في إنجاز هام.. العلماء يقيسون كتلة الكروموسوم البشري لأول مرة!

تمكّن علماء، لأول مرة، من قياس كتلة الكروموسوم البشري بدقة باستخدام مصدر قوي للأشعة السينية في منشأة العلوم السنكروترونية الوطنية في المملكة المتحدة، “مصدر ضوء الماس”.

ويقترح العلماء أن الكتل أعلى بكثير من المتوقع – حوالي 20 مرة أعلى من الحمض النووي الموجود فيها – ما يعكس على الأرجح الكتلة الإضافية لعناصر أخرى غير معروفة داخل الكروموسومات، لم نكتشفها بعد.

وقال عالم الفيزياء الحيوية، إيان روبنسون، من جامعة كوليدج لندن: “كتلة الحمض النووي نعرفها من مشروع الجينوم البشري، لكن هذه هي المرة الأولى التي نتمكن فيها من قياس كتل الكروموسومات التي تتضمن هذا الحمض النووي بدقة. ويشير قياسنا إلى أن 46 كروموسوما في كل خلية من خلايانا تزن 242 بيكوغراما (تريليون غرام). وهذا أثقل مما نتوقعه، وإذا تكرر، فإنه يشير إلى كتلة زائدة غير مبررة في الكروموسومات”.

وتأتي الكروموسومات عبارة عن حزم صغيرة تشبه الخيوط من الحمض النووي، يمكن العثور عليها في نوى خلايا الكائنات الحية. ويحتوي كل كروموسوم على جزيء واحد من الحمض النووي، والذي بدوره يحتوي على التعليمات الجينية لتطور وحياة هذا الكائن الحي.

ويمتلك البشر 23 زوجا من الكروموسومات، تمثل 22 زوجا من الكروموسومات المرقمة (غير الجنسية)، وزوجا واحدا من الكروموسومات الجنسية.

وتحافظ الكروموسومات على الحمض النووي بالداخل من الانهيار، ما يساعد على الحفاظ على بنيته أثناء عملية تكاثر الخلايا.

واكتُشفت الكروموسومات لأول مرة في القرن التاسع عشر، ومنذ ذلك الوقت تعلم العلماء الكثير عن دورها في الحفاظ على عمل الكائنات الحية. ومع ذلك، هناك الكثير مما لم نفهمه بعد. وفي هذه الحالة، استخدم العلماء تقنية تسمى التصوير بالأشعة السينية الصلبة للتحقيق داخلها.

ويتضمن ذلك استخدام نوع من مسرع الجسيمات يسمى السنكروترون، لإنتاج حزمة قوية من الأشعة السينية. وعندما تمر هذه الأشعة السينية عبر الكروموسومات، فإن انحرافها يخلق نمط تداخل يمكن للعلماء استخدامه لإنشاء إعادة بناء ثلاثية الأبعاد عالية الدقة لهذا الكروموسوم.

وصوّر العلماء خلايا الدم البيضاء البشرية في الطور الفوقي (مرحلة في دورة الخلية حيث تتكاثف الكروموسومات)، وقبل انقسام الخلية مباشرة، عندما تكون الكروموسومات الـ 46 الموجودة داخل كل خلية جمعت بإحكام الحمض النووي بداخلها.

وباستخدام هذه التقنية، تمكنوا من تحديد عدد الإلكترونات، أو كثافة الإلكترون، في الكروموسوم. وفي الواقع، الكتلة المتبقية من الإلكترونات هي أحد الثوابت الفيزيائية الأساسية. لذلك، تمكّن فريق البحث من استخدام هذا لحساب كتلة الكروموسوم.

وليس من الواضح تماما ما الذي يمكن أن يكون مسؤولا عن الكتلة غير المتوقعة التي وجدها العلماء، ولكن الرؤى هنا يمكن أن يكون لها فوائد لا حصر لها للعلم، حيث تساعدنا في فهم أفضل لكيفية عمل أجسامنا ولماذا تسوء الأمور في بعض الأحيان.

وقالت عالمة الأحياء أرشانا بهارتيا، من جامعة كوليدج لندن: “قد يكون للفهم الأفضل للكروموسومات آثار مهمة على صحة الإنسان. ويتم إجراء قدر كبير من دراسة الكروموسومات في المختبرات الطبية لتشخيص السرطان من عينات المرضى. وبالتالي فإن أي تحسينات في قدراتنا على تصوّر الكروموسومات ستكون ذات قيمة عالية”.