باحثون يحققون رمزين وراثيين في وقت واحد، لأن الواحد كان بسيطًا جدًا

الرمز الوراثي هو اللغة العالمية للحياة، حيث يترجم الحمض النووي إلى بروتينات. كل كائن حي على الأرض يستخدم نفس الرمز، وهو إرث من سلفنا المشترك الأخير. تغييره يشبه محاولة إعادة كتابة القاموس بينما لا يزال الجميع يستخدمونه - باستثناء أن القاموس مصنوع من مليارات الأزواج القاعدية، وكل خلية في جسمك تعتمد عليه.

لكن بعض الأرواح الشجاعة كانت تحاول ذلك. تمكن باحثون سابقًا من حشر أحماض أمينية جديدة في البكتيريا وحتى إنشاء بروتينات بحمض أميني واحد أقل. المشكلة: كان عليهم إعادة هندسة كل جين في الجينوم لتجنب الأخطاء الكارثية. عملية مملة، على أقل تقدير.

الآن، وجد فريق بقيادة عالم الأحياء الاصطناعية ورجل الأعمال المتسلسل جورج تشيرش حلاً ذكيًا: تشغيل رمزين وراثيين في وقت واحد، حتى لا تضطر إلى كسر الرمز الذي يعمل بالفعل. لم يختبروه بعد في خلية حية - وقد يسبب بعض المتاعب هناك - لكنه حل إبداعي يمكن أن يسرع علم الأحياء الاصطناعي بشكل كبير.

لمن تخطى دروس الأحياء في المدرسة الثانوية، إليك تذكير سريع. في الحمض النووي، تشفر ثلاثيات القواعد الأحماض الأمينية، مع ثلاث ثلاثيات تعمل كإشارات توقف. يُنسخ الحمض النووي إلى حمض نووي رسول (mRNA)، ثم يقرأه الريبوسوم - وهو معقد من البروتينات والحمض النووي الريبوزي. تطابق الحمض النووي الريبوزي الناقل (tRNA) ثلاثة توائم مضادة مع كودونات mRNA وتوصيل الحمض الأميني المقابل. تقوم إنزيمات تسمى aminoacyl-tRNA synthetases بشحن كل tRNA عن طريق ربط الحمض الأميني الصحيح به.

لتغيير الرمز الوراثي، عادة ما يتعين عليك تعديل تسلسلات tRNA أو إنزيمات الشحن أو كليهما - وضمان ألا تعطل التغييرات كل جين في الجينوم. هذا كابوس من التنسيق، ولهذا كان التقدم بطيئًا.

العمل الجديد، المنشور في Nature، يعتمد على تفصيل دقيق: جزء من الحمض النووي الريبوزي للريبوسوم يقترن مع تسلسل محفوظ على tRNAs. هذا التفاعل ضروري، ولكن نظرًا لأن جميع tRNAs تشترك في هذا التسلسل، فهو ليس شيئًا تفكر عادة في تغييره. تساءل الباحثون: ماذا لو صنعنا نسختين من tRNAs - واحدة بالتسلسل القياسي، وأخرى بتعديل - وتعديلًا مطابقًا في مجموعة منفصلة من الريبوسومات؟

لقد فعلوا ذلك بالضبط. كان عليهم أولاً معرفة ما إذا كانت tRNAs المعدلة لا تزال قادرة على الشحن بواسطة إنزيمات التخليق - ليس سؤالًا تافهًا، حيث لم يسأله أحد من قبل. طوروا فحصًا ذكيًا باستخدام الترجمة الخالية من الخلايا، والروبوتات، وتسلسل الجيل التالي، والكيمياء التحليلية. النتيجة: معظم tRNAs المعدلة يمكن شحنها، وإن كان بكفاءة أقل، مع تحمل بعض تغييرات التسلسل أفضل من غيرها.

بعد ذلك، أكدوا أن الريبوسومات الطبيعية تتجاهل tRNAs المعدلة، بينما الريبوسومات ذات التغييرات المطابقة تستخدمها بسعادة. ثم صمموا mRNA يمكن ترجمته بواسطة كلا النظامين، مع نتائج مختلفة اعتمادًا على الرمز الذي تمت قراءته. عندما خلطوا مجموعتي tRNA، ومجموعتي الريبوسوم، وجميع المواد الكيميائية اللازمة، حصلوا على بروتينين مختلفين - واحد من كل رمز وراثي.

إنها خدعة أنيقة جدًا. ولكن قبل أن تبدأ في الحلم بحياة غريبة في طبق بتري، لاحظ أن هذا تم في نظام خالٍ من الخلايا. في خلية فعلية، ستحاول الريبوسومات البديلة ترجمة كل mRNA تصادفه، مما ينتج على الأرجح فوضى من البروتينات المقتطعة أو المشوهة التي قد تقتل الخلية. الباحثون يدركون ذلك، ونحن كذلك - لكننا لسنا أذكياء بما يكفي لرؤية طريقة للتغلب عليه. ربما سيجد بعض علماء الأحياء الأذكياء.

الورقة البحثية، المنشورة في Nature، 2026، DOI: 10.1038/s41586-026-10949-y، هي شهادة على قوة طرح السؤال 'ماذا لو؟' - وعلى حقيقة أن حتى الرمز البيولوجي الأكثر عالمية ليس منحوتًا في الحجر.