تاریخچه علم ژنتیک

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: تاریخچه علم ژنتیک

سال.ها پیش از آن که دانشمندان سعی کنند تا با استفاده از قوانین فیزیکی و شیمیایی علت پدیده های زیست شناختی را نیز تبیین کنند، زیست شناسان با مشاهده.ی گیاهان و جانوران، قلمرو دانش خود را گسترش می.دادند. در واقع، تحقیقات دو تن از پیشگامان این علم وجود نوعی دستور یا کد وراثتی را بر همگان اثبات کرده بود.

چارلز داروین (Charles Darwin) در سال 1859 نظریه تکامل خود را مطرح کرده بود و گرگور مندل (Gregor Mendel) نیز در سال 1865 موفق شده بود قوانین اساسی وراثت را کشف کند؛ اما هیچ یک از آن.ها نتوانستند دریابند که چه عاملی باعث کنترل و هدایت سیستم های مورد مطالعه.ی آن.ها می.شود. تنها چیزی که آشکار بود این بود که عامل هدایت کننده جایی در درون گیاهان و حیوانات پنهان بود. تا اینکه کشف ارزشمند دانشمند سویسی فردریش میشر (Friedrich Mischer) راه را برای ادامه.ی تحقیقات گشود. او در سال 1869 در بیمارستانی در آلمان، ماده ای را از محل عفونت که غنی از گلبول های سفید بود، استخراج کرد. میشر این ماده را " نوکلئین " (nuclein) نامید. وی با کمال تعجب متوجه شد که منشاء این ماده فقط می.تواند از کروموزوم.ها باشد. بنابراین به حمایت از " نظریه وراثت شیمیایی " پرداخت و اعلام نمود که اطلاعات بیولوژیکی به صورت ترکیبات شیمیایی در سلولها ذخیره می.شود و از نسلی به نسل بعد منتقل می.گردد. با اینکه میشر در دورانی زندگی می.کرد که اصول علم پزشکی - پس از چند هزار سال رکود - در حال دگرگونی اساسی بود، اما عده.ی بسیار کمی از دانشمندان توانایی و پذیرش این اکتشاف مهم او را داشتند.

در قرن بعد، توماس مورگان (Thomas H.Morgan) زیست شناس آمریکایی، شروع به تحقیق و مطالعه در این مورد نمود. او دریافت که ژن.ها بر روی محل های خاصی از کروموزم.ها واقع شده اند و نتیجه گیری کرد که همین ژن.ها عامل انتقال وراثتی مندل و نیز کلید اصلی تکامل داروینی هستند. نقشه ای که مورگان از ژن های موجود بر روی کروموزم.ها رسم کرد، سؤالات جدید بسیاری را مطرح نمود. ساختار پایه و خواص شیمیایی ژن.ها هم چنان نامشخص بود. نحوه عمل آن.ها نیز هنوز به طور واضح مشخص نشده بود. هیچ کس نمی دانست که تکثیر یا نسخه برداری از ژن.ها در سلول چگونه صورت می.گیرد. منشاء بیماری های وراثتی و نقش جهش در این میان چه بود؟ و ... . اما اساسی ترین پرسش در این میان این بود که: ژن.ها چگونه اطلاعات وراثتی را شامل می.شوند و چه طور آن.ها را منتقل می.کنند؟ و چگونه می.توانند رشد کلیه سیستم.های زنده را هدایت نمایند؟

این بار مردی از انگلستان معما را حل نمود. در سال 1928، آزمایش های فرد گریفیث (Fred Griffith) بر روی باکتری های مولد ذات الریه به کشفی حیرت انگیز منجر شد. او دو نوع باکتری مختلف را شناسایی کرد. نوع اول که گریفیث آنها را " نوع S " نامید، دارای یک کپسول پلی ساکاریدی در اطراف خود بودند. نوع دوم یا " نوع R " فاقد این کپسول بود. " نوع S " بیماری زا بود، در حالی که " نوع R " خطری در پی نداشت. در واقع، کپسول موجود در اطراف باکتری نوع S باعث مقاومت آن در برابر دستگاه ایمنی بدن می.شد.

گریفیث سپس مخلوطی از باکتری های S - که با حرارت کشته شده بودند - و باکتری های R تهیه کرد و اثر آن را بر روی موش.ها بررسی نمود. با اینکه انتظار می.رفت که این مخلوط اثر زیان باری نداشته باشد، مشاهده شد که تمامی موش.ها به بیماری مبتلا شده و مردند. جالب اینکه در اجساد موش.ها باکتری های S زنده یافته شد. گریفیث نتیجه گرفت که نوعی انتقال بین دو نوع باکتری صورت گرفته است که سبب شده باکتری های نوع R دچار تغییرات ژنتیکی شوند. امروزه ما این پدیده را " ترانسفورماسیون " می.نامیم.

متأسفانه تحقیقات گریفیث نیز با استقبال معاصران او مواجه نشد و او نتوانست آن.ها را قانع کند، تا اینکه سرانجام در سال 1941 در یک بمباران هوایی در لندن درگذشت. پنجاه سال بعد، اسوالد اوری (Oswald Avery) در یک موسسه.ی تحقیقات طبی در نیویورک آزمایش.های گریفیث را تکرار کرد. اوری و همکارانش مکلئود ( Colin Macleod ) و مک کارتی ( Mc Carty ) به دنبال یافتن عامل ترانسفورماسیون بودند. آنها نشان دادند که اگر مخلوطی از باکتری های S - که با حرارت کشته شده بودند - و باکتری های R و پروتئازها ( آنزیم های تجریه کننده پروتئین.ها ) تهیه کنیم، باز هم ترانسفورماسیون رخ می.دهد؛ اما اگر به جای پروتئاز، از دی . ان . آز ( آنزیم تجریه کننده DNA ) استفاده کنیم، دیگر شاهد ترانسفورماسیون نخواهیم بود. و این گونه اثبات شد که عامل اصلی ترانسفورماسیون مولکولهای DNA هستند.

با این حال هنوز هم قبول این حقیقت برای جامعه.ی علمی آن زمان دشوار می.نمود. بسیاری از دانشمندان می.پنداشتند که مولکول DNA بسیار ساده تر از آن است که قادر به ذخیره و انتقال حجم عظیم اطلاعات بیولوژیک بدن جاندار باشد. سال.ها بود که باور عمومی این بود که پروتئین.ها عامل اصلی این فرآیند هستند، چرا که آن.ها از بیست نوع اسید آمینه تشکیل می.شوند و این به معنای آن است که می.توانند اطلاعات زیادی را به صورت کد در ساختار خود ذخیره سازند. به همین دلیل نتایج کار اوری مورد تردید قرار گرفت و عده ای می.پنداشتند که DNA مورد آزمایش اوری احتمالا با نوعی ناخالصی پروتئینی که عامل اصلی انتقال اطلاعات بیولوژیک بوده ، آلوده شده است. در سال 1952 گروه دیگری از دانشمندان آزمایش اوری را با DNA کاملاً عاری از مواد پروتئینی تکرار کردند. این آزمایش آخرین تردیدها را نیز برطرف کرد و ثابت شد که این DNA است که حامل اصلی ژن.ها و اطلاعات بیولوژیک می.باشد. پس از آن، تلاش همگانی برای کشف ساختار DNA آغاز شد و این گونه بود که دانش زیست شناسی وارد دوران نوینی گردید.
منبع: تبیان