فرگشت در تاریخ علم ژنتیک
گذری بر تاریخچه علم ژنتیک در جهان
(قسمت اول)
| برای تدوین این مقاله با اساتیدی که اسم آنها ذکر شده است مکاتباتی بعمل آمد و از نظرات و راهنمایی‌های ایشان استفاده گردید و لذا نامبردگان به نوعی در نگارش این مقاله سهیم می‌باشند. بنابراین جا دارد که از کمک و همکاری آنها قدردانی بعمل آید.
شاهین اسعدی |
پروفسور مایکل سایمونز، پروفسور دیان رابینز، پروفسور فرد بانز، پروفسور هاوارد ژاکوب، شاهین اسعدی@ (دانشجوی ژنتیک مولکولی)، الهه احمدی (دانشجوی شیمی فیزیک)
@ : شاهین اسعدی (نویسنده مسئول)
این کشف بنیادی که سلول واحد اساسی همه موجودات زنده است، نسبتاً دیر در تاریخ زندگی آدمی صورت گرفت. در سال 1677، دانشمندی هلندی به نام وان‌لیوون هوک که سرگرمی او ساختن میکروسکوپ‌های ساده بود، موفق شد نخستین کسی باشد که اجرام میکروبی از جمله باکتری‌ها را مشاهده کند.
در سال 1838 گیاه‌شناس آلمانی به نام ماتیاس اشلایدن پس از نگاه کردن به بافت‌های گیاهی با میکروسکوپ‌های قوی‌تر آن زمان، این ایده را مطرح کرد که گیاهان از واحدهای ساده‌ای به نام سلول ساخته شده‌اند.
اندکی پس از آن زمان، جانورشناس آلمانی به نام تئودور شووان برای جانوران نیز پیشنهادی مشابه نظریه ماتیاس اشلایدن داد. 20 سال طول کشید تا ساختار سلولی در مورد همه موجودات زنده مورد قبول واقع شد. پاتولوژیست آلمانی، رودولف ویرشو این تئوری سلولی را دست‌کم درباره جانوران، به این صورت بیان کرد: “هر جانوری مجموعه‌ای از واحدهای حیاتی است که هر واحدی ویژگی‌های کامل زندگی را دربر دارد.”
بنابراین، آشکار شد که لازمه درک مبنای زندگی، پی بردن به چگونگی ساختار سلول و چگونگی کنش آن است. مشخص کردن دو نوع سلول، بویژه سلول‌های تخمک و اسپرم اساس درک وارثت بود. تخمک و اسپرم، هر دو برای آغاز زندگی هر آدمی، ضروری‌اند. اسپرم سلولی است که برای شنا کردن تخصص یافته است و اجزای زیادی جز ساختارهای لازم برای شنا کردن و یک هسته، ندارد، از اینرو این گمان منشأ می‌گیرد که هسته سلول نقش مهمی در ایجاد زندگی انسان جدید ایفا میکند. در سال 1879، بیولوژیست آلمانی به نام والتر فلیمینگ، با استفاده از میکروسکوپ موفق شد مشاهده کند که ذرات کوچک درون هسته سلول که آنها را کروموزوم می‌نامند، مضاعف شده‌اند.
20 سال دیگر لازم بود تا دانشمند آمریکایی، به نام والتر ساتن، در سال 1903 مشاهده کند که در جریان گامت‌سازی، هر گامت فقط یکی از جفت کروموزوم موجود در سلول مولد گامت را دریافت میکند.
گامت‌ها در آدمی، تخمک و اسپرم، سلول‌های ویژه‌ای هستند که در تولیدمثل جنسی به کار می‌روند. در نتیجه ساتن پیشنهاد داد که این نظم بایستی علتی بنیادی داشته باشد و پیشنهاد کرد که اطلاعات ژنتیکی به گونه‌ای و در جای بخصوصی از کروموزوم درج شده‌اند. پیشنهاد ساتن تنها بر یافته‌های شخصی او مبتنی نبود، بلکه بر اکتشاف‌های گرگور مندل که 40 سال قبل از ساتن در عمل مشاهده کرده بود نیز استوار بود.
مندل ادعا کرد صفاتی که در گیاه نخود مشاهده می‌شود به وسیله فاکتورهایی که جفت یکدیگرند و ما امروزه آنها را ژن می‌نامیم تعیین می‌شوند. هر والدی فقط یکی از هر جفت فاکتور را به فزرند خود انتقال میدهد. پیشنهاد ساتن مبنی بر کروموزومی بودن وراثت، علم ژنتیک را با علم زیست‌شناسی مولکولی که اولی وجود ژن‌ها را پیشنهاد می‌کرد، اما به مبنای مادی آنها توجه نداشت و دومی نظم سلولی و تقسیم هسته‌ای را مشاهده می‌کرد، اما به ساختارهای مشاهده شده در سلول کنشی نسبت نمی‌داد، متحد ساخت.
چرا فرزندان به والدین خود شباهت دارند؟
قاعدتاً باید مردم در طول هزاران سال این سؤال را از خود پرسیده باشند. نخستین پاسخ نوشته شده این پرسش در کتابی آمده است که آن را به بقراط، پزشک یونانی نسبت می‌دهند؛ به اعتقاد بقراط، مایع منی به گونه‌ای شامل خصوصیات هر بدنی است که آن را تولید کرده است.
اما ارسطو، این نظر را با این استدلال که مثلاً فرزندان انسان‌های فلج و معلول، الزاماً این نقص‌ها را به ارث نمی‌برند، رد می‌کرد. ارسطو در عوض پیشنهاد می‌کرد که مایع منی به مادر تعلیم میدهد که چگونه یک کودک بسازد، همانگونه که مثلاً به نجار گفته می‌شود که از تکه‌های چوب چگونه میز بسازد. بنابراین ارسطو اندیشه بسیار نوینی را، یعنی مایع منی محتوی اطلاعات است، ارائه داد. اما این اندیشه به وسیله نسل‌های پس از او به فراموشی سپرده شد.
در نوشته‌های قرون وسطی اشاره‌های بسیار اندکی به وراثت شده است، شاید فلاسفه چنان سرگرم بحث درباره آن بودند که چند فرشته می‌توانند روی سر یک سنجاق بایستند و جنسیت آن فرشته‌ها چیست، دیگر فرصتی برای آنان برای تفکر به وراثت نمی‌ماند. در سال 1660 فیزیولوژیست ایتالیایی به نام مارچلو مالپیگی پیشنهاد کرد که سلول تخمک، محتوی آدمی پیش‌ساخته بسیار کوچکی است به نام آدمک که مادر آن را از مادر خود و مادر او نیز از مادرش دریافت کرده است و بر این قیاس این تئوری جعبه چینی، منشاء آدمک‌ها را تا حوا ردیابی میکند.
پس از آنکه لیوون هوک در سال 1677 کشف کرد که مایع منی محتوی اسپرم است، آدمک به جای آنکه در تخمک باشد در اسپرم قرار داده شد. تئوری آدمک، با هر صورتی که باشد، با مشکل همراه بود، چون نمی‌توانست توضیح دهد که چگونه ممکن است فرزندان بعضی از صفات خود را از مادر، اما بعضی دیگر را از پدر به ارث ببرند. نخستین آزمایش‌های قاطعی که به کشف قوانین وراثت منجر شدند، به وسیله گرگور مندل، راهب اتریشی انجام گرفتند. مندل تئوری خود را در سال 1865 انتشار داد. او می‌دانست که می‌توان رنگ گل‌های زینتی را با آمیزش دادن گیاهان مختلف با یکدیگر تغییر داد و از این گونه آمیزش‌ها ممکن است نتایج قابل تکرار بدست آیند.
مندل به درک اصولی که زیربنای این پدیده بودند، علاقه‌مند بود. مندل بررسی‌های خود را درباره وراثت فراتر برد و به آمیزش دادن نمونه‌های گیاهان خالصی که نسبت به چند صفت متمایز با هم متفاوت بودند دست زد. او دریافت که به ارث رسیدن هر صفت، مستقل از به ارث رسیدن صفات دیگر است. به این ترتیب مندل اصل استقلال وراثت صفات مختلف را پی افکند و اندیشه ذره‌ای بودن اطلاعات ژنتیکی را استحکام بخشید. یافته‌های مندل به مدت 35 سال در 120 کتابخانه سراسر جهان مدفون ماند، بدون آنکه کسی ارزش آن را درک کند تا اینکه در سال 1900 سه نفر جداگانه و بدون اطلاع از کار یکدیگر، یعنی هوگو دی‌وریس دانشمند هلندی، کارل کورنس محقق آلمانی و اریک چرماک دانشمند اتریشی، اصول مندلی را از نو کشف کردند.
طولی نکشید که دانشمند انگلیسی به نام ویلیام باتسون، پیشنهاد کرد که کار بررسی وراثت سزاوار آن است که نام مشخصی داشته باشد و نام علم ژنتیک را پیشنهاد کرد که از واژه یونانی به معنای زاده یا تولید شده برگرفته شده است. از آن زمان به بعد علم ژنتیک رشد پرشتاب داشت. اما جالب آن است که این علم بیش از 50 سال شکوفا بود، بدون آنکه کسی بداند ژن چیست. با وجود این، از راه آمیزش دادن جانداران با هم و مشاهده فنوتیپ زاده‌های آنها، دانسته‌های استنباطی زیادی درباره ماهیت ژن و سازمان ژن‌ها، فراهم گردید.
در سال 1908 توماس مورگان ژنتیکدان آمریکایی، استفاده از مگس سرکه را در پژوهش‌های مربوط به ژنتیک، آغاز کرد. مزیت‌های عمده استفاده از مگس سرکه آن است که تولید مثل آن سریع است بطوریکه مدت ایجاد یک نسل آن فقط سه هفته می‌باشد و زاده‌های حاصل از یک بار آمیزش آن به 100 عدد می‌رسند.
جثه این مگس کوچک است، جمعیت آن به فضای کوچکی نیاز دارد و تغذیه آن هزینه اندک دارد.
نخستین مگس‌های جهش‌یافته‌ای که مورگان به دست آورد چشمانی به رنگ سفید داشتند نه قرمز، و مورگان با پژوهش‌هایی که به عمل آورد نشان داد که فنوتیپ جهش‌یافته با شیوه ساده‌ای به ارث می‌رسد.
مورگان بزودی گروه‌های بزرگی از مگس سرکه ایجاد کرد که از نظر چندین صفت با هم متفاوت بودند. وی دریافت در حالیکه ترکیب‌های بسیاری از صفات مستقل از یکدیگر به ارث می‌رسند، بعضی از صفات نیز می‌توانند با هم به ارث برسند، در واقع این همان چیزی بود که مندل قبلاً اثبات کرده بود و مورگان این پدیده را پیوستگی نامید. این یافته‌ها به پرسش آنکه ژن چیست پاسخ نمی‌دادند، اما دانسته‌های بسیار زیادی را درباره سازمان ژن‌ها پیشنهاد می‌کنند. سدشکنی، هنگامی به عمل آمد که پژوهش‌های ژنتیکی با استفاده از باکتری‌ها گسترش یافتند.
باکتری‌ها به سرعت رشد می‌کنند و آزمایش با آنها، به جای چند سال، فقط به چند هفته نیاز دارد. در سال 1928 فردریک گریفیت دانشمند انگلیسی نشان داد که می‌توان از مخلوط کردن باکتری‌هایی که با حرارت کشته شده بودند با باکتری‌های دارای صفات دیگر باکتری‌هایی به دست آورد که صفات هر دو گروه باکتری، زنده و مرده را با هم دارند. این همان پدیده‌ای است که وی آن را ترانسفورماسیون (تغییر) نامید. استدلال گریفیت آن بود که بایستی باکتری‌های مرده، چیزی به باکتری‌های زنده داده باشند که ساختار ژنتیکی آنها را تغییر داده است.
در سال 1944 اسوالد آوری، کولین مک‌لود و مکلین مک‌کارتی، ژنتیکدانان آمریکایی مشخص کردند که ماده شیمیایی مسئول ترانسفورماسیون، DNA است.
این نخستین مدرک محرزی بود در تائید آنکه ماده شیمیایی که در سال 1871، بیش از 70 سال پیش، به وسیله فردریک میشر در توبینگن توصیف شد، محتوی کلید حیات یعنی ژن بود.
طولی نکشید که معلوم شد مولکول DNA بسیار طویل و ساختار آن در نگاه اول نسبتاً یکنواخت است که فقط از آدنین، تیمین، سیتوزین و گوانین تشکیل شده است. در مولکول DNA هر موجود زنده‌ای یک خصوصیت مشترک وجود دارد و آن برابری تعداد بازهای آدنین با تیمین و سیتوزین با گوانین است. ترکیب این واقعیت‌ها با اطلاع از ساختار DNA که از تحلیل تصاویر بلورهای DNA به وسیله پراش اشعه X حاصل آمده بود همراه با دریافت تئوریکی شرایط ساختاری مولکول حامل اطلاعات ژنتیک، فرانسیس کریک دانشمند انگلیسی و جمیز واتسون آمریکایی را که در کمبریج با هم فعالیت می‌کردند، بر آن داشت که پیشنهاد کنند ساختار مولکول DNA مارپیچ دو رشته‌ای است.
این پیشنهاد در سال 1953، یعنی 53 سال بعد از کشف مجدد قوانین مندلی ارائه شد، اما فرانسیس و واتسون نمی‌توانستند فرضیه خود را به اثبات برسانند. در همان زمان یعنی زمانی که این دو دانشمند مشغول به تحقیق بودند، دانشمندان دیگری به نام‌های موریس ویلکینز و روزالین فراکلین با استفاده از تابش اشعه X از مولکول DNA عکس‌برداری کرده بودند، اما خود این دو دانشمند هم موفق نشدند محتوای عکس را تفسیر کنند.
نمایی از عکس گرفته شده با اشعه X توسط فرانکلین از مولکول DNA
موریس ویلکینز با فرانسیس و جیمز واتسون، دوستان صمیمی بودند و به خاطر همین امر در یک مهمانی که هر سه آنها دعوت داشتند، موریس عکس گرفته شده توسط فرانکلین را به واتسون و فرانسیس نشان داد، اما هرگز خودش نمی‌دانست که فرانسیس و جیمز با همین عکس مدل نردبانی مولکول DNA را اثبات خواهند کرد. فرانسیس و جیمز پس از نگاه کردن به عکس از موریس خواستند تا این عکس را به امانت نزد خودشان نگه دارند و موریس عکس را در اختیار آنها گذاشت.
واتسون و کریک عکس را به آزمایشگاه خودشان بردند و در آنجا تقریباً 2 ماه بر روی آن کار کردند و سرانجام توانستند عکس فرانکلین را از مولکول DNA تفسیر کنند که نتیجه آن اثبات مدل نردبانی مولکول DNA بود. اما این دو دانشمند هرگز نامی از فرانکلین که مهم‌ترین نقش را در اثبات مدل نردبانی مولکول DNA داشت، نبردند. روزالین فرانکلین در سن 38 سالگی به دلیل بیماری سرطان دیده از جهان فرو بست، اما یاد او همیشه به عنوان یکی از مشاهیر جهان جاویدان خواهد بود.
اینک عصر طلایی زیست‌شناسی مولکولی آغاز شده بود. چگونه ممکن است مولکول یکنواختی مانند DNA، یعنی مولکولی که فقط از چهار نوع باز تشکیل شده و بنابراین، حداکثر فقط با چهار حرف می‌تواند اطلاعات را کد کند، ظرفیت آن را داشته باشد که ساختار هزاران نوع آنزیم را تقریر کند (ماهیت کار آنها چیست؟). از سال‌ها پیش معلوم شده بود که هر موجود زنده‌ای تعداد زیادی ژن و تعداد زیادی آنزیم دارد. فکر آنکه بسیاری از این ژن‌ها تولید آنزیم‌ها را هدایت می‌کنند در سال 1941، توسط دو ژنتیکدان آمریکایی، جرج بیدل و ادوارد تاتوم که با نوعی کپک به نام نوروسپوراکراسا کار می‌کردند، پایه‌ریزی شد. این دو پژوهشگر نشان دادند که در بعضی موارد جهش یافتن یک ژن کپک، مانع رشد آن کپک می‌شد مگر آنکه به محیط کشت آن نوعی ویتامین اضافه کنند.
آنان مشخص کردند که این رفتار کپک جهش‌یافته نتیجه از دست دادن یکی از آنزیم‌های لازم برای سنتز آن ویتامین بود. از اینرو بود که بیدل و تاتوم، فرضیه یک ژن– یک آنزیم را ارائه کردند یعنی هر ژن تولید یک آنزیم را کد میکند. این فرضیه، پیش از مشخص شدن ساختار DNA تدوین شد. ساختار DNA فقط دو نکته را روشن کرد؛ نخست آنکه مکانیسمی برای همانندسازی ماده ژنتیک فراهم کرده بود، یعنی مارپیچ دو رشته‌ای می‌تواند ساخته شدن دو مولکول DNA دیگری را تعیین کند که ساختار آنها با ساختار مولکول DNA اصلی همسان است.
همچنین علت پیوستگی ژن‌ها را پیشنهاد کرد، و آن در صورتی است که یک مولکول بلند DNA بتواند محتوی آن اندازه اطلاعات باشد که با تعدادی ژن مطابقت کند. اما این مسئله که چگونه DNA می‌تواند ساخته شدن مولکول پروتئین را هدایت کند حل نشده باقی ماند، چنانکه می‌دانیم پروتئین، بیومولکول بلندی است که از 22 آمینواسید (2 آمینواسید جدید سنلوسیستئین و تاورین) ساخته شده است و هر مولکول پروتئین محتوی آمینواسیدهای بسیار است. برای کد کردن هر آمینواسید سه مولکول باز از DNA مورد نیازند و هر یک از این سه‌تایی‌ها را یک کدون یا رمز می‌نامند. کد (رمز) ژنتیک در نتیجه پژوهش در چند آزمایشگاه خوانده شد.
مشاهیر بزرگ جهان در علم ژنتیک
آزمایش‌های ژنتیکی دقیقی که در سال 1961 در آزمایشگاه ژنتیک مولکولی دانشگاه کمبریج انجام گرفتند، سهم مهمی در این موفقیت داشتند. این آزمایش‌ها را گروهی از دانشمندان به سرپرستی سیدنی برنر و فرنسیس کریک انجام دادند. کریک قبلاً نیز پیشنهاد داده بود که بایستی نوعی پیک وجود داشته باشد که اطلاعات ژنتیک مربوط به سنتز پروتئین را از DNA درون هسته به سیتوپلاسم، جایی که پروتئین ساخته می‌شود منتقل کند و امروزه معلوم شده است که این پیک همان مولکول mRNA می‌باشد.
فرنسوا یاکوب و ژاک موناد، در انستیتوی پاستور پاریس در سال 1961 پیشنهاد کردند که اندیشه ساده مبنی بر اینکه ژن به طور خودکار و بدون توقف پروتئین تولید میکند درست نیست، بلکه کاربرد اطلاعات ژنتیک به صورت تنظیم شده و برنامه‌ریزی شده است. این دو دانشمند “مدل اپران” را برای ساختار ژن ارائه دادند و پیشنهاد کردند که یک ژن، یا یک گروه ژن با قطعه‌ای از DNA به نام راه‌انداز همراه است. کنش راه‌انداز تعیین ساختار پروتئین نیست، بلکه کنترل نسخه‌برداری ژن‌های مجاور خود، به mRNA است. این مدل در سال 1961 برای یکی از ژن‌های باکتری اشریشیاکولی ارائه شد و بعدها معلوم شد که دست‌کم در اصول پایه، یک مدل همگانی است.
عکس موناد (سمت راست) و عکس ژاکوب (سمت چپ)
در اواسط دهه 1960 چگونگی کد کردن اطلاعات ژنتیک از سوی DNA و کاربرد آنها در سنتز پروتئین به خوبی مشخص شد. هنوز جزئیات زیادی بایستی معلوم می‌شد، اما اصل معما گشوده شده بود. علم ژنتیک مولکولی و انسانی با سرعت زیادی پیش می‌رفت. بعضی از ژنتیکدانان دانش پزشکی نیز دارند، اما بطور کلی جهان پزشکی اهمیت علم ژنتیک را به کندی درمی‌یافت. پزشکان در آن زمان به اهمیت علم ژنتیک برای سلامتی آدمی واقف نبودند. جالب توجه آن است که از ابداع تکنیک‌های مشاهده کروموزوم‌ها تقریباً 50 سال می‌گذشت، اما تعداد دقیق کروموزوم‌ها تا سال 1956 مشخص نشده بود.
در سال 1956 معلوم شد نخستین مورد نابهنجاری شناخته شده یعنی سندرم داون، از داشتن تعداد غیرعادی کروموزوم ناشی می‌شود. احتمالاً همین کشف بود که موجب شد جهان پزشکی به تدریج با علم ژنتیک جدی‌تر برخورد کند. جنبش عمده، در سال 1980 و هنگامی روی داد که معلوم شد ویروس‌ها می‌توانند در آدمی القای سرطان کنند. از آن لحظه به بعد، علاقه دنیای پزشکی به علم ژنتیک سرعتی روزافزون پیدا کرد. فاصله بین نخستین اقدام به ژن درمانی در آدمی و افتتاح نخستین انستیتوی ژن درمانی در ماه مارس 1994، در دانشگاه پنسیلوانیای آمریکا، فقط چهار سال بود. هم‌اکنون نیز علم ژنتیک با سرعت بسیار زیاد در حال پیشروی است.
نقاط عطفی در تاریخ تئوری سلولی
1665: روبرت هوک اولین بار سلول‌هایی را که در چوب پنبه (بافت مرده) مشاهده کرده بود، توصیف کرد.
1667: وان لیوون هوک با استفاده از میکروسکوپ ابتدایی، باکتری‌ها و میکروب‌های دیگری را مشاهده و توصیف کرد. در آن زمان بسیاری از مردم عقیده داشتند که میکروب‌ها به طور خودبخود تولید می‌شوند.
1765: اسپالانزانی نخستین کسی بود که نشان داد جانداران خودبخود پدید نمی‌آیند. وی قطعه گوشتی را با آب جوشاند و درب ظرف را مسدود کرد، آبگوشت درون ظرف همچنان شفاف ماند. طرفداران پیدایش خودبخود استدلال می‌کردند که نبودن هوا در ظرف دربسته از پیدایش میکروب در آن ظرف جلوگیری میکند.
1838: ماتیاس شلایدن پس از مشاهده‌های میکروسکوپی پیشنهاد کرد که گیاهان از واحدهایی به نام سلول تشکیل شده‌اند.
1839: تئودور شوان نظیر پیشنهاد شلایدن را در مورد بافت‌های جانوری ارائه داد.
1858: رودولف ویرشو نظری را پیشنهاد کرد که به عنوان تئوری سلولی پذیرفته شد: “هر جانوری مجموعه‌ای از واحدهای حیاتی است که هر کدام از آنها واجد همه ویژگی‌های موجود زنده است.”
1864: لویی پاستور آزمایش اسپالانزانی را با استفاده از شیشه گردن قویی (لوله‌ای با گردن دراز، باریک و پیچ و خم‌دار) که اجازه می‌داد هوا وارد محتوی آبگوشت شود، تکرار کرد که در نتیجه آن تئوری پیدایش خودبخود از اعتبار ساقط گردید.
نقاط عطفی در تاریخ ژنتیک
460 سال پیش از میلاد: بقراط ملاحظه کرد که صفات و بیماری‌ها یک جزء وراثتی دارند.
1859: چارلز داروین تئوری خود را درباره تکامل جانداران به وسیله انتخاب طبیعی ارائه داد که به جانداران گوناگون وحدت بخشیده است.
1860: نقش سلول‌های اسپرم و تخمک در تولیدمثل مشخص گردید.
1865: گرگور مندل صفات بارز و نهفته را شناسایی کرد و همچنین قوانینی برای درک وراثت ابداع کرد که امروزه به قوانین مندلی معروفند.
1868: ادوارد هگل متوجه شد که اسپرم سلولی است که بیشتر آن را ماده هسته‌ای تشکیل میدهد و به طور یقین فرض کرد که هسته مسئول وراثت است.
1871: فردریک میشر اسید نوکلئیک یعنی DNA را در هسته سلول‌هایی که از چرک زخم گرفته بود کشف کرد.
1875: هرتوگ لقاح جانوران را مشاهده کرد و به عنوان اصل یقین پذیرفت که هر هسته سلول از هسته دیگری به دست می‌آید.
1879: والتر فلمینگ مضاعف شدن کروموزوم‌ها را در هسته توصیف کرد.
1900: کارل کورنز به همراه اریک چرماک و هوگو وریس، هر یک جداگانه قوانین مندلی را از نو کشف کردند.
1903: والتر ساتن پی برد که هر گامت یکی از دو کروموزوم هر جفت کروموزوم را که در سلول دیپلوئید است، دریافت میکند. وی به عنوان اصل یقین پذیرفت که اطلاعات وراثتی در کروموزوم‌ها جای دارند.
1908: توماس مورگان بر روی مگس سرکه پژوهش و ثابت کرد که ژن واحد اطلاعات وراثتی است و ممکن است بر اثر جهش تغییر کند. برنده جایزه نوبل در سال 1933.
1909: والتر یوهانسن نام ژن را برای واحد وراثتی متداول کرد.
1927: هرمان مولر و لوئیس استدلر، جدا از یکدیگر نشان دادند که پرتوهای X می‌توانند در مگس سرکه جهش القا کنند. هرمان مولر برنده جایزه نوبل در سال 1946.
1941: جورج بیدل و ادوارد تاتوم با پژوهش بر روی کپک نوروسپوراکراسا به عنوان فرض یقین، پیشنهاد کردند که هر ژن مسئول تولید یک آنزیم است. برندگان جایزه نوبل در سال 1958.
1943: لوریا و دلبورک ثابت کردند که باکتری اشیریشیاکلی می‌تواند خودبخود در برابر ویروس‌های باکتریایی مقاوم شود. این یافته چهره علم ژنتیک را تغییر داد و سرآغاز پیروزی باکتری اشریشیاکلی به عنوان جاندار پژوهش‌های ژنتیکی به شمار آمد. لوریا و دلبروک برندگان جایزه نوبل در سال 1969.
1944: اوسوالد‌آوری، کولین مک‌لوید و مکلین مک‌کارتی، با پژوهش بر روی باکتری پنوموکوکوس پنومونیا، به مشاجره علمی طولانی مدت یعنی اینکه ماده وراثت DNA است، فیصله دادند.
1945: دلبروک مکتب فاژ (بررسی ویروس‌های انگل میکروب‌ها) را در کولد اسپرینگ هاربور آمریکا آغاز کرد که تأثیر شگرفی در علم ژنتیک و زیست‌شناسی مولکولی داشت. دلبروک برنده جایزه نوبل در سال 1969.
1949: اریک چارگوف کشف کرد که محتوای آدنین مولکول DNA از نظر مقدار برابر محتوای تیمین آن است و محتوای گوانین آن برابر محتوای سیتوزین آن است، اما مقدار A+T در مولکول DNA گونه‌های مختلف جانداران متفاوت است.
1950: موریس ویلکینز و روزالین فرانکلین برای اولین بار عکس‌های DNA را که از تابش پرتوی X بر آن حاصل می‌شوند و نشان می‌دهند که DNA ساختار منظمی دارد، به دست آوردند.
1951: مک لینتاک با پژوهش بر روی ذرت ثابت کرد که بعضی از ژن‌ها می‌توانند در یک کروموزوم از نقطه‌ای به نقطه دیگر تغییر مکان دهند. مک لینتاک برنده جایزه نوبل در سال 1983.
1952: هرسکی و چیپس کشف کردند که DNA ماده ژنتیک ویروس‌های باکتریایی است. از تعداد کسانی که هنوز از پروتئینی بودن ماده ژنتیک طرفداری می‌کردند، کاسته شد. هرسکی برنده جایزه نوبل در سال 1969.
1953: فرانسیس کریک و جیمز واتسون، عکس‌هایی را که ویلکینز و فرانکلین از مولکول DNA فراهم آورده بودند، تفسیر کردند و ساختار مارپیچ مضاعف را برای آن مولکول پیشنهاد کردند. این دانشمندان پیشنهاد کردند که این گونه ساختار به مولکول DNA امکان میدهد تا با روش بسیار ساده‌ای همانندسازی کند. فرانسیس کریک و جیمز واتسون برندگان جایزه نوبل در سال 1962.
1953: لوریا، یومن، برتانی و ویگل پدیده تحدید و تعدیل را کشف کردند که به کشف آنزیم‌های تحدید در تکنیک‌های مولکولی منجر شد. لوریا برنده جایزه نوبل در سال 1969.
1956: فرانسیس کریک اصل محوری زیست‌شناسی مولکولی: پروتئین → mRNA→ DNA را پیشنهاد کرد. فرانسیس کریک همچنین وجود مولکول “وفق‌دهنده‌ای” را که خوانده شدن mRNA را در جریان ترجمه آن به پروتئین ممکن می‌سازد، پیشنهاد کرد که امروزه این مولکول وفق‌دهنده را tRNA می‌نامند. فرانسیس کریک برنده جایزه نوبل در سال 1962.
1961: اورژل، برنر و کریک در نتیجه بررسی ویروس‌های باکتریایی مشخص کردند که کد ژنتیکی نوعی توالی سه‌تایی است.
1961: فرانسوا ژاکوب و ژاک موناد ثابت کردند که فعالیت ژن در باکتری E.coli باید به وسیله عامل‌هایی بیرونی تنظیم شود و نخستین مدل تنظیم بیان ژن را پیشنهاد کردند. ژاکوب و موناد برندگان جایزه نوبل در سال 1965.
1970: میتزوتانی، بالتیمور و تمین با پژوهش در ویروس‌ها کشف کردند که اصل محوری پیشنهاد فرانسیس کریک باید تعدیل یابد، آنزیمی وجود دارد به نام آنزیم نسخه‌برداری معکوس یا ترانس‌کریپتاز معکوس که می‌تواند از روی مولکول تک‌رشته RNA، مولکول زوج‌رشته DNA سنتز کند. تمین و بالتیمور برندگان جایزه نوبل در سال 1975.
1977: رابرتز و شارپ وجود اینترون‌ها را در یوکاریوت‌ها کشف کردند. برندگان جایزه نوبل در سال 1993.
نقاط عطفی در تاریخ زیست شیمیایی مربوط به علم ژنتیک
1828: وهلر برای نخستین بار اوره را که مولکولی است ارگانیک، در آزمایشگاه سنتز کرد. اوره در ادرار جانوران یافت می‌شود. این کشف نشان داد که می‌توان مواد آلی را از مواد غیرآلی سنتز کرد. پایان پژوهش‌های ویتالیسم.
1857: لویی پاستور برای نخستین بار واکنش آنزیمی را در جاندار میکروسکوپی نشان داد. در جریان تخمیر شراب، گلوکز در سلول مخمر به اتانول تبدیل می‌شود.
1897: بوخنر نخستین کسی بود که واکنش آنزیمی را در لوله آزمایش نشان داد؛ گلوکز به وسیله عصاره سلول‌های مخمر و در غیاب سلول زنده به اتانول تبدیل می‌شود. برنده جایزه نوبل در سال 1907.
1900: فیشر پیشنهاد کرد که آمینواسیدهای مولکول پروتئین به وسیله پیوندهای شیمیایی به هم متصل شده‌اند. برنده جایزه نوبل در سال 1902.
1926: جورج سومنر نخستین کسی بود که آنزیم اوره‌آز که اوره را تجزیه میکند، خالص کرد. برنده جایزه نوبل در سال 1946.
1949: پائولینگ ثابت کرد که بیماری کم‌خونی ناشی از سلول‌های داسی شکل به علت وجود مولکول هموگلوبین غیرعادی است. برنده جایزه نوبل در سال 1954.
1949: برشت و کاسپرسون دریافتند که RNA در سیتوپلاسم سلول، یوکاریوتی جای دارد و نیز جایگاه پروتئین‌سازی است.
1953: فردریک سانگر، توالی آمینواسیدهای نوعی پروتئین یعنی انسولین را برای اولین بار مشخص کرد. امروزه از توالی‌یابی سانگر در سکانس نوکلئوتیدی استفاده می‌شود. برنده جایزه نوبل در سال 1958.
1956: کورنبرگ ثابت کرد که مولکول DNA می‌تواند در لوله آزمایش مضاعف شود. برنده جایزه نوبل در سال 1959.
1957: اینگرام نشان داد که هموگلوبین مبتلایان به کم‌خونی ناشی از سلول‌های داسی شکل فقط در یک آمینواسید با هموگلوبین اشخاص سالم متفاوت است. پس از کشف کد ژنتیک، مشاهده آنکه تغییر فقط یک نوکلئوتید می‌تواند شخص را بیمار کند، امکان‌پذیر شد.
1956-58: زمک‌نک و هوگلاند مولکول وفق‌دهنده را که فرانسیس کریک فرض کرده بود و اکنون آن را RNA ناقل می‌نامند، پیدا کردند.
1961: سه آزمایشگاه مختلف مولکول mRNA را جدا کردند.
1965: اربر ثابت کرد که پدیده تحدید و تعدیل ناشی از وجود آنزیمی است که DNA را برش میدهد اما نه بطور دقیق. برنده جایزه نوبل در سال 1978.
1970: اسمیت آنزیم تحدید را که مولکول DNA را در نوکلئوتید بسیار ویژه‌ای برش میدهد، برای اولین بار جدا کرد. برنده جایزه نوبل در سال 1978.
آغاز دوران مهندسی ژنتیک
1973: کوهن و بایر نخستین DNA نوترکیب را سنتز کردند.
1977: ماکسام و گیلبرت و سانگر دو روش مختلف برای توالی‌یابی DNA کشف کردند. ماکسام و گیلبرت برنده جایزه نوبل در سال 1980 . فردیک سانگر برنده جایزه نوبل در سال‌های 1958 و 1980.
1983: گری مولیس تکنیک واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) را که قطعه‌ای از DNA را در زمان نسبتاً کوتاه به میلیو‌ن‌ها نسخه تبدیل میکند، کشف کرد. برنده جایزه نوبل در سال 1993.
1987: اسمیت ژنی را در ظرف آزمایش وادار به جهش کرد و سپس آن را بار دیگر به سلول زنده بازگرداند. برنده جایزه نوبل در سال 1993.
نقاط عطفی در تاریخ علم ژنتیک انسانی
1900: کارل لند اشتاینر سیستم گروه خونی ABO را به بشریت هدیه کرد. با این کشف بزرگ، انتقال خون بدون خطر و ایمن بین انسان‌ها امکان‌پذیر گردید. برنده جایزه نوبل در سال 1930.
1902: گارو یکی از بیماری‌های آدمی، یعنی آلکاپتونوریا را بررسی کرد. بیمار، همو‌جنتسیک اسید در ادرار خود دفع میکند که در مجاورت هوا به رنگ تیره دیده می‌شود. گارو، با مطالعه شجره‌نامه‌های خانوادگی خانواده بیماران متوجه شد قوانین وراثتی که مندل کشف کرده است، توجیه معقولی از این پدیده، که با شیوه وراثت صفات نهفته مطابقت دارد، ارائه میدهد. گارو نخستین کسی بود که رابطه بین یک نقص ژنتیکی و فقدان یک آنزیم را پیشنهاد کرد. به رغم این واقعیت که گارو صاحب کرسی آبرومندی برای درس پزشکی در دانشگاه آکسفورد بود، ارزش سهم خلاق او در علم ژنتیک انسانی در زمان حیاتش ناشناخته ماند. زیست‌شناسان چندان توجهی به کار یک پزشک نداشتند و جهان پزشکی هم اهمیت یافته‌های گارو را برای پزشکی درک نکرد.
1911: ون دانجرن و هیرشفلد شیوه وراثت ABO سیستم خونی را نشان دادند که مثال چشمگیری از کاربرد وراثت مندلی در مورد یک صفت آدمی است.
1911: فردریک روس، نخستین کاشف ویروسی بود که در جانوران یا مرغان خانگی ایجاد سرطان میکند یعنی ویروس “روس سارکوما”. برنده جایزه نوبل در سال 1966.
1956: تیجو و لوان ثابت کردند که آدمی در مجموع 46 کروموزوم دارد.
1959: لژیون گزارش داد که سندرم داون ممکن است از داشتن سه نسخه کروموزوم شماره 21، بجای دو نسخه که تعداد طبیعی است، ناشی شود.
1965: هاریس و افروسی روش‌هایی برای همجوشی سلول‌های موش و آدمی ابداع کردند. با این کار تعیین محل ژن‌های بسیاری در کروموزوم‌های ویژه‌ای امکان‌پذیر شد. از آن زمان تاکنون روش‌های دیگری ابداع شدند و امروزه نقشه بیش از 23000 ژن آدمی که پروتئین‌هایی با کنش معلومی را کد می‌کنند، ترسیم شده است.
1980: بیشاپ و وارموس ثابت کردند که ویروس‌ها می‌توانند بعضی از انواع سرطان را در آدمی القا کنند. برندگان جایزه نوبل در سال 1989.
1981: ویرگلر برای اولین بار ژنی را از آدمی جدا کرد که به هنگام جهش یافتن ایجاد سرطان میکند.
1990: بلیز، کولور و فرنچ آندرسون، برای نخستین بار در انستیتوی ملی بهداشت در بتسدای آمریکا، اقدام به ژن درمانی کردند.
فرجام سخن:
از دویست هزار سال پیش که اولین تمدن بشری در زمین ظاهر شده است تاکنون، بشر همیشه به دلیل حس کنجکاوی درونی به هر آن چیزی که برایش مبهم بود، با تفکر و اندیشه جهت پی بردن به اسرار حیات تلاش کرده است و امروزه همان تکنیک‌هایی که به دست بشر ابداع گردیده، راه و روش تفکر را آسان‌تر و سریع‌تر کرده است و هر آنچه برای بشر روزی مبهم و گنگ بود، امروزه جامه عمل به آن پوشانده است.
:References
- Bhagwan، Bhagwan; Sharma، R.K. (January 1، 2009). Charaka Samhita. Chowkhamba Sanskrit Series.
- Zirkle C (1941). “Natural Selection before the “Origin of Species””. Proceedings of the American Philosophical Society 84 (1): 71–123.
- Cosman، Madeleine Pelner; Jones، Linda Gale. Handbook to life in the medieval world. Infobase Publishing. pp. 528–529.
- HaLevi، Judah، translated and annotated by N. Daniel Korobkin. The Kuzari: In Defense of the Despised Faith، p. 38، I:95: “This phenomenon is common in genetics as well—often we find a son who does not resemble his father at all، but closely resembles his grandfather. Undoubtedly، the genetics and resemblance were dormant within the father even though they were not outwardly apparent.
- Bateson، William (1907). “The Progress of Genetic Research”. In Wilks، W. (editor). Report of the Third 1906 International Conference on Genetics: Hybridization (the cross-breeding of genera or species)، the cross-breeding of varieties، and general plant breeding. London: Royal Horticultural Society.
- Beadle GW، Tatum EL. Genetic Control of Biochemical Reactions in Neurospora. Proc Natl Acad Sci U S A. 1941 Nov 15;27(11):499-506.
- Oswald T. Avery; Colin M. MacLeod & Maclyn McCarty (1944).
- Luria SE. Reactivation of Irradiated Bacteriophage by Transfer of Self-Reproducing Units. Proc Natl Acad Sci U S A. 1947 Sep;33(9):253-64.
- Bernstein C. Deoxyribonucleic acid repair in bacteriophage. Microbiol Rev. 1981 Mar;45(1):72-98.
- HERSHEY AD، CHASE M. Independent functions of viral protein and nucleic acid in growth of bacteriophage. J Gen Physiol. 1952 May;36(1):39-56.
- Watson JD، Crick FH (Apr 1953). “Molecular structure of nucleic acids; a structure for deoxyribose nucleic acid”. Nature 171 (4356): 737–8.
- Meselson M، Stahl FW. THE REPLICATION OF DNA IN ESCHERICHIA COLI. Proc Natl Acad Sci U S A. 1958 Jul 15;44(7):671-82.
- Jacob F1، Perrin D، Sánchez C، Monod J، Edelstein S. [The operon: a group of genes with expression coordinated by an operator. C.R.Acad. Sci. Paris 250 (1960) 1727-1729]. [Article in English، French] C R Biol. 2005 Jun;328(6):514-20.
- CRICK FH، BARNETT L، BRENNER S، WATTS-TOBIN RJ. General nature of the genetic code for proteins. Nature. 1961 Dec 30;192:1227-32.
- Min Jou W، Haegeman G، Ysebaert M، Fiers W (May 1972). “Nucleotide sequence of the gene coding for the bacteriophage MS2 coat protein”. Nature 237 (5350): 82–8.
- Fiers W، Contreras R، Duerinck F، Haegeman G، Iserentant D، Merregaert J، Min Jou W، Molemans F et al. (1976). “Complete nucleotide-sequence of bacteriophage MS2-RNA – primary and secondary structure of replicase gene”. Nature 260 (5551): 500–507.
- Sanger F، Air GM، Barrell BG، Brown NL، Coulson AR، Fiddes CA، Hutchison CA، Slocombe PM، Smith M et al. (Feb 1977). “Nucleotide sequence of bacteriophage phi X174 DNA”. Nature 265 (5596): 687–95.
- Kerem B; Rommens JM; Buchanan JA; Markiewicz; Cox; Chakravarti; Buchwald; Tsui (September 1989).
- Fleischmann RD; Adams MD; White O; Clayton; Kirkness; Kerlavage; Bult; Tomb; Dougherty; Merrick; McKenney; Sutton; Fitzhugh; Fields; Gocyne; Scott; Shirley; Liu; Glodek; Kelley; Weidman; Phillips; Spriggs; Hedblom; Cotton; Utterback; Hanna; Nguyen; Saudek et al. (July 1995).
- Ernest W. Crow & James F. Crow (1 January 2002)
https://www.britannica.com/science/genetics
برای دانلود پی دی اف بر روی لینک زیر کلیک کنید
ورود / ثبت نام