روزی برای گرامی‌ داشتن قصه‌گوی رازهای هستی!

به گزارش ایسنا، روز DNA در ۲۵ آوریل گرامی داشته می‌شود. سال ۱۹۵۳ در چنین روزی، «جیمز واتسون»(James Watson) و «فرانسیس کریک»(Francis Crick) رسماً کشف «اسید دئوکسی ریبونوکلئیک» (Deoxyribonucleic Acid) یا DNA را در نامه‌ای کوتاه که در مجله علمی «نیچر»(Nature) منتشر شد، اعلام کردند.

به نقل از نشنال دی کلندر، در سال ۱۹۹۰ دانشمندانی از سراسر جهان گرد هم آمدند تا نقشه‌برداری از ژنوم انسان را آغاز کنند. در این پروژه که با نام «پروژه ژنوم انسان» شناخته می‌شود، تقریباً ۲۰۰۰ دانشمند در ۶ کشور شروع به نقشه‌برداری از نوکلئوتیدهای موجود در DNA انسان کردند. آنها در این فرآیند دریافتند که انسان‌ها ژن‌های مشترکی با سایر گونه‌ها دارند. برخی از گونه‌هایی که این پروژه از DNA آنها نقشه‌برداری کرد شامل مخمر، موش و مگس میوه بودند؛ یعنی همه گونه‌هایی که معمولاً در علم مورد بررسی قرار می‌گیرند.

دانشمندان در «پروژه ژنوم انسان» دریافتند که انسان‌ها ژن‌های مشترکی با سایر گونه‌ها دارند.در ۲۶ ژوئن سال ۲۰۰۰، اولین پیش‌نویس ژنوم انسان منتشر شد. تا آوریل ۲۰۰۳، این پروژه ۹۲ درصد از ژنوم نقشه‌برداری‌شده انسان را منتشر کرد. کنسرسیوم «تلومر به تلومر»(T2T) چالش تعیین توالی هشت درصد نهایی ژنوم انسان را بر عهده گرفت. در ۳۱ مارس سال ۲۰۲۲، دانشمندان ۶ نامه را درباره جزئیات تکمیل هشت درصد نهایی در مجله «ساینس»(Science) منتشر کردند.

نقشه‌برداری از ژنوم انسان، پزشکی و تحقیقات را متحول کرده است. پروژه «ENCODE» اندکی پس از توالی‌یابی ژنوم انسان، برای مطالعه بیشتر و فهرست‌بندی داده‌های مربوط به ژنوم انسان آغاز شد.

تحقیقاتی از جمله مطالعه سرطان‌های گوناگون و آزمایش‌های تشخیصی پیشرفته‌تر ممکن است پزشکی را برای همیشه تغییر دهند.

روز ملی DNA چگونه گرامی داشته می‌شود؟

۱. تشویق دانش‌آموزان، آموزگاران و عموم مردم به بیشتر آموختن درباره ژنتیک و ژنومیک

۲. خواندن کتاب‌هایی درباره DNA و کشف آن

۳. تماشای مستندهای مربوط به DNA

۴. به اشتراک گذاشتن ایده‌ها درباره روز DNA با استفاده از هشتگ NationalDNADay در شبکه‌های اجتماعی

پرسش‌های متداول درباره DNA

۱. چهار عنصر سازنده DNA چه هستند؟

DNA از چهار باز شیمیایی یا عنصر سازنده تشکیل شده است که عبارتند از «آدنین»(Adenine)، «سیتوزین»(Cytosine)، «گوانین»(Guanine) و «تیمین»(Thymine).

۲. آیا همه موجودات زنده DNA دارند؟

بله. DNA در ساختار بدن همه موجودات زنده وجود دارد.

۳. مارپیچ دوتایی چیست؟

مارپیچ دوتایی، دو رشته DNA و شکل مارپیچی آن را توصیف می‌کند.

چرا روز DNA مهم است؟

به نقل از نشنال تودی، DNA به قدری مهم است که اختصاص دادن یک روز به آن ضرورت دارد. در ادامه با برخی از دلایل اهمیت گرامیداشت این روز آشنا می‌شویم.

۱. DNA پیشرفت‌های صورت‌گرفته در اکتشافات علمی را تصدیق می‌کند.

دانشمندان از دیرباز در حال مطالعه موجودات زنده و مشارکت در اکتشافات ژنتیکی بوده‌اند که تا امروز ادامه دارند. در روز DNA، تلاش‌های هدایت‌کننده به دانش امروز و تحقیقات مداوم عامل اکتشافات فردا ارج نهاده می‌شوند.

۲. DNA مردم را تشویق می‌کند تا درباره تاریخچه ژنتیکی خود بیشتر بدانند.

تحقیقاتی که به جشن روز DNA منجر شده‌اند، همان علمی هستند که ما را به ریشه‌هایمان نزدیک‌تر می‌کند. این روز با تشویق کردن ما به یادگیری بیشتر درباره این که چه کسی هستیم و از کجا آمده‌ایم، حس تعلق را تقویت می‌کند.

۳. عموم مردم در روز DNA می‌توانند اطلاعات بیشتری را درباره ژنتیک و ژنومیک به دست بیاورند.

از تاریخ ژنتیک گرفته تا ویرایش ژن، مطالب بسیاری درباره ساختار و عملکرد ژنوم‌ها برای یادگیری وجود دارد. در روز DNA، عموم مردم تشویق می‌شوند که به هرگونه اطلاعات موجود دسترسی پیدا کنند تا درباره ساختار ژنتیکی خود و زیست‌شناسی مولکولی همه موجودات زنده اطلاعات بیشتری به دست بیاورند.

هوا پر از DNA است!

به نقل از نیچر، از مواد ژنتیکی موجود در هوا می‌توان برای ترسیم تصویری از سلامت اکوسیستم، نظارت بر گونه‌های مهاجم و حتی شناسایی انسان‌ها استفاده کرد. «رایان کلی»(Ryan Kelly)، پژوهشگر «دانشگاه واشنگتن»(University of Washington) که «DNA محیطی»(eDNA) را مطالعه می‌کند، از آنچه به طور نامرئی در هوا شناور است، شگفت‌زده شد. کلی گفت: این شگفت‌انگیز است. ما همیشه و در همه حال کاملاً توسط اطلاعاتی به شکل DNA و «آران‌ای»(RNA) احاطه شده‌ایم.

دانشمندان مدت‌هاست که DNA را از آب و خاک استخراج می‌کنند، اما آنها بررسی هوا به عنوان منبع اطلاعات ژنتیکی را به تازگی آغاز کرده‌اند. دانشمندان در طول یک دهه گذشته یا بیشتر، در حال یادگیری نحوه اندازه‌گیری DNA موجود در هوا، مطالعه فراوانی آن و استفاده از آن برای جمع‌آوری تصویری از ساکنان یک اکوسیستم و سلامتی آنها بوده‌اند. معمولا DNA موجود در هوا برای نظارت بر گونه‌های منفرد استفاده می‌شود و به عنوان راهی برای تشخیص گونه‌های مهاجم یا حملات با سلاح‌های بیولوژیکی مورد بررسی قرار می‌گیرد. همچنین، DNA به عنوان راهی برای قضاوت درباره موفقیت تلاش‌های حفاظتی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

«دیوید دافی»(David Duffy) متخصص ژنومیک بیماری‌های حیات وحش در «دانشگاه فلوریدا سنت آگوستین»(UFHSA) گفت: این روش نویدبخش پیوند دادن کل تنوع زیستی و کل جهان با یک سنجش واقعاً سریع است که حتی می‌توان آن را در محل انجام داد و در فضای ابری تحلیل کرد.

هنوز نکته‌های بسیاری برای آشکارسازی وجود دارد که از جمله آنها می‌توان به سرعت واپاشی DNA در هوا و مسافتی که طی می‌کند اشاره کرد. برخی از مواد ژنتیکی استخراج‌شده از هوا از انسان می‌آیند و چندین دانشمند نگرانند که هنگام استفاده از این روش برای تحقیقات حفاظت از محیط زیست، به طور ناخواسته قومیت افراد یا اختلال ژنتیکی آنها آشکار شود و حتی برای شناسایی افراد مورد استفاده قرار بگیرد.

اگر سر خود را بخارانید، مواد سلولی غنی از DNA را در هوا آزاد خواهید کرد. در هوا، این مواد با DNA منتشرشده از منابع بی‌شمار دیگری از جمله بازدم، قطعات مو، پر، مدفوع، گرده، هاگ و ریزارگانیسم‌هایی مانند ویروس‌ها و ریزجلبک‌ها مخلوط می‌شوند. این DNA که می‌تواند شامل بخش‌هایی به طول ده‌ها هزار جفت باز باشد، احتمالا برای چند روز در هوا سرگردان خواهد شد و اغلب به ذرات گرد و غبار خواهد چسبید. این DNA می‌تواند مسافت‌هایی از چند متر تا چند هزار متر را طی کند.

اگرچه eDNA به طور معمول از آب، برف و خاک جمع‌آوری می‌شود تا اطلاعاتی درباره تنوع زیستی و ردیابی آلاینده‌ها یا ویروس‌ها جمع‌آوری شود، دانشمندان به غیر از گرده و هاگ معمولاً منابع DNA موجود در هوا را بررسی نکرده‌اند، اما در اوایل دهه ۲۰۱۰ بوم‌شناسان گوناگونی شروع به بررسی این موضوع کردند که آیا هوا ممکن است حاوی آثار DNA سودمند فراتر از موارد موجود در این بسته‌های همراه باد باشد.

 در سال ۲۰۱۳ گروهی از زیست‌شناسان شامل «مت کلارک» (Matt Clark) در «موزه تاریخ طبیعی» (Natural History Museum) لندن و «ریچارد لگت»(Richard Leggett) در «موسسه ارلهام» (Earlham Institute) انگلستان، نمونه‌هایی از هوا را در یک گلخانه و بیرون از آن جمع‌آوری کردند. کلارک گفت: ما فقط داشتیم فکر می‌کردیم که آیا چیزی گیرمان می‌آید یا خیر اما در واقع، ده‌ها یا شاید صدها چیز پیدا کردیم.

«متیو بارنز»(Matthew Barnes)، بوم‌شناس «دانشگاه فناوری تگزاس»(Texas Tech) نیز نمونه‌های هوا را با استفاده از روش‌های توسعه‌یافته برای جمع‌آوری eDNA منتقل‌شده از آب تحلیل کرد و دریافت که آنها مملو از DNA برگ‌ها و گل‌ها و همچنین انواع گرده‌هایی هستند که برای انتقال از طریق باد طراحی نشده‌اند. سپس، بارنز به پتانسیل درک کل جوامع گیاهی با استفاده از هوا پی برد.

کشف DNA ببر در نزدیکی شهر کمبریج انگلستان، جامعه وسیع‌تری را نسبت به پتانسیل DNA موجود در هوا آگاه کرد. «الیزابت کلر»(Elizabeth Clare)، پژوهشگر «دانشگاه یورک»(York University) در کانادا و «جوآن لیتل‌فیر»(Joanne Littlefair) پژوهشگر «کالج دانشگاهی لندن»(UCL) می‌خواستند بدانند که آیا می‌توانند DNA حیوانات را در هوا پیدا کنند. آنها نمونه‌هایی را در یک باغ‌وحش کوچک واقع در کمبریج‌شایر انگلستان جمع‌آوری کردند؛ با این استدلال که منشأ هر DNA‌ کشف‌شده را خواهند دانست، زیرا حیوانات عجیب و غریب به پارک محدود بودند.

برخی از مواد ژنتیکی استخراج‌شده از هوا از انسان می‌آیند و چندین دانشمند نگرانند که هنگام استفاده از این روش برای تحقیقات حفاظت از محیط زیست، به طور ناخواسته قومیت افراد یا اختلال ژنتیکی آنها آشکار شود و حتی برای شناسایی افراد مورد استفاده قرار بگیرد.پژوهشگران در آزمایشگاه، DNA را از نمونه‌ها استخراج کردند و آن را مورد تکثیر و توالی‌یابی قرار دادند. در مجموع، نمونه‌ها حاوی DNA از ۲۵ گونه پستان‌دار و پرنده از جمله ۱۷ گونه نگهداری‌شده در باغ‌وحش بودند. پژوهش دیگری در نزدیکی باغ‌وحش کپنهاگ که هم‌زمان منتشر شد، یافته‌های مشابهی داشت.

«سایمون کریر»(Simon Creer)، دانشجوی رشته بوم‌شناسی مولکولی «دانشگاه بنگور»(Bangor University) انگلستان گفت: DNA حیوانات موجود در هوا همیشه وجود داشته است؛ فقط ما هرگز به دنبال آن نبوده‌ایم.

در نهایت، یک فیزیکدان توانست راهی را برای گسترش این روش پیدا کند. «جیمز آلرتون»(James Allerton)، پژوهشگر «آزمایشگاه ملی فیزیک»(National Physical Laboratory) در لندن پیشنهاد داد که کلر، نمونه‌های گرفته‌شده توسط شبکه نظارت بر فلزات سنگین را که دارای ۲۵ پمپ هوا است و در شهرها، روستاها و مکان‌های صنعتی واقع شده است، بررسی کند.

پژوهشگران برای بررسی قابلیت اطمینان روش خود، نتایج به‌دست‌آمده را با داده‌های حاصل از پایگاه‌های بزرگ داده مانند «iNaturalist» مقایسه کردند که حاوی مشاهدات شهروندان دانشمند است. پایگاه iNaturalist نتوانسته بود نیمی از یافته‌های این پژوهشگران را جمع‌آوری کند. در عوض، eDNA نیز ۴۳ درصد از مشاهدات iNaturalist را منعکس نمی‌کرد.

علم شهروندی تمایل داشت تعداد بیشتری از پرندگان و سایر گونه‌های کاریزماتیک و قابل مشاهده را در نزدیکی سکونت‌گاه‌های انسانی پیدا کند. لیتل‌فیر گفت: DNA موجود در هوا بیشتر از موجودات کوچک، نامرئی و شب‌زی مانند قارچ‌ها، گلسنگ‌ها، بی‌مهرگان و گیاهانی غیر از درختان منتشر شده است. این‌ها واقعاً نیروگاه‌های عملکرد اکوسیستم هستند.

در نهایت می‌توان گفت که DNA مانند یک قصه‌گو همه اسرار هستی را آشکار می‌سازد و هر بار داستان‌های جدیدی را درباره شکل‌گیری موجودات زنده تعریف می‌کند.