حواسيب وبرمجيات خارقة في خلايا أجسامنا

* فداء ياسر الجندي

الجزيرة نت

ليس في هذا العنوان مبالغة، ولكنه حقيقة علمية توصل إليها العلم الحديث، بما لا يدع مجالاً للشك، وهي حقيقة جعلت بيل غيتس ملك الحواسيب والبرمجيات في العالم، ومالك أكبر شركة برمجيات عالمية هي شركة "مايكروسوفت"، يقول في وصف الأحماض النووية، وهي من مكونات الخلايا الحية: "إن الحمض النووي يشبه برنامجا حاسوبيا، ولكن تعقيده الشديد أكبر بكثير من أي برنامج كتبه البشر".

هل يعقل أن تكون هناك برامج حاسوبية في خلايانا الحية؟ نحن نعلم أن البرمجيات لها لغات خاصة، وتنفيذها يحتاج إلى وجود معلومات تقوم البرمجيات بمعالجتها لتحصل على نتائج، فهل يحدث كل ذلك في خلايانا الحية؟

نعم، وأكثر من ذلك، ففي داخل خلايانا الحية يحدث العجب العجاب، وما يقوله بيل غيتس غيض من فيض ونقطة في بحر، وحتى نأخذ فكرة عن تلك البرمجيات المذهلة التي تحدث عنها، علينا أن نعرف أين توجد الأحماض النووية؟ وكيف تتموضع فيها هذه البرمجيات؟ وما هي الوظائف التي تقوم بها الأحماض؟ وما هي وظائف هذه البرمجيات؟

وظائف البرمجيات

اكتشف العلماء -حتى الآن- أن المعلومات والبرمجيات الموجودة في هذا الحمض النووي العجيب تقوم بوظيفتين أساسيتين:

الأولى هي تخزين صفات الكائن الحي الذي يحملها، فمثلا، إن لون عيني الإنسان، وثخانة شعره، وسمك أظافره، وشكل أنفه، ومناعة جسمه، واستعداده لبعض الأمراض دون غيرها، ونبرة صوته، وبصمة عينه (...) وكل ما يتعلق به من صفات مكتوب بدقة خارقة داخل هذا الحمض النووي العجيب، بواسطة رموز خاصة تشبه المعلومات والبرمجيات الحاسوبية، ومن تلك الرموز يتكون ما يعرف بـ"الجينات الوراثية".

"اكتشف العلماء، حتى الآن، أن المعلومات والبرمجيات الموجودة في الحمض النووي العجيب تقوم بوظيفتين أساسيتين: تخزين صفات الكائن الحي، وتجزين المعلومات اللازمة لتصنيع البروتينات"

والثانية هي تخزين المعلومات اللازمة لتصنيع البروتينات، ثم تشغيل البرمجيات اللازمة لهذا التصنيع.

كيف يتم تخزين المعلومات الوراثية ونقلها للأجيال اللاحقة؟ وما أهمية البروتينات لجسم الإنسان؟ وما تركيبها؟ ولماذا تحتاج إلى برمجيات ومعلومات لتصنيعها؟ وكيف ساهم اكتشاف وظائف الحمض النووي في انحسار نظرية دارون؟

هذا ما سنجيب عنه في سلسلة من المقالات، نحاول من خلالها شرح هذه الأمور بلغة مبسطة، بعيدا عن المصطلحات العلمية المعقدة، بحيث يفهمها كل من يقرؤها حتى لو لم يكن من أهل الاختصاص.

أين يوجد الحمض النووي؟

الحمض النووي الذي يحتوي على هذه البرمجيات الخارقة، والمعروف باسمه العلمي "دي أن أي" (DNA) هو جزيء غاية في الصغر موجود في نواة كل الخلية الحية ولا يمكن رؤيته إلا بالمجاهر الإلكترونية، التي تكبر بملايين المرات.

ويحتوي جسم الإنسان على عشرة تريليونات من الخلايا، ويختلف حجم الخلايا حسب نوعها، ولكن معظم خلايا الجسم البشري يبلغ متوسط قطرها 10 ميكرونات، والميكرون هو جزء من ألف من المليمتر، أي أن قطر الخلية هو جزء بالمائة من المليمتر، ولكل خلية نواة داخلها ويبلغ قطر النواة في المتوسط ما بين 5 ميكرونات و7 ميكرونات، وداخل هذه النواة يوجد 46 كروموسوما، والكروموسوم هو جسيم هام جدا ومعقد، ويحتوي كل كروموسوم على جزيء حمض نووي (دي أن أي) بالإضافة إلى بروتينات وجزيئات أخرى.

شكل الحمض النووي وتركيبه

الحمض النووي هو على شكل ضفيرة من سلسلتين متوازيتين ملتفتين، وحلقات كل سلسلة هي وحدات متشابهة متراصة تسمى كل منها "نيوكلوتيد"، وهو مركب كيميائي يتألف بدوره من جزيء من السكر يسميه العلماء "السكر الريبوزي المنزوع الأوكسجين"، ومن هنا جاء مصطلح "دي أن أي".

ويرتبط جزيء السكر من أحد طرفيه بجزيء فوسفاتي، معظم ذراته من الفوسفات، ومن الطرف الآخر بجزيء يسمى "قاعدة نيتروجينية" مكوناته ذرات من الهيدروجين والكربون، وحتى يتم تشكيل الضفيرة والسلسلتين، يرتبط كل نيوكلوتيد طولياً بجاره في السلسلة نفسها بواسطة الجزيء الفوسفاتي، في حين يرتبط بنيوكلوتيد المقابل له في السلسلة الأخرى من الضفيرة بواسطة القاعدة النيتروجينية فتكون هذه القواعد بمثابة درجات سلم تصل كل رابطة بين نيوكلوتيد من السلسلة الأولى ومثله من الثانية، ثم تلتف السلسلتان لتشكلا الضفيرة المذكورة.

إن جزيء السكر والجزيء الفوسفاتي متطابقان تماما في جميع النيوكلوتيدات، أما القاعدة النيتروجينية فهي التي تختلف، وتوجد هناك أربعة أنواع مختلفة من القواعد النيتروجينية، لها تراكيب كيميائية مختلفة، وأسماؤها العلمية الأدينين ورمزه "أي" والثايمين ورمزه "تي" والجوانين ورمزه "جي" وأخيرا السيتوزين ورمزه "سي".

أبعاد الحمض النووي

ويبلغ عرض الضفيرة 2  نانومتر (النانومتر هو جزء من بليون من المتر، وتبلغ ثخانة شعرة الإنسان في المتوسط 100 ألف نانومتر)، بينما يقاس طول الضفيرة بوحدة خاصة، هي "كاي بي" وهي تعادل ألف نيوكلوتيد أي ألف وحدة من الوحدات المكونة للسلسلة.

فإذا علمنا أن المسافة بين كل وحدتين هي 0.34 نانومتر، وأن طول الحمض النووي في خلايا البشر هو 200 ألف كاي بي (أي مائتا مليون نيوكلوتيد) أمكن لنا أن نحسب طوله وهو 67 ألف نانومتر.

وإذا كان طول الحمض النووي 67 ميكرونا، فكيف يكون متومضعاً في نواة الخلية، والخلية كلها قطرها 10 ميكرونات؟

الجواب أن الحمض النووي يلتف على نفسه آلاف المرات ويضغط نفسه ليصبح كتلة صغيرة يتم حشرها داخل الكروموسوم، وهذا ممكن إذا تذكرنا العرض المتناهي في الصفر لجزيء الحمض النووي.

" هذه الروابط الواصلة بين سلسلتي ضفيرة الحمض النووي مرتبة بدقة مذهلة تماثل تماما ما يسميها المبرمجون "الشيفرة المصدرية" "

أين برمجيات بيل غيتس؟

أين إذن تكمن تلك البرمجيات التي أذهلت بيل غيتس؟ فقد كان كل ما سبق وصفا لجزيئات كيميائية، فأين البرمجيات؟

ويكمن الجواب في درجات السلم الواصلة بين السلسلتين، أي في القواعد النيتروجينية، فهذه الروابط كما أسلفنا لها أربعة أنواع، وقد اكتشف علماء الكيمياء الجزيئية والكيمياء الحيوية أن هذه الروابط الواصلة بين سلسلتي ضفيرة الحمض النووي مرتبة بدقة مذهلة تماثل تماما ما يسميها المبرمجون "الشيفرة المصدرية".

إن لدينا معلومات وبرامج حاسوبية مكتوبة بأبجدية مؤلفة من أربعة أحرف أو أربعة رموز، فكل رابط يمثل حرفاً في هذه الشيفرة، فإذا كان كل حمض نووي يحتوي على مائتي مليون رابط، وأن الخلية تحتوي على 46 جزيء "دي أن أي"، فمعنى ذلك أن مجموع الروابط يزيد على تسعة مليارات رابط في كل خلية، أي تسعة مليارات حرف من المعلومات والبرمجيات.

إن كل خلية بشرية تحتوي على مكتبة من المعلومات المرتبة والبرمجيات المعقدة تعادل 10 آلاف مجلد ضخم، كل مجلد يتألف من حوالي ألف صفحة، وهذه المعلومات والبرمجيات تقوم الخلايا بتخزينها ونقلها ونسخها وتدقيقها ثم استخدامها في مهام حيوية لا تقوم الحياة من دونها، وهي بمثابة "كتاب الحياة".

كيف يحدث كل ذلك؟

انتظرونا في المقالات القادمة لنتحدث عن العجب العجاب، الذي يقوم به هذا الجزيء المذهل في خلايا أجسامنا، وعن دوره في استمرار حياتنا.

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

كاتب وباحث ومترجم في تقنية المعلومات

حصار البكتيريا

حصار البكتيريا 

دكتور :- مروان الغفوري 

هذا الصباح في الغارديان عن مجلة "Nature" ـ واحدة من أهم المجلات العلمية في العالم ـ توصل العلماء في جامعة إيست أنغل في بريطانيا إلى اكتشاف "كعب أخيليس" في سر مقاومة البكتيريا للمضادات الحيوية.

كانت تقاير الأطباء، كما تذكرنا الصحيفة، تقول إننا على وشك العودة إلى زمن ما قبل المضادات الحيوية بظهور أنواع جديدة ـ سلالات محورة من البكتيريا قادرة على العيش وسط أقوى أنواع المضادات الحيوية على الإطلاق. كانت البشرية تتجه، بالفعل ووفقاً لدراسات علمية كبيرة وعديدة، إلى السقوط مرة أخرى في فخ البكتيريا القاتلة. ولا تزال الصورة، عملياً، كذلك حتى هذه اللحظة ..

بالمناسبة ظهرت أول سلالة مقاومة للبكتيريا في الحرب العالمية الثانية.

ثم صعدت المعركة كالتالي:

بكتيريا جديدة تقاوم المضادات الحيوية

الصناعات العلمية تحاول حصار البكتيريا.

البكتيريا تحاول الإفلات من حصار العلم، والطب.

ظهرت السلالة الثانية منتصف الستينات. ثم صعدت المعركة، وكسبت البكتيريا أرضاً جديدة حتى أصبح لدينا طيفاً كبيراً من البكتيريا الشرسة التي تقاوم غالبية أنواع المضادات الحيوية. أي بمقدورها القضاء المريض خلال وقت قياسي.

المثير في الصراع، حيوياً، أن العقل البكتيري أستطاع أن يناور عبر ميكانيزمات شديدة التعقيد، وينتصر حتى الآن على العقل البشري.

تذكروا أننا حتى ما قبل 1928، عندما اخترع الإنسان المضاد الحيوي لأول مرة، كان يكفي أن تصاب بخدش صغير حتى "يمكن" أن تموت بسهولة فيما لو تسللت البكتيريا إلى الجرح.

وقبل ألف عام من الآن كان متوسط عمر الإنسان حوالي 40 عاماً. حالياً في الدول المتقدمة حول الثمانين، يزيد أو يقل.

دراسة علمية نشرت قبل عامين افترضت إن واحداً من كل عشرة مواليد من بعد العام 2012 في ولاية شمال الراين، ألمانيا، سيتجاوز المائة عام.

لكن الدراسات الإكلينيكية كانت تعترض: خلال عشرين عاما من الآن قد تصبح عملية صغيرة أو متوسطة، مثل زراعة مفصل، شديدة الخطورة وقد تقضي على المريض.

ذلك أن تسلل بكتيريا مقاومة للمضادات الحيوية يمكن أن تنهي حياته.

على سبيل المثال: هناك نوع من البكتيريا هو MRSA وهي سلالة من المكورات العنقودية شديدة الخطورة تقاوم طيفاً واسعاً من المضادات الحيوية. لا تزال نسبة الإصابة بهذه البكتيريا "داخل المشافي" مرتفعة حتى في أوروبا نفسها. دراسة علمية كبيرة قالت إن واحداً من كل اثنين يصاب بهذه البكتيريا في العنايات المركزة في أسبانيا، وواحد من كل خمسة في ألمانيا. بينما تنخفض النسبة إلى 2% في السويد.

الكشف العلمي القادم من انجلترا شديد الأهمية، يمكن القول إنه قد يدشن ثورة جديدة في الطب. يجري التفكير الآن في كعب أخيليس: الجدران التي تبنيها هذه السلالات حولها لتمنع اختراق المضاد الحيوي. هناك ميكانيزمات عديدة للمقاومة البكتيرية، بالطبع، غير أن "كعب أخيليس" هو الجدار. يقول الخبراء الذين أنجزوا الاكتشاف إن تفتيت الجدران البكتيرية، الخرسانة التي تبنيها البكتيريا حول ذاتها، هو المخرج الواعد، وأنهم فهموا الطريقة التي تعمل من خلالها تلك الجدران.

يا لها من محاولة عظيمة للخروج من الزمن الرديء الممتد من داعش حتى ال MRSA ..

م. غ.

دراسة علمية: إزالة الغابات تُضر بالثروة السمكية

دراسة علمية: إزالة الغابات تُضر بالثروة السمكية

ذكرت دراسة علمية نشرت، الأحد، أن إزالة الغابات تؤدي إلى تقليل كميات أوراق الشجر التي تسقط في مياه الأنهار والبحيرات على نحو يفضي إلى تراجع كميات الغذاء المتوفرة للأسماك.

وخلص الباحثون إلى أن كمية الطعام المتوفرة أثرت على حجم الأسماك الصغيرة في الأنهار والبحيرات، وكذلك على حجم الأسماك التي استطاعت البقاء وصولا إلى مرحلة البلوغ، بحسب تقرير لهيئة الإذاعة البريطانية «بي بي سي».

وقال فريق البحث الذي أجرى الدراسة المنشورة في مجلة «نيتشر كوميونيكيشن» البريطانية إن «النتائج أوضحت وجود صلة بين حماية البرك التي تكونها مياه الأمطار وعدد الأسماك السليمة في المياه العذبة».

وقال أندرو تاننتساب، من قسم علوم النبات بجامعة كامبريدج والمشرف على الدراسة، «خلصنا إلى أن نحو 70% من المادة الحيوية للأسماك تتشكل من الكربون الناتج من الأشجار والأوراق بدلا من مصادر السلسلة الغذائية الموجودة بالمياه».

وأضاف «تتميز العوالق التي تتغذى على كربون الطحالب بأنها ذات قيمة غذائية أعلى. كما يعد الكربون العضوي الذي يأتي من الأشجار وينجرف إلى البحيرات مصدرا غذائيا مهما بالنسبة للأسماك في المياه العذبة، ويعزز نظامها الغذائي لضمان نموها من حيث العدد والقوة».

وتابع: «كلما توافرت لديك غابات متحللة، توافر الكثير من البكتيريا، وهو ما يعني وجود المزيد من العوالق الحيوانية»، وأشار إلى أن الدراسة خلصت أيضا إلى أن المناطق الغنية بالعوالق الحيوانية تعد أكثر الأماكن الغنية بالأسماك من حيث الحجم والامتلاء.

وجمع فريق العلماء من كندا والمملكة المتحدة بيانات من 8 مواقع ذات مستويات متفاوتة من حيث غطاء الأشجار حول ديزي ليك، في كندا، والتي تشكل جزءا من النظام البيئي في المنطقة الشمالية.

وركّزت الدراسة على الأسماك التي ولدت في غضون الأشهر الـ12 الماضية، وكذلك أسماك الفرخ الصفراء، والموجودة على نطاق واسع، لأنها من الأنواع المهمة ذات القيمة التجارية في أنحاء أمريكا الشمالية.

وكشفت بيانات الفريق البحثي عن أن الأماكن الغنية بغطاء الأشجار تتميز بأسماك كبيرة الحجم مقارنة بالمناطق التي تفتقر إلى غطاء الأشجار أو المنعدمة منه.

وأضاف الباحثون: «نتائجنا كان لها أيضا أثر تجاوز الأسماك الصغيرة التي لم يتخط عمرها العام، لأن نمو محصول الأسماك البالغة وديناميكية عدد الأسماك المترتبة على ذلك تعتمد على أسماك الفرخ والأنواع السمكية الأخرى».

وقال «تاننتساب» إن تلك «النتائج من الممكن أن يكون لها انعكاسات على الأمن الغذائي للإنسان»، وتابع «تشير التقديرات إلى أن أسماك المياه العذبة تشكل أكثر من 6% من إمدادات البروتين الحيواني السنوي في العالم بالنسبة للبشر، والمصدر الرئيسي بل والوحيد للبروتين الحيواني للأسر ذات الدخل المنخفض في بنجلاديش وإندونيسيا والفلبين».

وتابع: «على الرغم من أننا درسنا فقط المناطق الشمالية، فإنه من المرجح أن تطبق نتائج الدارسة على الصعيد العالمي»، وأضاف «فقدان الغابات يلحق أضرارا بالسلاسل الغذائية المائية».

المصري اليوم

دراسة مذهلة.. لعب الأطفال بالطين يعزز المناعة

دراسة مذهلة.. لعب الأطفال بالطين يعزز المناعة

خلصت دراسة حديثة إلى أن الأطفال الذين يُسمح لهم باللعب بحرية في البيئة المحيطة بهم، خاصة المزارع، أقل إصابة بأنواع الحساسية التي تصل في بعض الأحيان إلى أزمات الربو.

وأثبتت الدراسة التي أجراها عدد من الباحثين في مركز جونز هوبكنز للأطفال ونشرتها صحيفة “ديلي ميل”، إلى أن الأطفال الذين لا يخضعون لرقابة مفرطة من أهلهم، الذين يحرصون على إبعادهم عن أماكن الجراثيم، هم الأطفال الأكثر حظاً في مواجهة الحساسية.

ووفق تقرير عن نتائج الدراسة نُشر في مجلة الحساسية والمناعة السريرية، فإن التعرض المبكر للبكتيريا وبعض المواد المسببة للحساسية يمكن أن يكون له تأثير وقائي في تشكيل الاستجابات المناعية للأطفال.

وقال الباحث روبرت وود: “تظهر دراستنا أن تعرّض الأطفال إلى بعض أنواع البكتيريا المسببة للحساسية يلعب دوراً هاماً في تحفيز وتدريب الجهاز المناعي على التصرف بطريقة فعالة”.

كما أوضحت الدراسة أن الأطفال الذين قضوا عامهم الأول في منازل تضم فئراناً وقططاً، انخفضت لديهم معدلات الإصابة بضيق التنفس 3 مرات مقارنة بأقرانهم الذين لم يتعرضوا لهذه المواد المثيرة للحساسية مباشرة بعد الولادة.

يُذكر أن الدراسة أجريت على 467 طفلاً من حديثي الولادة في بالتيمور وبوسطن ونيويورك وسانت لويس على مدى ثلاث سنوات.

المصدر : العربيه نت