فريدريش ميشر : الرجل الذي اكتشف الحمض النووي DNA قبل الجميع

- تم توضيح بنية الحمض النووي DNA في عام 1953 ، ولكن تم اكتشافه بالفعل في عام 1868 في مختبر صغير في ألمانيا من قِبل عالم سويسري يُدعى " فريدريش ميشر Friedrich Miescher " .

اليوم عندما تسأل أحد ما عن " من اكتشف الحمض النووي ؟ " , ربما ستحصل على واحدة من إجابتين : لا اعرف - أو " واطسون وكريك من اكتشفا الحمض النووي " .

في معظم كتب العلوم الأساسية ، فإن الأسماء التي تظهر بشكل أساسي عند ذكر تاريخ الحمض النووي هي جيمس واطسون وفرانسيس كريك وموريس ويلكينز ، والذين نالوا جائزة نوبل عام 1965 .

,مُنحت جائزة نوبل "لاكتشافاتهم المتعلقة بالهيكل الجزيئي للأحماض النووية وأهميتها في نقل المعلومات في المواد الحية".. ولكن في الحقيقة هذه ليست القصة بأكملها ، لأن القصة من بدايتها تبدأ من اكتشاف جزيء الـ DNA .

القرن التاسع عشر : بداية قصة الحمض النووي 

- في أواخر القرن التاسع عشر الميلادي ، كان احد الأسئلة الأكثر بحثاً ورواجاً هو كيف بدأت الحياة ، وكيف يتم نقل المعلومات بين الأجيال ، ولكن على الرغم من معرفة القليل عن نواة الخلية في ذلك الوقت ، إلا أن الاهتمام بذلك المجال ظل يتصاعد ، وكان كثير من العلماء يضعون رؤية أكبر للخلية والجزيئات الحيوية .

فأعطانا تشارلز دارين وألفريد ر . والاس نظرية الانتقاء الطبيعي في عام 1859 ، وفي عام 1866 ، اقترح إرنست هيجل أن النواة تحتوي على مكونات وراثية .

بعد عقد من الزمن ، وصف فالتر فليمنغ الصبغيات أثناء الإنقسام الميتوزي ، ودعم ثيودور بوفيري فكرة أن الكروموسومات تحتوي على المادة الوراثية للخلية ، ولكن آمن معظمهم بفكرة أن البروتينات هي مفتاح الحياة ، ووسط كل ذلك الهياج العلمي والفلسفة ، تم اكتشاف الحمض النووي من قِبل عالم سويسري في ألمانيا .

من هو فريدريش ميشر وكيف اكتشف الحمض النووي ؟

ولد فريدريش ميشر Friedrich Miescher في عائلة غارقة في العلوم في 13 أغسطس عام 1844 في سويسرا ، فكان كل من والده وعمه يوهان ميسير وويلهيم هيس ، على التوالي ، أطباء مشهورين وأخصائيين في علم التشريح وأساتذة في جامعة بازل .

أظهر ميشر اهتماما كبيراً بالعلوم ، فهرع إلى دراسة الطب في بازل ، ولكنه وجد لاحقاً أن الأبحاث حول العالم الطبيعي تُرضي فضوله أكثر من الطب .

بدأت قصة الحمض النووي الـ DNA في عام 1868 ، عندما انضم فريدريش ميشر إلى مختبر فيليكس هوبي-سيلر قبل حوالي 85 عامًا قبل اكتشاف واتسون وكريك بنية الحمض النووي.

كان ميشر يعمل على بحث الغرض منه تحديد التركيب الكيميائي للخلايا ،وعمل خلال بحثه على كريات الدم البيضاء , وقد أتاح له هذا المختبر الفرصة للقيام بذلك البحث من حيث الدعم والتوجيه ، ولكن بسبب صعوبة الحصول على خلايا الدم البيضاء من الغدد الليمفاوية للإنسان في ذلك الوقت ، اضطر ميشر إلى استخلاصها من الضمادات التي يوجد بها القيح ، والتي كانت تُرمى عادة خارج عيادة جراجية قريبه منه .

كان مايشر عالماً دقيقاً ، يسجل كل التفاصيل ويقوم بأداء منهجي بحذر شديد ، ومن خلال عمله على البروتينات والدهون ، لاحظ ميشر أن هناك مادة تترسب في الظروف الحمضية ، فأصبح متحمساً بشأن تلك المادة المترسبة الغريبة .

قام ميشر بالعديد من التجارب لترسيب تلك المادة خارج المحلول الحمضي ، فتفاجأ بإنها تذوب في بعض المحاليل عند تغيير درجة الأس الهيدروجيني لدرجة معينة ( درجة الحموضة  ) ، ولكنها تترسب مرة أخرى عند أعادتها للمحلول الحمضي ، وهذا يختلف عن خصائص باقي البروتينات التي يعرفها .

كيف تترسب البروتينات 

- تحمل البروتينات جزيئات موجبة وجزيئات سالبة الشحنة في تركيبتها ، واعتماداً على الرقم الهيدروجيني للمحلول ، قد تكتسب تلك الجزيئات شحنات سالبة أو موجبة .

وفي درجة حموضة معينة حيث يكون للبروتين شحنة سالبة أو موجبة ، يبقى البروتين مذاباً في المحلول ، حيث يمكن للأيونات الموجودة في الماء أن تتفاعل مع هذه الشحنات الموجودة على البروتين ، فتحافظ على البروتين في المحلول ، ولكن في حالة تغيير درجة الحموضة لدرجة معينة ، فإن شحنة البروتين في تلك الحالة تكون متعادلة عند هذا المستوى من الأس الهيدروجيني ، فتبدأ جزيئات البروتين بالتفاعل فيما بينها بدلاً من الأيونات المحيطة ، وبالتالي تترسبب بدلاً من أن تذوب في المحلول ، ويُسمى هذا الرقم الهيدروجيني في تلك الحالة بـ  isoelectric point - نقطة تساوي الكهربائية IP ، وبمجرد تغير الرقم الهيدروجيني للمحلول في الإتجاه الحمضي او القاعدي ، بعيداً عن هذا الـ  IP ، يذوب مرة أخرى .

وبمعرفة ميشر لذلك ، فإنه أدرك أن المادة التي يتعامل معها ليست بروتين .

ولكي يتأكد من نتائجه ، قام ميشر بإجراء العديد من الاختبارات ، فقام بحرق المادة المترسبة ، فوجد جميع العناصر العضوية المعتادة - الأكسجين والكربون والهيدروجين والنيتروجين ، لكنه لم يجد الكبريت ، الموجود عادة في البروتينات k بالإضافة إلى ذلك ، وجد أن المادة المترسبة تحتوي على كمية ملحوظة من الفوسفور داخلها.

كما أخضع الراسب للإنزيمات البروتينية والإنزيمات التي تحلل البروتينات إلى لبناتها الأولية - الاحماض الأمينية - ولكن لم تتأثر المادة المترسبة بالإنزيمات ، مما زاد من رأيه بأن هذا لم يكن بروتيناً .

كان ميشر يعلم أيضاً - استناداً إلى عمله السابق - أنه تم العثور على تلك المادة في النواه ، لذلك أطلق عليها اسم ( nuclein - حمض نووي ) .

الورقة التي تُسلط الضوء على اكتشاف ميشر نُشرت عام 1871 ، بعد ذلك واصل ميشر العمل على النواه ، ولكنه فضل استخدام الحيوانات المنوية لسمك السلمون كمادة للعمل 

أظهر عمله  أن كل الفسفسور الموجود في الحمض النووي موجود في صورة حمض الفسفوريك ، وأن هذا الجزيء لديه وزن جزيئي كبير لإنه ينتشر بشكل بطيء في المحلول ، وذكر ان هذا الحمض النووي كان موجود مع جزيء أساسي آخر أسماه بالـ بروتامين، وقد شكلت هذه المواد معاً كتلة رؤوس الحيوانات المنوية التي كان يدرسها - وكان ميشر محقاً في كل هذا !

الحمض النووي بعد ميشر 

- بدأت المهمة العظيمة المتمثلة في دراسة الحمض النووي في التحول من يدي ميشر إلى أيدي علماء آخرين ، حيث بدأ العديد من الكيميائين وخاصة اولئك الذين كانوا يعرفون  Miescher و Hoppe-Seyler ، بالعمل على النواة. 

وجد ألبريشت كوسيل ، الباحث في مختبر هوب-سيلر (والحائز على جائزة نوبل لاحقًا) أن الحمض النووي يتكون من أربع قواعد وسكريات.

كما قام إدوارد زكرياس Eduard Julius Zacharias - عالم النبات - بدمج مفهوم الكروموسومات مع النواه والحمض النووي ، مما أثبت أن الحمض النووي كان مكوناً مهماً في الكروموسومات .

ومع ذلك - ظل الحمض النووي يحظى باهتمام ضئيل من قِبل المجتمع العلمي في ذلك الوقت ... لماذا ؟

اعتقد معظم العلماء - بما فيهم ميشر - أن البروتينات هي المكونات الوراثية للكائنات الحية وليس الأحماض النووية ، وذلك لعدة أسباب ، مفادها أن الأحماض النووية مركبات كيميائية بسيطة للغاية كي تستطيع إنتاج هذا التنوع الديناميكي في الحياة ، أما البروتينات ، فكانت تتالف من 20 حمض أميني مختلف ، وكانت معقدة في تركيبها بشكل يكفي لتوفير تباين الحياة التي نراها حولنا .

فتسبب كل هذا في إهمال الأحماض النووية إلى حد كبير ، وتعثر العمل على الجزيء وتحول التركيز على البروتينات في المقام الأول .

ولكن لحسن الحظ - تغير كل هذا عندما أثبتت سلسلة من التجارب - قام بها أولا  جريفيث في عام 1928 ، ثم أفيري وماكلويد ومكارثي في عام 1944 ، وأخيراً بواسطة هيرشي وتشيس في عام 1952 - أن الحمض النووي كان المادة الوراثية في الخلايا .

ومع ذلك لم يتم حسم الأمر تماماً من دون فهم بنية الحمض النووي ، فكان من الصعب  القول على وجه اليقين (أو قدر اليقين الذي يسمح به العلم) أن الحمض النووي كان هو الجزيء المسئول عن هذا التنوع البيولوجي بشكل لا لبس فيه ، حتى جاء كل من واطسون وكريك من كامبريدج وويلكينز وروزاليند فرانكلين وطالبها ريموند جوسلينج ، وكذلك لينوس بولينج ليكتشفوا بنية الحمض النووي ، من خلال مزيج من الحظ والإبداع والإلهام ، وبالفعل وصل واطسون وكريك إلى خط النهاية أولاً .

ومن وقت اكتشافهما لبنية الحمض النووي ، لم يُصبح عالم الأحماض النووية هو نفسه ، فقد أنتشرت حمى العمل على الحمض النووي في العقود الثلاثة التالية بشكل كبير ، وتم انجاز قدر لا يُصدق من العمل الرائد في هذا المجال .

عند وفاة فريدريش ميشر عن عمر يناهز الـ 51 عاماً بسبب مرض السل ، كتب عمه Wilhelm His في مقدمة أعمال ميشر التي جمعها " إن تقدير Miescher وعمله لن يتضاءل ؛ على العكس من ذلك ، سوف ستكون اكتشافاته وأفكاره بذور لمستقبل مثمر. " 

اليوم مازلنا نبحث في مجال الـ DNA  والأحماض النووية الأخرى ، من أجل اكتشاف أسرار الحياة وبداياتها على الأرض - لذلك تبدو تلك الكلمات السابقة صحيحة - سيحتفظ ميشر دائماً بمكانة مهمة في تاريخ الـ DNA .

المصدر / scienceabc.com