌های بین پروتئین‌ها ایجاد کند. هدف او نوع ساده‌ای از همان روشی بود که زوکر کاندل یک دهه‌ی قبل استفاده کرده بود. اگر دو پروتئین از نظر توالی آمینواسیدی متفاوت می‌بودند، در آن‌صورت وزن آن‌ها نیز متفاوت بود. به‌علاوه، تفاوت ترکیب اسیدهای آمینه به‌معنای آن بود که بار الکتریکی آن‌ها نیز با یکدیگر تفاوت داشت. از نقطه‌نظر فنی اگر پروتئین‌ها را در یک سوسپانسیون ژله‌ای قرار دهیم و یک جریان الکتریکی را از ژل عبور دهیم، پروتئین‌ها به‌علت بار الکتریکی که دارند به‌سمت لبه مهاجرت خواهند کرد. پروتئین‌های مشابه با سرعت یکسانی مهاجرت خواهند کرد، در حالی‌که پروتئین‌هایی که با یکدیگر تفاوت دارند، سرعت متفاوتی خواهند داشت. می‌توانید ژل را مانند یک مسیر اسب‌دوانی در نظر بگیرید که در آن بار الکتریکی باعث حرکت در مسیر مسابقه می‌شود. پروتئین‌های مشابه در زمان مشابه، مسافت مشابهی را طی خواهند کرد. هرچه تفاوت آن‌ها بیشتر باشد، در ژل از یکدیگر بیشتر جدا خواهند شد... بیشتر بخوانید

📓 دگرگونی‌های بزرگ: رمزگشایی چهار میلیارد سال حیات، از فسیل‌های باستانی
✍🏿 نیل شوبین
🔛 قاسم کیانی‌مقدم

@Chekide_ha

تغییر در دستور آشپزی

در نگاه اول بسیار شگفت‌انگیز است که گربه‌ها و انسان‌های دارای انگشت اضافه، حتی تا زمان تولد زنده می‌مانند. سونیک خارپشت تنها اندام‌های حرکتی را در حین تکوین رویانی کنترل نمی‌کند؛ بلکه ژن عمده‌ای است که تکوین قلب، نخاع، مغز و دستگاه تناسلی را نیز زیر کنترل خود دارد. سونیک مانند یک ابزار همه‌کاره است که تکوین از جعبه‌ابزار خود بیرون می‌آورد تا اعضا و بافت‌های مختلف را بسازد. بر این اساس، جهش در ژن سونیک خارپشت قاعدتاً باید بر تمام ساختارهایی که در آن فعال است، تأثیر بگذارد؛ یعنی جانداران جهش‌یافته باید تغییر شکل در نخاع، قلب، اندام‌های حرکتی صورت، دستگاه تناسلی، و اعضای دیگر داشته باشند. ولی جهش ژن سونیک خارپشت چه نوع جانوری را پدید می‌آورد؟ از آنجا که جهش سونیک خارپشت احتمالاً موجب بروز بافت‌های غیرطبیعی متعددی می‌شود، لذا پاسخ احتمالاً یک جانور مرده است.

ولی نحوه‌ی کنترل‌شدن سونیک خارپشت در حین تکوین به‌صورتی است که چنین پیامدی اتفاق نمی‌افتد. چرا؟ جهش در ناحیه‌ی کنترل اندام حرکتی بر اندام‌های حرکتی تأثیر می‌گذارد. بدین خاطر است که افراد دچار پرانگشتی که دارای این نوع جهش سونیک خارپشت هستند، دارای قلب، نخاع، و دیگر ساختارهای طبیعی هستند: سوئیچی که فعالیت ژن را کنترل می‌کند، تنها مختص یک بافت خاص است، به‌طوری که بقیه تحت تأثیر قرار نمی‌گیرند.

خانه‌ای را در نظر بگیرید که اتاق‌های متعدد دارد و هر کدام از آن‌ها ترموستات مختص خود دارند. تغییر در موتورخانه بر دمای هر کدام از اتاق‌ها تأثیر می‌گذارد، ولی تغییردادن یکی از ترموستات‌ها فقط بر دمای اتاقی که تحت کنترل آن است، تأثیر خواهد گذاشت. همین رابطه در مورد ژن‌ها و نواحی کنترلی آن‌ها نیز برقرار است. همان‌گونه که تغییر در موتورخانه بر تمام خانه تأثیر می‌گذارد، تغییر در ژن و پروتئین حاصل از آن نیز بر تمام بدن تأثیر می‌گذارد. تغییر سراسری فاجعه‌بار است و منجر به بن‌بست تکاملی می‌شود. ولی از آنجا که نواحی کنترل ژنتیکی مختص هر بافت هستند، مانند ترموستات که مخصوص یک اتاق است، تغییر در یک عضو بر دیگران تأثیر نمی‌گذارد. جانوران جهش‌یافته ممکن است زنده بمانند و تکامل می‌تواند به مسیر خود ادامه دهد... بیشتر بخوانید

📓 دگرگونی‌های بزرگ: رمزگشایی چهار میلیارد سال حیات، از فسیل‌های باستانی
✍🏿 نیل شوبین
🔛 قاسم کیانی‌مقدم

@Chekide_ha

مگس

یکی از عالی‌ترین تصمیماتی که در تاریخ زیست‌شناسی گرفته شده است، زمانی بود که توماس هانت مورگان (۱۹۴۵-۱۸۶۶) تصمیم گرفت روی مگس‌ها کار کند. مورگان کار حرفه‌ای خود را با مطالعه‌ی کشتی‌چسب‌های بلوطی، کرم‌ها، و قورباغه‌ها آغاز کرد و بر این باور بود که در درون سلول‌ها و رویان‌های آن‌ها سرنخ‌هایی برای فهم زیست‌شناسی خود ما قرار دارد و البته آن‌ها را از روی تفنن یا تصادف هم انتخاب نکرده بود؛ او بر روی جانداران کوچک دریایی تمرکز کرده بود که قادر بودند بخش کاملی از بدن را پس از آن‌که آن را از دست داده‌اند، دوباره بسازند. به‌عنوان مثال، کرم‌های پلانارین قهرمان بازسازی‌اند: اگر یکی از آن‌ها را به دو نیم کنید و بگذارید رشد کند، نتیجه‌ی نهایی آن دو کرم کامل خواهد بود. بسیاری از موجودات -کرم‌ها، ماهی‌ها، و دوزیستان- می‌توانند پس از تروما خود را بازسازی کنند. ما فقط می‌توانیم به جانوران خویشاوندمان حسادت کنیم؛ پستانداران جایی در مسیر تکامل، این توانایی را از دست داده‌اند.

مورگان زمانی وارد دنیای علم شد که مقدار زیادی از آنچه امروزه بدیهی می‌گیریم، کاملاً ناشناخته بود. راهب چک گرگور مندل کشف کرد که صفات می‌تواند از نسلی به نسل بعد منتقل شود، ولی منبع این وراثت یک معما بود. سلول‌ها را می‌توانستند مشاهده کنند ولی این تصور که کروموزوم‌ها در این فرایند نقش دارند معلوم نشده بود، چه رسد به وجود DNA.

آنچه به‌طور ضمنی در فعالیت علمی مورگان مستتر بود، نوعی جابه‌جایی بنیادی در طرز فکر درباره‌ی حیات بود، چیزی که امروزه زیربنای تقریباً تمام پژوهش‌های زیست‌پزشکی است. جانداران مختلف، از کرم گرفته تا ستاره‌ی دریایی، می‌توانند نکاتی را درباره‌ی سازوکارهای کلی زیست‌شناسی انسان روشن کنند. کار او مبتنی بر این تفکر ضمنی بود که تمام جانداران روی زمین پیوندهای عمیقی با یکدیگر دارند... بیشتر بخوانید

📓 دگرگونی‌های بزرگ: رمزگشایی چهار میلیارد سال حیات، از فسیل‌های باستانی
✍🏿 نیل شوبین
🔛 قاسم کیانی‌مقدم

@Chekide_ha

مخلوط هيولا

در سال ۱۹۷۸ که مقاله‌ی لوئیس درباره‌ی بای‌توراکس منتشر شد، نوعی تحول فناوری در دنیای زیست‌شناسی در جریان بود. در زمان مورگان ژن‌ها مانند یک جعبه‌ی سیاه بودند. او و تیمش می‌توانستند اثر آن‌ها بر بدن و جایگاه آن‌ها بر روی کروموزوم را مشخص کنند، ولی درباره‌ی طرز کار آن‌ها تقریباً هیچ چیز معلوم نبود، چه رسد به اینکه آن‌ها مناطقی از DNA هستند.

تا دهه‌ی ۱۹۸۰، چند سال پس از آن‌که لوئیس مقاله‌اش را منتشر کرد، زیست‌شناسان قادر بودند ژن‌ها را توالی‌یابی کنند و نیز مشاهده کنند که در چه جاهایی در بدن فعالانه پروتئین می‌سازند. مایک لوین و بیل مک‌گینیس که در آزمایشگاه والتر گرینگِ (۲۰۱۴-۱۹۳۹) تازه‌درگذشته در سوئیس کار می‌کردند، به یک مگس جهش‌یافته دسترسی داشتند که پای آن از سرش درآمده بود. از جایی که به‌طور طبیعی باید شاخک‌هایش قرار می‌داشت، سر به‌طور نرمال تکوین پیدا کرده بود، جز اینکه دارای پا بود تا حد زیادی مانند مگس جهش‌یافته‌ی بریجز که بال‌های اضافه داشت، یا تغییرات مشاهده‌شده در آزمایش بیتسون که به‌صورت جابه‌جایی بود، این مگس جهش‌یافته نیز دچار جابه‌جایی قطعات بدن شده بود و ناهنجاری آن، منحصر به قطعه‌ی سر بود.

لوین و مک‌گینیس با استفاده از فناوری DNA که بریجز حتی تصورش را هم نمی‌توانست بکند، توانستند ژن مسئول جهش را جداسازی کنند. سپس یک قطعه‌ی ویژه‌ی DNA ساختند تا آزمایش کنند که ژن در چه مرحله‌ای از تکوین فعال است. همان‌طور که می‌دانید، ژ‌ن‌ها وقتی فعال هستند، پروتئین می‌سازند. برای ساخت پروتئین، از مولکول دیگری به‌نام RNA به‌عنوان واسطه استفاده می‌کنند. برای اینکه ببینید ژن‌ها در کجا فعال شده‌اند، باید ببینید RNA در کجا ساخته می‌شود. از این‌رو، این دو نفر یک ماده‌ی رنگی را به مولکولی متصل کردند که می‌توانست RNA را در هر جای بدن مگس که ساخته می‌شود، پیدا کند. وقتی که این ترکیب را به یک رویان در حال تکوین مگس تزریق کردند، رنگ به محل‌هایی می‌رفت که ژن فعال شده بود و می‌شد زیر میکروسکوپ رنگ را در رویان مشاهده کرد... بیشتر بخوانید

📓 دگرگونی‌های بزرگ: رمزگشایی چهار میلیارد سال حیات، از فسیل‌های باستانی
✍🏿 نیل شوبین
🔛 قاسم کیانی‌مقدم

@Chekide_ha

برش و الصاق

وقتی که بچه‌هایم کوچک بودند و در ساحل کیپ کاد بازی می‌کردند، حیوانات میگومانند کوچکی در ماسه‌ها پیدا می‌کردند. وقتی با سیخ به آن‌ها می‌زدند، این حیوانات از جا می‌پریدند و از این‌رو، بچه‌ها لقب «جهنده» به آن‌ها داده بودند. این موجودات که عموماً رُش یا دوجورپا نامیده می‌شوند، تقریباً نیم اینچ طول دارند، بدن شفافی دارند و معمولاً در ماسه‌های ساحلی نقب می‌زنند. وقتی که تحریک می‌شوند بدن‌شان را منقبض می‌کنند و حدود یک فوت به هوا می‌پرند. نوع ساحلی آشنای این حیوانات تنها یکی از هشت هزار گونه‌ی شناخته‌شده‌ی آن‌ها است. تمام این گونه‌ها توانایی خارق‌العاده‌ای برای جابه‌جاشدن از طریق رفتارهای مختلف شناکردن، حفرکردن و جهیدن دارند. این کارها را با پاهای‌شان، که عملاً همه‌کاره هستند انجام می‌دهند: بعضی از آن‌ها بزرگ هستند، بعضی کوچک، بعضی رو به جلو هستند، بعضی رو به عقب. نام علمی آن‌ها آمفی‌پود (دوجورپا) اشاره به این دارد که بعضی پاهای آن‌ها به طرف عقب و بعضی به طرف جلو است. آمفی یعنی «دوگانه» و پود یعنی «پا».

نیپام پاتل زیست‌شناس که در سال ۱۹۹۵ برای خود آزمایشگاه مستقلی برپا کرد، در پی یافتن جانور کاملاً مناسبی بود تا ببیند ژن‌ها چگونه بدن را می‌سازند. از آنجا که دوجورپایان انواع پاهای مختلفی دارند، او حدس می‌زد که جانداران بسیار خوبی برای مطالعه‌ی ژن‌های لوئیس خواهند بود. چندین سال را صرف جست‌وجو در تک‌نگاشت‌های آلمانی قرن نوزدهم کرد تا یکی از دوجورپایان را که برای کار آزمایشگاه کاملاً مناسب باشد، شناسایی کند. قرن نوزدهم دوران اوج تصاویر و توصیفات کالبدشناختی بود، به‌طوری‌که گروه‌های مختلف این آثار، چندین اتاق را در کتابخانه‌ها به خود اختصاص می‌داد. پاتل که از توصیفات و تصاویر چاپ سنگی مطالب زیادی را آموخته بود، برنامه‌ای ریخت که با سرگرمی دیرینه‌ی خودش نیز هماهنگی کامل داشت.

اگر به خانه‌ی پاتل در شیکاگو می‌رفتید، آکواریوم آب شور بزرگی را در وسط هال پذیرایی او می‌دیدید. از آنجا که او یک آبزی‌دوست آماتور بسیار مشتاق بود با تجربه‌ای که در زمینه‌ی سیستم تصفیه‌ی تانک خانگی‌اش داشت فکری به ذهنش رسید. یکی از مشکلات همیشگی او، تمیز نگه‌داشتن این سیستم بود، خصوصاً خارج‌کردن موجودات بی‌مهره‌ی کوچکی که روی فیلتر جمع می‌شدند و رشد می‌کردند. او به‌طور اتفاقی متوجه شد که در میان آشغال‌ها موجودات بی‌مهره‌ی کوچکی بودند که در فضولات نقب می‌زدند. ظاهراً از ذرات مغذی موجود در جریان آب خیلی خوششان می‌آمد و آنجا را خانه‌ی خود کرده بودند.

با دیدن آن‌ها، فکری به ذهن پاتل رسید. اگر این موجودات ریز از این سیستم تصفیه‌ی کوچک خوش‌شان آمده بود، پس تصور کنید که در گل‌ولای تصفیه‌ی تانک‌های آب شور عظیم آکواریوم شِد (Shedd) شیکاگو چه جانداران متنوعی یافت خواهند شد. این تانک‌ها حاوی کوسه‌ها، چارگوش‌ماهی‌ها، و بالغ بر پنجاه گونه‌ی ماهی هستند و حتی گه‌گاه یک مربی انسانی نیز با تجهيزات غواصی وارد آن می‌شود. پاتل سطلی به دست یک دانشجوی تحصیلات تکمیلی داد و او را فرستاد که ببیند در سیستم تصفیه چه چیزی پیدا می‌کند. حدس می‌زد که آشغال‌ها حاوی جانوران کوچولوی خوبی خواهد بود که خواهد توانست از آن‌ها در آزمایشگاهش استفاده کند... بیشتر بخوانید

📓 دگرگونی‌های بزرگ: رمزگشایی چهار میلیارد سال حیات، از فسیل‌های باستانی
✍🏿 نیل شوبین
🔛 قاسم کیانی‌مقدم

@Chekide_ha

هیولای درون

پاریال، شاه‌میگو، و مگس، تنها شروع داستان هستند. قورباغه‌ها، موش‌ها، و آدم‌ها نیز نمونه‌هایی از این ژن‌ها را دارند. این ژن‌ها در آدم‌ها و پستانداران دیگر نام‌های متفاوتی دارند. به‌جای نام‌هایی مانند Abd-B abd-A و غیره، این ژن‌ها Hox به‌همراه یک عدد نامیده می‌شوند، مثلاً Hox1، Hox2 و الی آخر. به‌علاوه، مگس‌ها، کرم‌ها و حشرات، فقط یک رشته از این ژن‌ها را روی یک کروموزوم دارند، در حالی‌که ما دارای چهار دست از این رشته‌ها در چهار کروموزوم مختلف هستیم.

این ژن‌ها در موش‌ها و آدم‌ها در امتداد محور بدن فعال هستند، و درست مانند مگس و پاریال در قسمت‌های متفاوت بدن فعال می‌شوند. البته از قطعات بدن ما بال‌ها یا پاهایی در جهات مختلف در نمی‌آید قطعات ما حاوی مهره‌ها و دنده‌ها است. علی‌رغم این تفاوت‌ها، پرسشی که مطرح می‌شود، این است: آیا تکوین ما هم به‌گونه‌ای مانند پاریال و مگس اتفاق می‌افتد؟ اگر فعالیت ژن‌ها در زمان تکوین تغییر داده شود، آیا می‌توان افراد جهش‌یافته‌ای با تعداد متفاوت دنده و مهره درست کرد؟

ستون فقرات پستانداران تابع فرمولی است که به‌ندرت تغییر می‌کند: هفت مهره‌ی گردنی، بعد دوازده مهره‌ی سینه‌ای که هر کدام با یک دنده همراه است، و سپس پنج مهره‌ی کمری. به‌دنبال این‌ها استخوان خاجی و دم قرار دارد که در انسان‌ها به‌صورت چند مهره‌ی جوش‌خورده‌ی کوچک باقی مانده که به آن دنبالچه می‌گویند.

درست مانند مگس‌ها و پاریال، قطعات مختلف بدن ما دارای نشانی‌های متفاوت فعالیت ژنی هستند. مثلاً یک ترکیب از ژن‌های مشابه بای‌توراکس، ناحیه‌ی گردنی ما را مشخص می‌کند و یک ترکیب دیگر، آن ناحیه‌ی سینه‌ای را مشخص می‌نماید. به‌همین ترتیب مرز بین نواحی سینه‌ای و کمری و بین مهره‌های کمری و خاجی هر کدام ژن‌های فعال متفاوتی در درون خود دارد.

وقتی که یک نشانی ژنتیکی به نشانی دیگری تبدیل شود، چه اتفاقی می‌افتد؟ ساختن موجودات جهش‌یافته در موش‌ها خیلی سخت‌تر از مگس یا پاریال است. ممکن است سال‌ها طول بکشد، به‌خصوص از آن جهت که مدت هر نسل طولانی‌تر است و ژن‌های بیشتری باید جهش داده شود. ولی نتایج آن ارزش انتظارکشیدن را دارد. مثلاً وضعیت مربوط به مهره‌های کمری و خاجی را در نظر بگیرید. ناحیه‌ای که تبدیل به مهره‌های کمری می‌شود حاوی فعالیت ژنی به نام Hox10 است. به‌دنبال آن ناحیه‌ی خاجی قرار گرفته است، که نشانی ژنتیکی آن شامل دو ژن Hox10و Hox11 است. در یک موجود جهش‌یافته که ژن‌های Hox11 او حذف شده است، قطعه‌هایی که به‌طور طبیعی تبدیل به استخوان خاجی می‌شوند نشانی ژنتیکی ناحیه‌ی کمری را دارند. چه اتفاقی برای قطعه‌های بدنی می‌افتد؟ نتیجه‌ی نهایی آن موشی است که در آن تمام استخوان خاجی تبدیل به مهره‌های کمری شده است.

(تغییرات فعالیت ژن Hox می‌تواند مهره‌های خاجی را به‌طور پیش‌بینی‌پذیری به مهره‌های کمری تبدیل کند.)

آزمایش‌های بیشتر نشان می‌دهد که این الگو را با ژن‌های مختلف و در بخش‌های دیگر بدن نیز می‌توان تکرار کرد. مهره‌های سینه‌ای حامل دنده‌ها هستند. از طریق حذف‌کردن ژن‌ها، می‌توان کاری کرد که تمام انتهای عقبی ستون فقرات، نشانی ژنتیکی مهره‌های سینه‌ای را دارا باشد. نتیجه‌ی آن موش‌هایی هستند که دنده‌های آن‌ها تا خود دم امتداد دارند. همان‌گونه که پاتل بر روی پاریال انجام داد، تغییردادن ژن‌ها باعث تغییر قطعات بدن و اعضای تکوین‌یافته در درون آن‌ها می‌شود.

شاید کسی محصولات این آزمایش‌ها را هیولا بنامد، ولی این به‌معنای غفلت‌کردن از این واقعیت است که آن‌ها چقدر زیبا سازوکارهای تنوع حیات را آشکار می‌کنند. یک مشاهده‌ی قرن نوزدهمی درباره‌ی حیات، یک کشف در اتاق مگس و زیست‌شناسی ژنومی دوران مدرن، بر روی هم زیبایی نهفته در بدن جانوران را بر ملا می‌کنند. معماری ژنتیکی به‌کاررفته در ساخت بدن مگس‌ها، موش‌ها و آدم‌ها نشان می‌دهد که همه‌ی ما تغییراتی از یک مضمون واحد هستیم. شاخه‌های گوناگون درخت زندگی از یک جعبه‌ابزار واحد بیرون آمده‌اند.

📓 دگرگونی‌های بزرگ: رمزگشایی چهار میلیارد سال حیات، از فسیل‌های باستانی
✍🏿 نیل شوبین
🔛 قاسم کیانی‌مقدم

@Chekide_ha

موسیقی برای ژن‌های ما

استیو جابز زمانی گفته بود: «از پیکاسو نقل شده که -’هنرمندان خوب، کپی می‌کنند؛ اما هنرمندان خیلی خوب سرقت می‌کنند ‘- و ما هم [در اپل] از دزدیدن ایده‌های خوب هیچ خجالت نمی‌کشیم.» آنچه در مورد هنر و فناوری صحیح است، برای ژن‌ها نیز مصداق دارد. چرا چیزی را از صفر بسازید، وقتی که می‌توانید آن را کپی کنید یا حتی بدزدید؟

چندین دهه قبل از آنکه جابز این کلمات را بر زبان راند، یک پژوهشگر کم‌حرف که اکثراً تنها کار می‌کرد، همین فلسفه را در ژنتیک به‌کار می‌گرفت. سوسومو اونو (۲۰۰۰-۱۹۲۸)، در شهر هوپ در کالیفرنیا سرگرمی‌اش این بود که ساختمان پروتئین‌ها را به تصنیف‌های کنسرت برای ویولن و پیانو ترجمه می‌کرد. او که می‌دانست پروتئین‌ها از رشته‌های اسیدآمینه تشکیل شده‌اند، به‌جای هر مولکول یک نت متفاوت قرار می‌داد. این موسیقی برای او تأثیری عمیق و حتی عرفانی داشت. موسیقی ساخته‌شده از یک پروتئین ایجادکننده‌ی سرطان بدخیم برای او مانند سونات مارش عزای شوپن بود. تصنیف حاصل از توالی پروتئینی که در بدن به هضم قندها کمک می‌کرد، در گوش او مثل لالایی بود. آنچه اونو در ژن‌ها و پروتئین‌ها می‌یافت، تنها نوحه و نغمه نبود -او در آن نگاهی نو به نوآوری زیستی می‌دید.

اونو تحت لوای وزیر آموزش و پرورش نیابت سلطنت ژاپن در کره تحصیل کرده بود و بسیار خوش‌اقبال بود که از سنین خیلی پایین با فرصت‌های تحصیلی و چالش‌های فکری زیادی روبه‌رو شده بود. به‌قول خودش، کارهای تمام عمرش برخاسته از عشق و علاقه‌ی او به اسب‌ها در دوران کودکی بود. او که آخر هفته‌ها را به اسب‌سواری می‌گذراند، به این نتیجه رسیده بود که اگر اسبی خوب نباشد، کار زیادی از دست شما برنمی‌آید. از نظر اونو، کلید شناخت اسب‌ها در فهمیدن ژن‌هایی بود که سبب می‌شود اسب سریع‌تر یا کندتر، قوی‌تر یا ضعیف‌تر و بزرگ‌تر یا کوچک‌تر باشد. او که در ژاپن و نیز در دانشگاه کالیفرنیا در لس‌آنجلس ژنتیک خوانده بود، با کارهای مورگان و بریجز آشنا بود، و وقت زیادی را صرف مطالعه‌ی کروموزوم‌ها کرد تا الگوهایی بیابد که شباهت‌ها و تفاوت‌های میان جانداران را توضیح دهد... بیشتر بخوانید

📓 دگرگونی‌های بزرگ: رمزگشایی چهار میلیارد سال حیات، از فسیل‌های باستانی
✍🏿 نیل شوبین
🔛 قاسم کیانی‌مقدم

@Chekide_ha

کپی‌ها در همه‌جا

ژنوم در هر سطحی شبیه یک تصنیف موسیقی است که در آن فرازهای موسیقایی یکسانی به طرق مختلف تکرار می‌شوند تا آهنگ‌های کاملاً متفاوتی را بسازند. درواقع اگر طبیعت یک آهنگساز می‌بود یکی از بزرگ‌ترین ناقضان قانون کپی‌رایت در تاریخ به‌شمار می‌رفت. همه‌چیز از قطعات DNA گرفته تا کل ژن‌ها و پروتئین‌ها نسخه‌ی تغییریافته‌ای از یک چیز دیگر است. مشاهده‌ی تکرار در ژنوم مانند به‌چشم‌گذاشتن یک عینک جدید است: تمام دنيا متفاوت به‌نظر می‌رسد، وقتی که موارد تکرار را در ژنوم می‌بینید، آن را همه‌جا شاهد خواهید بود. مواد ژنتیکی جدید مانند کپی‌هایی از مواد قدیمی به‌نظر می‌رسد که برای مصارف جدید به‌کار برده شده است. قدرت خلاقانه‌ی تکامل، بیشتر مانند یک کپی‌کار است که به‌مدت میلیاردها سال مشغول تکرارکردن و تغییردادن DNA، پروتئین‌ها، و حتی نقشه‌های باستانی برای ساخت اعضای جدید است.

نخستین افرادی که به توالی‌های پروتئینی نگاه کردند، از جمله زوکر کاندل و پاولینگ، فوراً با مشکل تکرارها روبه‌رو شدند، مثلاً هموگلوبین، پروتئینی که اکسیژن را در خون حمل می‌کند، اشکال مختلفی دارد که هر کدام مربوط به دوره‌ی خاصی از عمر است. نیاز یک جنین با یک فرد بالغ متفاوت است. در درون رحم، اکسیژن از گردش خون مادر حاصل میشود ولی در بالغین اکسیژن از ششها کسب می‌شود. این مراحل مختلف عمر، هر کدام هموگلوبین متفاوتی دارند که کپی‌هایی از یکدیگر هستند... بیشتر بخوانید

📓 دگرگونی‌های بزرگ: رمزگشایی چهار میلیارد سال حیات، از فسیل‌های باستانی
✍🏿 نیل شوبین
🔛 قاسم کیانی‌مقدم

@Chekide_ha

مغزهای بزرگ

یکی از ویژگی‌های شاخص ما انسان‌ها، داشتن مغزی بزرگ در مقایسه با خویشاوندان نخستی ما است. بدیهی است که فهمیدن مبنای ژنتیکی خاستگاه آن می‌تواند برای ما مشخص کند که فکرکردن، حرف‌زدن، و بسیاری از توانایی‌های منحصربه‌فرد ما چگونه ایجاد شده است. بر اساس سوابق فسیلی، حجم مغز ما در مقایسه با نیاکان استرالوپیتکوس‌مان در سه میلیون سال قبل، تقریباً سه برابر شده است. نواحی خاصی از مغز بزرگ‌تر شده است، خصوصاً ناحیه‌ی اصطلاحاً قشری پیشامغز، که با تفکر، برنامه‌ریزی و یادگیری در ارتباط است.

سوابق فسیلی نشان می‌دهد که بزرگ‌شدن مغز با تغییرات دیگری مرتبط بود، به‌ویژه این‌که ابزارهایی که نیاکان ما می‌ساختند و استفاده می‌کردند، پیچیده‌تر شد. اکنون فناوری ژنومی وارد صحنه شده و راه را برای حل معمای جدیدی باز کرده است: فهمیدن ژن‌هایی که ما را انسان می‌کنند.

یک رویکرد می‌تواند این باشد که ژنوم انسان و شمپانزه را با هم مقایسه کنیم. درنهایت به لیستی از ژن‌ها می‌رسیم که انسان‌ها دارند و شمپانزه‌ها ندارند. البته چنین لیستی می‌تواند آموزنده باشد، ولی مشخص نمی‌کند که کدام ژن‌ها برای خاستگاه مغز انسان اهمیت دارند. تفاوت‌ها می‌تواند در ارتباط با هر خصوصیتی باشد که انسان را از نخستیان دیگر جدا می‌کند، یا حتی ممکن است با هیچ خصوصیتی ارتباط نداشته باشد.

یک راه دیگر برای حل این مسئله، راهی است که انگار از داستان‌های علمی-تخیلی گرفته شده است: رشددادن مغز در آزمایشگاه. حتی نام آن هم طنين خاصی دارد: اندام‌واره. منظور این است که سلول‌های مغزی را از یک جانور در حال تکوین بگیرید، آن‌ها را در یک پتری دیش قرار دهید و ببینید که تحت چه شرایطی ساختمان‌های مغزی تشکیل می‌شوند. مطالعه‌ی بافت‌ها در ظرف آزمایشگاهی خیلی آسان‌تر از رویان است، به‌ویژه در پستانداران، که اکثر تحولات در درون رحم رخ می‌دهد.

تیمی در کالیفرنیا اندام‌واره‌های مغزی انسان‌ها و میمون‌های رزوس را مقایسه کردند و تفاوت‌های آن‌ها را مشخص کردند. در پتری دیش، نمونه‌ای از ناحیه‌ی قشری که مختص انسان است در اندام‌واره‌ی انسانی تشکیل شد، ولی در اندام‌واره‌ی میمون تشکیل نشد. محققان ژن‌های فعال‌شده در زمان تشکیل این بافت را بررسی کردند. یک ژن بود که در تمام سلول‌های انسانی فعال بود اما در بافت میمون موجود نبود. نام این ژن تا حدودی دشوار است، NOTCH2NL ولی با داستان در ارتباط است... بیشتر بخوانید

📓 دگرگونی‌های بزرگ: رمزگشایی چهار میلیارد سال حیات، از فسیل‌های باستانی
✍🏿 نیل شوبین
🔛 قاسم کیانی‌مقدم

@Chekide_ha

وقتی که کپی‌کاری به بیراهه می‌رود

روى بريتن ذاتاً اهل علم بود. او که در سال ۱۹۱۲ به‌دنیا آمد و پدر و مادرش هر کدام در رشته‌ی علمی متفاوتی بودند، وارد رشته‌ی فیزیک شد و نهایتاً در طول جنگ جهانی دوم پستی در پروژه‌ی منهتن به‌دست آورد. هر سال که می‌گذشت، صلح‌طلبی او افزوده می‌شد و مشتاق آن بود که شغل دیگری پیدا کند. بالاخره کار دیگری پیدا کرد و در یک آزمایشگاه ژئوفیزیک در واشنگتن دی‌سی مشغول کار شد. پس از کشف ساختمان DNA در سال ۱۹۵۳ بریتن که همواره در پی ماجراجویی‌های فکری جدید بود، در یک دوره‌ی آموزشی کوتاه درباره‌ی ویروس‌ها در آزمایشگاه کلد اسپرینگ هاربور در نیویورک شرکت کرد. سپس با تکیه بر این دانش، از آنجا که DNA را جبهه‌ی جدیدی برای علم می‌دید، شروع به کار بر روی ساختار آن کرد.

یکی از مسایلی که ذهن بریتن را به خود مشغول می‌کرد، فهمیدن این بود که چه تعداد ژن در ژنوم هستند و سازماندهی آن‌ها چگونه است. در آن زمان هنوز امکان توالی‌یابی ژنوم وجود نداشت و سازماندهی آن عمدتاً ناشناخته بود. با توجه به عدم امکان توالی‌یابی ژن، بریتن هم مانند اونو که قبل از او کار کرده بود، مجبور بود ترفندهای آزمایشی هوشمندانه‌ای را به‌کار گیرد.

بریتن، به پیروی از اونو حدس می‌زد که ژنوم متشکل از بخش‌های مضاعف‌شده است. او آزمایشی هوشمندانه را طراحی کرد تا به‌طور تقریبی مشخص کند که چه میزان از ژنوم حاوی کپی‌های ژن‌ها است. او DNA را از سلول‌های یک جاندار خارج کرد، سپس آن را حرارت داد تا رشته‌ی DNA به هزاران قطعه‌ی کوچک‌تر شکسته شود. با تغییردادن شرایط، اجازه داد که رشته دوباره سر هم شود. ترفند کار اندازه‌گیری‌کردنِ سرعتِ سرهم‌شدنِ مجددِ بخش‌ها به‌صورت یک رشته است. فرض او این بود که بر اساس سرعت سرهم‌شدن DNA می‌توان فهمید که چه میزان عناصر تکراری در ژنوم وجود دارند. چرا؟ چون ترکیب شیمیایی مولکول DNA به‌گونه‌ای است که قطعه‌های مشابه یکدیگر را سریع‌تر پیدا می‌کنند. ژنومی که متشکل از قطعه‌های مشابه باشد، سریع‌تر از ژنومی که پاره‌های تکراری کمتری داشته باشد سرهم می‌شود.

بریتن نخستین محاسباتش را روی DNA یک گوساله و یک ماهی سالمون انجام داد و سپس مقایسه را به گونه‌های دیگر توسعه داد. با آن‌که از اول هم انتظار دیدن موارد زیاد تکرار ژن‌ها را داشت ولی نتایج آزمایش او را متحیر کرد. بر اساس برآورد او حدود ۴۰ درصد ژنوم گوساله، متشکل از توالی‌های تکراری بود. در ماهی سالمون این نسبت به حدود ۵۰ در صد می‌رسید. هم تعداد بالای تکرارها در هر ژنوم مایه‌ی حیرت بود، و هم گستردگی آن در میان گونه‌های مختلف. DNA تقریباً هر حیوانی که تجزیه می‌کرد و دوباره سرهم می‌نمود، دارای تعداد بسیار زیادی عناصر تکراری بود. او با استفاده از تکنیک‌های غیردقیقی که در آن زمان در دسترس بود، برآورد کرد که برخی از عناصر دارای بیش از یک میلیون کپی در ژنوم هستند.

با ظهور پروژه‌های ژنوم، اکنون ما می‌توانیم توالی‌های خاصی را که در ژنوم مضاعف شده‌اند ببینیم و تلاش‌های اولیه‌ی بریجز، اونو، و بریتن را با جزئيات بالاتری تکمیل کنیم. یک قطعه به‌نام ALU به‌طول حدود سیصد باز در تمام نخستیان دیده می‌شود. بالغ بر ۱۳ درصد ژنوم انسان متشکل از تکرارهای ALU است. یک قطعه‌ی کوتاه دیگر به نام LINE1، صدها هزار بار در ژنوم انسان تکرار شده و ۱۷ درصد آن را تشکیل می‌دهد. روی‌هم‌رفته بیش از دوسوم کل ژنوم ما متشکل از سلسله‌هایی از کپی‌های تکراری توالی‌ها است که هیچ کارکرد شناخته‌شده‌ای ندارند. مضاعف‌شدگی ژنوم در حد دیوانه‌وار انجام شده است.

روی بریتن حتی در دهه‌ی نودسالگی عمرش هم، همچنان مقالات علمی منتشر می‌کرد، تا آن‌که در سال ۲۰۱۲ بر اثر سرطان لوزالمعده درگذشت. یک سال قبل از مرگش، مقاله‌ای را با یافته‌هایی جدید در مجموعه‌ی مقالات فرهنگستان ملی علوم منتشر کرد که اگر اونو عنوان آن را می‌شنید، لبخند بر لب می‌آورد: «تقریباً تمام ژنوم انسان از طریق مضاعف‌شدگی پدید آمده است».

📓 دگرگونی‌های بزرگ: رمزگشایی چهار میلیارد سال حیات، از فسیل‌های باستانی
✍🏿 نیل شوبین
🔛 قاسم کیانی‌مقدم

@Chekide_ha

ژن‌های ذرت

زمانی که باربارا مک‌کلینتاک (۹۲-۱۹۰۲) زندگی حرفه‌ای خود را آغاز کرد، دوست داشت پا جای پای توماس هانت مورگان بگذارد و مبنای ژنتیک را درک کند. متأسفانه زمانی‌که مک‌کلینتاک وارد دانشگاه کورنل شد، زنان اجازه نداشتند برای تحصیلات عالی وارد رشته‌ی ژنتیک شوند، از این‌رو، او وارد رشته‌ی زراعت شد که به‌عنوان یک رشته‌ی زنانه تصویب شده بود. با تمام این احوال، خنده‌ی آخر نصیب مک‌کلینتاک شد. او سرانجام عضو تیمی شد که با مطالعه‌ی ژنتیک ذرت، به کشفیات بزرگی نایل گردیدند.

ذرت برای آزمایش‌های علمی مزیت واضحی بر مگس‌های مورگان داشت. یک خوشه‌ی ذرت می‌تواند بالغ بر هزارودویست دانه داشته باشد. مک‌کلینتاک می‌دانست که این‌ها برای مطالعه‌ی ژنتیک ایده‌آل هستند، چون هر دانه یک رویان جداگانه و یک فرد متمایز است. دفعه‌ی بعد که یک خوشه‌ی بلال می‌خورید، حواس‌تان باشد که دارید بیش از یک‌هزار موجود متمایز ژنتیکی را می‌خورید. برای مک‌کلینتاک هر خوشه‌ی ذرت مانند شیرخوارگاهی بود که می‌توانست در آن به مطالعه‌ی ژنتیک بپردازد. افزون بر این، ذرت واریته‌های متعددی دارد که دانه‌های آن‌ها به رنگ‌های مختلفی هستند، از سفید و آبی گرفته تا خالدار. با یک خوشه‌ی ذرت می‌توان آزمایش انجام داد و در آن هزاران مورد جداگانه را مورد پیگیری قرار داد، به‌این‌ترتیب آزمایش‌ها را می‌توان با سرعت زیاد، هزینه‌ی پایین و با داده‌های فراوان به‌انجام رساند.

مک‌کلینتاک کارش را درست مانند تیم مورگان آغاز کرد، یعنی تکنیک‌هایی را برای مصورسازی کروموزوم‌ها ابداع کرد. او رنگ‌های مختلفی را به ذرت اضافه کرد، و توانست نقشه ‌ی نواحی آن را با جزئیات بالا، به‌صورت نوارهای تیره و روشن تهیه کند. بعد شانس به او رو کرد. ناحیه‌ای از کروموزوم ذرت را پیدا کرد که کروموزوم در آنجا به آسانی شکسته می‌شد، گویی که نوعی نقص ساختاری در آن نقطه‌ی خاص وجود داشت. او روی این منطقه تمرکز کرد و آن را با جزئیات بالا در دانه‌های مختلف ذرت نقشه‌برداری کرد. با کمال تعجب مشاهده کرد که این نقطه‌ی شکست به نقاط مختلف ژنوم جهش می‌کند. همین کشف واحد یکی از بزرگ‌ترین ایده‌ها در تاریخ ژنتیک بود: ژنوم ایستا نیست -ژن‌ها می‌توانند از محلی به محل دیگر بپرند.

مک‌کلینتاک در اینجا متوقف نشد. او که محققی دقیق و جدی بود، از اعلام عمومی این کشف خودداری کرد تا آن‌که پیامدهای آن را بفهمد. از خودش پرسید آیا این ژن‌های پرش‌کننده اثری بر روی خود دانه‌های ذرت دارند؟ آیا ممکن است که ژن پرش‌کننده در محل ژن دیگری فرود بیاید؟ بیشتر بخوانید

📓 دگرگونی‌های بزرگ: رمزگشایی چهار میلیارد سال حیات، از فسیل‌های باستانی
✍🏿 نیل شوبین
🔛 قاسم کیانی‌مقدم

@Chekide_ha

آبستن معنا

پیشرفت در زیست‌شناسی، هم به مطرح‌کردن پرسش مناسب مربوط می‌شود و هم به یافتن سیستم تجربی مناسبی برای کاوش‌کردن آن. توماس هانت مورگان در مگس‌ها، سرنخ‌هایی از ژنتیک پیدا می‌کرد، باربارا مک‌کلینتاک نحوه‌ی عملکرد ژن‌ها در ذرت را فهمید. وینی لینچ در سلول‌های استرومایی دسیدوال (بستره‌ی آستر ریزان) به‌دنبال سرنخ‌هایی از انقلاب‌های بزرگ در تاریخ حیات می‌گردد.

وقتی لینچ درباره‌ی سلول‌های استرومایی دسیدوال صحبت می‌کند، چشم‌هایش برق می‌زند. اولین بار که در این مورد با او به گفت‌وگو نشستم، گفت که «این‌ها از زیباترین سلول‌های بدن» هستند. البته قبول دارم که کمی اغراق‌آمیز به‌نظر می‌رسد ولی وقتی که آن‌ها را زیر میکروسکوپ دیدم، با او هم‌نوا شدم. اکثر سلول‌ها در بزرگنمایی بالا شبیه نقطه‌های کوچک معمولی به‌نظر می‌رسند، ولی این‌ها نه. با بدنه‌ی قرمز بزرگ و بافت هم‌بندی غنی در وسط آن‌ها می‌توان گفت که این سلول‌ها بسیار شاداب هستند... بیشتر بخوانید

📓 دگرگونی‌های بزرگ: رمزگشایی چهار میلیارد سال حیات، از فسیل‌های باستانی
✍🏿 نیل شوبین
🔛 قاسم کیانی‌مقدم

@Chekide_ha

خاطرات زامبی‌وار

شپرد در سال آخر کالج دنبال موضوعی برای مقاله در درس زیست‌شناسی عصبی می‌گشت، که به مقاله‌ای درباره‌ی ژنی به نام Arc برخورد که ظاهراً در ایجاد خاطرات دخالت داشت. در موش‌ها Arc زمانی که حیوان یاد می‌گیرد فعال می‌شود. به‌علاوه، در مغز در فضاهای بین سلول‌های عصبی مختلف فعال است. به‌نظر می‌رسید Arc ژن مهمی در ارتباط با حافظه باشد.

چند سال بعد از تکلیف شپرد در دوره‌ی کالج، فناوری تا حدی پیشرفت کرده بود که پژوهشگران می‌توانستند موش‌هایی بسازند که فاقد ژن Arc هستند. این موش‌ها زنده می‌ماندند ولی چند نقص داشتند. وقتی که درون یک ماز قرار می‌گرفتند که در وسط آن یک پنیر بود، می‌توانستند ماز را حل کنند، ولی روز بعد نمی‌توانستند ساختار آن را به‌یاد آورند. این کاری است که موش‌های دارای حافظه‌ی طبیعی غالباً می‌توانند انجام دهند. در آزمایش‌های متعدد، مشخص شد که موش‌ها نقصی اختصاصی در ایجاد حافظه دارند. در انسان‌ها مشخص شده است که جهش‌های Arc با انواع مختلفی از اختلالات تحلیل برنده‌ی عصبی، از آلزایمر تا شیزوفرنی، همراه هستند.

تمام جانوران خشکی‌زی دارای ژن Arc هستند؛ ماهی‌ها این ژن را ندارند. معنای این مطلب آن است که حدود ۳۷۵ میلیون سال قبل، ویروسی وارد ژنوم نیای مشترک تمام جانوران ساکن خشکی شده است. من حدس می‌زنم که نخستین حیوانی که این عفونت را گرفته از خویشاوندان نزدیک تیکتالیک بوده است. زمانی که ویروس به میزبان ملحق شد، توانایی ساختن یک پروتئین ویژه از نوع Arc را نیز به آن داد. این پروتئین در حالت عادی به ویروس امکان می‌دهد که از سلولی به سلول دیگر برود و گسترش پیدا کند ولی در این مورد به دلیل مکان خاصی که در ژنوم ماهی وارد شده بود، سبب شده که آن پروتئین در مغز و تقویت حافظه فعال شود. افرادی که واجد این ویروس بودند، نوعی موهبت زیست‌شناختی دریافت کرده بودند. یعنی این ویروس هک و خنثی شده بود و برای کارکرد جدیدی در مغز اهلی شده بود. توانایی ما برای خواندن نوشتن و به‌یادآوردن لحظات زندگی، نتیجه‌ی یک عفونت ویروسی باستانی است که در زمانی که ماهی‌ها نخستین قدم‌ها را بر روی خشکی برداشتند اتفاق افتاده است... بیشتر بخوانید

📓 دگرگونی‌های بزرگ: رمزگشایی چهار میلیارد سال حیات، از فسیل‌های باستانی
✍🏿 نیل شوبین
🔛 قاسم کیانی‌مقدم

@Chekide_ha

دنیا از نگاه سمندر

همان‌طور که از زمان دومریل دانسته‌ایم، سمندرها عموماً در یک محیط متولد می‌شوند، سپس بزرگ‌تر که می‌شوند به محیط جدیدی منتقل می‌شوند. بسیاری از گونه‌ها در آب از تخم بیرون می‌آیند، سپس دگردیسی می‌کنند و روی خشکی به زندگی خود ادامه می‌دهند. گذار به خشکی شامل تغییراتی کلی در نحوه‌ی زندگی‌کردن این جانوران خصوصاً چگونگی تغذیه‌ی آن‌ها است.

به‌طور کلی، صیادها دو گونه‌اند. اکثر آن‌ها دهان‌شان را به طرف طعمه می‌برند: شیر، یوزپلنگ، و تمساح در حالی‌که طعمه را تعقیب می‌کنند، دهان‌شان را می‌بندند یا گاز می‌زنند و یا هم اینکه بی‌صدا منتظر می‌مانند تا طعمه از کنار آن‌ها عبور کند. گروه دوم صیادان به روش معکوس غذا را به‌دست می‌آورند، یعنی طعمه را به طرف دهان‌شان می‌آورند. سمندرهای بالغ به این دسته تعلق دارند.

زمانی‌که سمندرها درون آب هستند، حشرات و بندپایان ریز را از طریق مکش به درون دهان‌شان می‌کشند. استخوان‌های ریزی در قاعده‌ی گلو و چند استخوان دیگر در بالای جمجمه حفره‌ی دهان را متسع می‌کنند و خلائی ایجاد می‌کنند که آب و صید را به درون می‌کشد. گرچه این راهبرد برای دوزیستان در داخل آب خوب عمل می‌کند ولی به درد خشکی نمی‌خورد. جانوران خشکی باید خلائی در حد قدرت موتور جت و بزرگ‌تر از تمام بدن خود داشته باشند تا بتوانند مکشی ایجاد کنند که صید سنگین را از هوا به درون دهان آن‌ها بکشد.

سمندرها برای این‌که طعمه را در خشکی به درون دهان خود بیاورند، از ترفندهای زیادی استفاده می‌کنند. برخی از گونه‌ها زبان‌شان را به خارج از بدن پرتاب می‌کنند، حشرات را می‌گیرند و آن‌ها را به درون می‌کشند. آن‌ها زبان‌شان را تقریباً به‌اندازه‌ی نصف بدن‌شان دراز می‌کنند. حشرات به بالشتک چسبناک می‌چسبند، و بعد حشرات را به درون دهان می‌آورند. دو نوع ویژگی به سمندرها امکان می‌دهد که این کار مهم را انجام دهند: سازوکارهایی که زبان را پرتاب می‌کنند و سازوکارهایی که آن را برمی‌گردانند. این زبان ویژه از خارق‌العاده‌ترین اختراعات طبیعت است و گرچه شاید خیلی غیرعادی به‌نظر برسد، ولی حقایق غافلگیرکننده‌ای را درباره‌ی حیات بر روی زمین آشکار می‌کند. از آنجا که زیبایی و اهمیت این سیستم تنها با شناخت جزئیات آناتومیک آن هویدا می‌شود، لازم است که کمی در کالبدشناسی سمندرها تعمق کنیم... بیشتر بخوانید

📓 دگرگونی‌های بزرگ: رمزگشایی چهار میلیارد سال حیات، از فسیل‌های باستانی
✍🏿 نیل شوبین
🔛 قاسم کیانی‌مقدم

@Chekide_ha

به‌هم‌ریختگی، خود پیام است

دانشمندان هم مثل اکثر آدم‌ها از شلوغی بدشان می‌آید. ما دانشمندان عاشق نمودارهایی هستیم که نقطه‌های آن‌ها درست روی یک خط یا منحنی واقع شوند. آزمایش‌هایی را دوست داریم که نتیجه‌ی قطعی داشته باشند. مشاهداتی از نظر ما ایده‌آل هستند که تمیز و مرتب باشند و به‌طور یکنواخت از یک پیش‌بینی پیروی کنند، ما عاشق سیگنال هستیم و از نویز متنفریم.

مطالعات مربوط به درخت حیات نیز تفاوتی ندارد. ساختن شجره‌نامه‌ی حیات تا حدودی شبیه تعبیه‌کردن کلیدی برای شناسایی گونه‌ها در طبیعت است. ما به‌دنبال ویژگی‌های یکتایی می‌گردیم که جانوران در آن اشتراک دارند. هرچه یک گونه ویژگی‌های یکتای بیشتری داشته باشد، تشخیص‌دادن آن گونه‌های دیگر آسان‌تر است، مثلاً هر کسی می‌تواند فرق بین مرغ دریایی و جغد را تشخیص دهد. هر کدام ویژگی‌هایی دارد که می‌تواند مشخصه‌ی آن باشد، مثلاً صورت گرد جغد یا منقار و رنگ پرهای مرغ دریایی. آنچه باعث هماهنگی می‌شود ویژگی‌های مختلفی از کالبدشناسی تا DNA است که بین گروه‌های مختلف موجودات مشترک است. مثلاً آدم‌ها خصوصیات مشترکی دارند که در نخستیان دیگر دیده نمی‌شود، نخستیان ویژگی‌هایی دارند که در پستانداران دیگر دیده نمی‌شود. پستانداران ویژگی‌هایی دارند که در اکثر خزندگان دیده نمی‌شود و الی آخر.

ری لنکستر مسئله‌ای از نوع مرغ و تخم‌مرغ را آشکار کرد: چگونه می‌توانیم شباهت‌هایی که به‌طور مستقل تکامل یافته‌اند، یعنی چندگانه‌ها، را از شباهت‌هایی که منعکس‌کننده‌ی تبارشناسی حقیقی هستند، تشخیص دهیم؟ اگر زبان سمندرها، با آن‌همه جزئیات ظریفی که دارد، می‌تواند چند بار به‌طور مستقل ایجاد شود، اصلاً چگونه می‌توانیم مطمئن باشیم که داشتن یک صفت مدرکی بر وجود رابطه است؟ واقعیت آن است که در سمندرها زبان تنها بخشی از داستان است، چندگانه‌ها در اعضای بسیار زیادی مشاهده می‌شوند... بیشتر بخوانید

📓 دگرگونی‌های بزرگ: رمزگشایی چهار میلیارد سال حیات، از فسیل‌های باستانی
✍🏿 نیل شوبین
🔛 قاسم کیانی‌مقدم

@Chekide_ha