معلومة

18.9: أصل الحياة - علم الأحياء


يتطلب حساب أصل الحياة على الأرض حل العديد من المشكلات:

  • كيف تحدد الجزيئات العضوية الحياة ، على سبيل المثال تم إنشاء الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات.
  • كيف تم تجميعها في جزيئات كبيرة ، على سبيل المثال البروتينات والأحماض النووية - عملية تتطلب محفزات.
  • كيف استطاع هؤلاء أن يتكاثروا.
  • كيف تم تجميعها في نظام محدد من محيطه (أي خلية).

يعالج عدد من النظريات كل من هذه المشاكل. بالنسبة للمشكلة الأولى ، تم اقتراح أربعة سيناريوهات. جزيئات عضوية:

  1. تم تصنيعها من مركبات غير عضوية في الغلاف الجوي ،
  2. تمطر على الأرض من الفضاء الخارجي ،
  3. تم تصنيعها في فتحات حرارية مائية في قاع المحيط ،
  4. تم تصنيعها عندما اصطدمت المذنبات أو الكويكبات بالأرض المبكرة.

السيناريو 1: تجربة ميلر

قام ستانلي ميلر ، وهو طالب دراسات عليا في الكيمياء الحيوية ، ببناء الجهاز الموضح في الشكل ( PageIndex {1} ). ملأها بالماء (ح2O) والميثان (CH4) ، الأمونيا (NH3) والهيدروجين (H2) ، ولكن لا يوجد أكسجين. افترض أن هذا المزيج يشبه الغلاف الجوي للأرض المبكرة. ظل الخليط يدور عن طريق الغليان المستمر ثم تكثيف الماء. مرت الغازات عبر غرفة تحتوي على قطبين مع مرور شرارة بينهما.

في نهاية الأسبوع ، استخدم ميلر كروماتوغرافيا الورق لإظهار أن القارورة تحتوي الآن على العديد من الأحماض الأمينية بالإضافة إلى بعض الجزيئات العضوية الأخرى. ومع ذلك ، يُعتقد الآن أن الغلاف الجوي للأرض المبكرة كان ليس غني بالميثان والأمونيا - مكونات أساسية في تجارب ميلر. في السنوات التي أعقبت عمل ميلر ، تمت تجربة العديد من المتغيرات من إجراءاته. تقريبًا جميع الجزيئات الصغيرة المرتبطة بالحياة قد تم تشكيلها:

  • 17 من أصل 20 من الأحماض الأمينية المستخدمة في تخليق البروتين ، وجميع البيورينات والبيريميدين المستخدمة في تخليق الأحماض النووية.
  • لكن التوليف اللاأحيائي ريبوز - وهكذا النيوكليوتيدات - كان أكثر صعوبة. ومع ذلك ، تم الإبلاغ عن النجاح في تخليق بيريميدين ريبونوكليوتيدات في ظل ظروف قد تكون موجودة في بدايات الأرض في عدد 14 مايو 2009 من طبيعة سجية.
  • وفي عام 2015 ، أفاد الكيميائيون في كامبريدج بإنجلترا بقيادة جون ساذرلاند أنهم تمكنوا من تصنيع سلائف لـ 12 من 20 حمضًا أمينيًا واثنين (من الأربعة) ريبونوكليوتيدات تستخدمها الحياة بالإضافة إلى الجلسرين -1 فوسفات ، وهو مادة سليفة. من الدهون. لقد صنعوا كل هذه الجزيئات باستخدام سيانيد الهيدروجين (HCN) وكبريتيد الهيدروجين (H2S) مشع بالأشعة فوق البنفسجية في وجود محفزات معدنية.

السيناريو 2: جزيئات من الفضاء الخارجي

حدد علماء الفلك ، باستخدام التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء ، مجموعة متنوعة من الجزيئات العضوية في الفضاء بين النجوم ، بما في ذلك الميثان (CH4) والميثانول (CH3OH) ، الفورمالديهايد (HCHO) ، سيانو أسيتيلين (HC3N) (والتي تعتبر في تجارب تفريغ الشرارة مقدمة للبيريميدين السيتوزين) ، الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات مثل كتل البناء غير العضوية مثل ثاني أكسيد الكربون (CO2) وأول أكسيد الكربون (CO) والأمونيا (NH3) ، كبريتيد الهيدروجين (H2S) وسيانيد الهيدروجين (HCN).

كانت هناك عدة تقارير عن إنتاج الأحماض الأمينية والجزيئات العضوية الأخرى في المختبرات عن طريق أخذ مزيج من الجزيئات المعروف أنها موجودة في الفضاء بين النجوم مثل الأمونيا (NH3) وأول أكسيد الكربون (CO) والميثانول (CH3OH) والماء (H2O) ، سيانيد الهيدروجين (HCN) وتعريضه لدرجة حرارة قريبة من درجة حرارة الفضاء (بالقرب من الصفر المطلق) والأشعة فوق البنفسجية الشديدة (UV). سواء وصلت الجزيئات التي شكلت الحياة الأرضية إلى هنا من الفضاء أم لا ، فلا شك في ذلك المواد العضوية تمطر باستمرار على الأرض (تقدر بنحو 30 طنا في اليوم).

بدلاً من ذلك ، يمكن نقل الجزيئات العضوية إلى الأرض عبر النيازك كما هو موضح في نيزك مورشيسون الذي سقط بالقرب من مورشيسون ، أستراليا في 28 سبتمبر 1969. تبين أن هذا النيزك يحتوي على مجموعة متنوعة من الجزيئات العضوية بما في ذلك: البيورينات والبيريميدين ، البوليولات - المركبات التي تحتوي على مجموعات هيدروكسيل على عمود فقري من 3 إلى 6 ذرات كربون مثل الجلسرين وحمض الجلسرين (السكريات عبارة عن بوليولات) والأحماض الأمينية المدرجة في الجدول ( PageIndex {1} ). كانت الأحماض الأمينية ونسبها النسبية متشابهة تمامًا مع المنتجات التي تشكلت في تجارب ميلر.

نيزك مورشيسون في المتحف الوطني للتاريخ الطبيعي (واشنطن). (CC SA-BY 3.0 ؛: Basilicofresco).

الجدول ( PageIndex {1} ): الأحماض الأمينية التمثيلية الموجودة في نيزك مورشيسون. توجد ستة من الأحماض الأمينية (الزرقاء) في جميع الكائنات الحية ، لكن الأحماض الأخرى (الصفراء) لا توجد عادة في المادة الحية هنا على الأرض. يتم إنتاج نفس الأحماض الأمينية في تجارب التفريغ مثل تجارب ميلر.
جليكاينحمض الجلوتاميك
ألانينإيزوفالين
فاليننورفالين
البرولينN- ميثيل ألانين
حمض الأسبارتيكN- إيثيل جليسين

تلوث اشعاعى؟

السؤال هو ما إذا كانت هذه الجزيئات التي تم تحديدها في نيزك مورشيسون كانت مجرد ملوثات أرضية دخلت النيزك بعد سقوطه على الأرض؟ على الاغلب لا:

  • تم جمع بعض العينات في نفس اليوم الذي سقطت فيه وتم التعامل معها بحذر شديد لتجنب التلوث.
  • احتوت البوليولات على نظائر الكربون -13 والهيدروجين -2 (الديوتيريوم) بكميات أكبر من تلك الموجودة هنا على الأرض.
  • تفتقر العينات إلى بعض الأحماض الأمينية الموجودة في جميع البروتينات الأرضية.
  • فقط إل تحدث الأحماض الأمينية في البروتينات الأرضية ، لكن الأحماض الأمينية في النيزك تحتوي على كليهما د و إل أشكال (على الرغم من إل كانت الأشكال أكثر انتشارًا بقليل).

السيناريو 3: المنافذ الحرارية المائية في أعماق البحار

تقوم بعض الفتحات الحرارية المائية في أعماق البحار بتفريغ كميات وفيرة من الهيدروجين وكبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون عند درجات حرارة حوالي 100 درجة مئوية. (هؤلاء ليسوا "مدخنين سود"). تنبعث هذه الغازات عبر الغرف الغنية بكبريتيدات الحديد (FeS، FeS).2). هذه يمكن أن تحفز تكوين جزيئات عضوية بسيطة مثل الأسيتات. (وتعتمد الحياة اليوم على الإنزيمات التي تحتوي على ذرات Fe و S في مواقعها النشطة.)

السيناريو 4: التوليف المختبري للقواعد النووية في ظل ظروف تحاكي تأثير الكويكبات أو المذنبات على الأرض المبكرة

أفاد باحثون في جمهورية التشيك في عام 2014 أنهم نجحوا في التخليق اللاأحيائي للأدينين (A) ، والجوانين (G) ، والسيتوزين (C) ، واليوراسيل (U) - القواعد الأربعة الموجودة في RNA (بداية RNA؟) وثلاثة من الأربعة الموجودة في الحمض النووي. لقد حققوا ذلك عن طريق قصف مزيج من الفورماميد والطين بنبضات ليزر قوية تحاكي درجة الحرارة والضغط المتوقعين عندما يضرب نيزك كبير الأرض. Formamide مادة بسيطة ، CH3لا ، يُعتقد أنه كان وفيرًا في بدايات الأرض ويحتوي على العناصر الأربعة الأساسية لجميع أشكال الحياة.

تجميع البوليمرات

مشكلة أخرى هي كيف البوليمرات - أساس الحياة نفسها - يمكن تجميعها.

  • في المحلول ، سيحد التحلل المائي للبوليمر النامي قريبًا من الحجم الذي يمكن أن يصل إليه.
  • ينتج التوليف اللاأحيائي مزيجًا من المتغيرات L و D. كل منهما يمنع بلمرة الآخر. (لذلك ، على سبيل المثال ، فإن وجود د الأحماض الأمينية تمنع بلمرة إل الأحماض الأمينية (تلك التي تشكل البروتينات هنا على الأرض).

وقد أدى ذلك إلى نظرية مفادها أن البوليمرات المبكرة تم تجميعها على أسطح معدنية صلبة تحميها من التدهور ، وفي المختبر متعدد الببتيدات وعديد النيوكليوتيدات (جزيئات الحمض النووي الريبي) التي تحتوي على حوالي 50 وحدة تم تصنيعها على أسطح معدنية (مثل الطين).

بداية RNA؟

تعتمد جميع عمليات التمثيل الغذائي على الإنزيمات ، وحتى وقت قريب ، كان كل إنزيم يتحول إلى بروتين. لكن البروتينات يتم تصنيعها من المعلومات المشفرة في الحمض النووي وترجمتها إلى mRNA. إذن ها هي معضلة الدجاجة والبيضة. يتطلب تخليق DNA و RNA بروتينات. لذلك لا يمكن صنع البروتينات بدون الأحماض النووية ولا يمكن تصنيع الأحماض النووية بدون البروتينات. يوفر اكتشاف أن بعض جزيئات الحمض النووي الريبي لها نشاط إنزيمي حلاً ممكنًا. تشتمل جزيئات الحمض النووي الريبي هذه - التي تسمى الريبوزيمات - على كل من الميزات المطلوبة للحياة: تخزين المعلومات والقدرة على العمل كمحفزات.

بينما لم يتم العثور حتى الآن على ريبوزيم في الطبيعة يمكنه تكرار نفسه ، فقد تم تصنيع الريبوزيمات في المختبر والتي يمكن أن تحفز تجميع قليل النوكليوتيدات في مكملات دقيقة من نفسها. يعمل الريبوزيم على حد سواء نموذج التي يتم فيها تجميع أطوال قصيرة من الحمض النووي الريبي ("قليل النوكليوتيدات" وفقًا لقواعد الاقتران الأساسي و عامل حفاز لربط هذه قليلات النوكليوتيدات تساهميًا.

مبدئيًا ، ربما بدأت الوظائف الدنيا للحياة مع الحمض النووي الريبي ، وبعد ذلك فقط استحوذت البروتينات على الآلية التحفيزية لعملية التمثيل الغذائي ، وتولى الحمض النووي كمستودع للشفرة الجينية. عدة أجزاء أخرى من الأدلة تدعم فكرة "عالم RNA" الأصلي:

  • تعتمد العديد من العوامل المساعدة التي تلعب العديد من الأدوار في الحياة على الريبوز. على سبيل المثال:
    • ATP
    • NAD
    • موضة عابرة
    • أنزيم أ
    • دوري AMP
    • GTP
  • في الخلية ، يتم تصنيع جميع ديوكسي ريبونوكليوتيدات من سلائف الريبونوكليوتيد.
  • تتحكم العديد من البكتيريا في نسخ و / أو ترجمة جينات معينة باستخدام جزيئات الحمض النووي الريبي ، وليس جزيئات البروتين.

التكاثر؟

ربما كان أول شكل من أشكال التكاثر هو الانشطار البسيط للركام المتنامي إلى جزأين - كل منهما به أنظمة استقلابية وجينية متطابقة سليمة.

الخلية الأولى؟

لكي تعمل ، يجب فصل آلية الحياة عن محيطها - شكل من أشكال السائل خارج الخلية (ECF). يتم توفير هذه الوظيفة بواسطة غشاء البلازما. تتكون أغشية البلازما اليوم من طبقة مزدوجة من الفوسفوليبيد. إنها قابلة للاختراق فقط للجزيئات الصغيرة غير المشحونة مثل H.2O ، CO2، و O2. هناك حاجة إلى ناقلات الغشاء المتخصصة للأيونات والجزيئات العضوية المحبة للماء والجزيئات العضوية المشحونة (على سبيل المثال ، الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات) للدخول والخروج من الخلية.

ومع ذلك ، تم الإبلاغ عن نفس مختبر Szostak الذي أنتج النتيجة الموصوفة أعلاه في عدد 3 يوليو 2008 من طبيعة سجية أن الأحماض الدهنية والكحولات الدهنية وأحادي الجليسريد - جميع الجزيئات التي يمكن تصنيعها في ظل ظروف ما قبل حيوية - يمكن أيضًا أن تشكل طبقات ثنائية للدهون ويمكن أن تتجمع تلقائيًا في حويصلات مغلقة.

على عكس حويصلات الفسفوليبيد ، هذه

  • اعترف من الوسط الخارجي بجزيئات مشحونة مثل النيوكليوتيدات
  • اعترف من الجزيئات المحبة للماء المتوسطة الخارجية مثل الريبوز
  • تنمو بالتجميع الذاتي
  • غير منفذة للبوليمرات مثل قليل النوكليوتيدات ، وبالتالي الاحتفاظ بها.

قام هؤلاء العمال بتحميل حويصلاتهم الاصطناعية بشريط واحد قصير من deoxycytidine (dC) منظم لتوفير نموذج لتكرارها. عندما تم وضع الحويصلات في وسط يحتوي على (معدل كيميائيًا) dG ، دخلت هذه النيوكليوتيدات الحويصلات وتم تجميعها في حبلا من Gs مكملة لقالب قالب Cs. هنا ، إذن ، نظام بسيط هو نموذج معقول لتكوين الخلايا الأولى من "الحساء" البدائي للجزيئات العضوية.

من الكائنات أحادية الخلية إلى الكائنات متعددة الخلايا

ربما يكون هذا الانتقال هو الأسهل للفهم.

توفر العديد من الطحالب الخضراء ذات الجلد الاستعماري دليلاً على ذلك. تسمى هذه الأنواع مستعمرة لأنها تتكون ببساطة من مجموعات من الخلايا المستقلة. إذا كانت خلية واحدة من Gonium, باندورينا، أو يودورينا معزولة عن بقية المستعمرة ، وسوف تسبح بعيدًا تبدو تمامًا مثل a كلاميدوموناس زنزانة. بعد ذلك ، أثناء خضوعها للانقسام ، ستشكل مستعمرة جديدة مع عدد مميز من الخلايا في تلك المستعمرة.

(لم يتم رسم الأرقام على نطاق واسع. تتراوح أحجامها من Chlamydomonas التي يبلغ قطرها حوالي 10 ميكرومتر - أكبر قليلاً من خلية الدم الحمراء البشرية - إلى Volvox التي يبلغ قطرها حوالي 350 ميكرومتر - مرئية للعين المجردة.)

الوضع في بليودورينا و فولفوكس مختلف. في هذه الكائنات الحية ، بعض خلايا المستعمرة (معظمها في فولفوكس) غير قادرة على العيش بشكل مستقل. إذا تم عزل خلية غير منتجة من مستعمرة فولفوكس ، فإنها ستفشل في التكاثر عن طريق الانقسام وتموت في النهاية. ماذا حدث؟ بطريقة ما ، لم يتضح بعد ، تجاوز Volvox الخط الفاصل بين الكائنات الاستعمارية البسيطة والكائنات متعددة الخلايا حقًا. على عكس Gonium ، لا يمكن اعتبار Volvox مجرد مستعمرة من الخلايا الفردية. هو واحد الكائن الحي التي فقدت خلاياها قدرتها على العيش بشكل مستقل. إذا تعرض عدد كاف منهم للتلف ، سيموت مجال الخلايا بأكمله.

ما الذي اكتسبته فولفوكس؟ في التخلي عن استقلاليتها ، أصبحت خلايا فولفوكس متخصصة. لم تعد كل خلية تقوم بجميع وظائف الحياة (كما في الأشكال الاستعمارية) ؛ بدلاً من ذلك ، تتخصص خلايا معينة لأداء وظائف معينة مع ترك وظائف أخرى لمتخصصين آخرين. في Volvox ، لا تذهب هذه العملية إلى أبعد من وجود خلايا معينة تتخصص في التكاثر في حين أن خلايا أخرى ، غير قادرة على إعادة إنتاج نفسها ، تفي باحتياجات التمثيل الضوئي والحركة.

في الكائنات متعددة الخلايا الأكثر تعقيدًا ، يتم نقل درجة التخصص إلى أبعد من ذلك بكثير. كل خلية لها وظيفة أو وظيفتان محددتان للقيام بها. يعتمد على الخلايا الأخرى للقيام بجميع الوظائف الأخرى اللازمة للحفاظ على حياة الكائن الحي وبالتالي حياته.

إن التخصص وتقسيم العمل بين الخلايا هو نتيجة لتاريخها في التمايز. واحدة من أكبر المشاكل في علم الأحياء هي كيفية ظهور التمايز بين الخلايا ، والتي نشأت جميعها عن طريق الانقسام الفتيلي ، تشترك في نفس الجينات.

تم تسلسل جينومات كل من Chlamydomonas و Volvox. على الرغم من أن أحدهما أحادي الخلية ، والآخر متعدد الخلايا ، إلا أنهما لا يحتويان فقط على نفس العدد من جينات ترميز البروتين (14.516 في Chlamydomonas ، و 14520 في Volvox) ولكن معظمها متماثل. يحتوي Volvox على 58 جينًا فقط ليس لها أقارب في Chlamydomonas وعدد أقل من mRNAs الفريدة.

في وقت ما ، كان الكثير منا يتوقع أن كائنًا متعدد الخلايا مثل فولفوكس بخلاياه المتمايزة ودورة حياته المعقدة سيكون لديه جينات أكثر بكثير من كائن وحيد الخلية مثل Chlamydomonas. لكن تبين أن هذا ليس هو الحال.

كيف نفسر هذا التناقض الظاهري؟ تخميني هو أنه تمامًا كما رأينا في تطور الحيوانات ، فإننا نرى هنا أن تطور التعقيد العضوي لا يتعلق كثيرًا بتطور جينات جديدة بل بالأحرى تطور التغييرات في عناصر التحكم (المحفزات والمعززات) التي تملي كيف وأين سيتم التعبير عن مجموعة الأدوات الأساسية للجينات حقيقية النواة.

والدليل مقنع على أن كل هذه الكائنات هي أقرباء ؛ أي تنتمي إلى نفس الفرع. يوضحون كيف يمكن أن تنشأ الأشكال الاستعمارية من الأشكال أحادية الخلية والأشكال متعددة الخلايا من الأشكال الاستعمارية.

آخر سلف مشترك عالمي (LUCA)؟

تشترك الممالك الثلاث للحياة المعاصرة - البدائية والبكتيريا وحقيقيات النوى - في العديد من أوجه التشابه بين أنظمتها الأيضية والجينية. من المفترض أن هذه كانت موجودة في كائن حي كان سلفًا لهذه المجموعات: "LUCA". على الرغم من عدم وجود بيانات كافية في الوقت الحالي لوصف LUCA ، فإن علم الجينوم المقارن والبروتيوميات يكشف عن علاقة أوثق بين البدئيات وحقيقيات النوى أكثر من مشاركتها مع البكتيريا. باستثناء ، بالطبع ، الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء التي اكتسبتها حقيقيات النوى من التعايش الداخلي البكتيري. لا يزال غير مؤكد ما إذا كان التعايش الداخلي قد تم الحصول عليه قبل أو بعد أن اكتسبت سلالة من البدئيات نواة - وبالتالي بدأت سلالة حقيقيات النوى.

خلق الحياة؟

عندما توجهت إلى الكلية (في عام 1949) ، كتبت مقالًا أفكر فيه بإمكانية أن نتمكن يومًا ما من تكوين كائن حي من مكونات غير حية. بحلول الوقت الذي أنهيت فيه دراساتي الرسمية في علم الأحياء - بعد أن تعلمت التعقيد المذهل لأبسط الكائنات الحية - استنتجت أن مثل هذا العمل الفذ لا يمكن أن يتحقق أبدًا.

الآن لست متأكدا.

تشير العديد من التطورات الحديثة إلى أننا قد نقترب من خلق الحياة. (لكن لاحظ أن هذه الأمثلة تمثل عمليات معملية لا تعكس بالضرورة ما قد حدث عندما ظهرت الحياة لأول مرة.)

أمثلة:

  • القدرة على تكوين حويصلات مغلفة بغشاء يمكنها أن تأخذ جزيئات صغيرة وتجمعها في بوليمرات تبقى داخل "الخلية".
  • القدرة على تجميع الريبوسومات الوظيفية - الهياكل التي تحول المعلومات المشفرة في الجينوم إلى بروتينات تدير الحياة - من مكوناتها.
  • في عام 2008 ، أفاد العلماء في معهد J. Craig Venter (JCVI) (في علم 29 فبراير 2008) أنهم نجحوا في تصنيع كروموسوم بكتيري كامل - يحتوي على 582970 زوجًا أساسيًا - بدءًا من ديوكسينوكليوتيدات مفردة. التسلسل الكامل لجينوم المفطورة التناسلية كان معروفا بالفعل. باستخدام هذه المعلومات ، قاموا بتجميع حوالي 10000 قليل النوكليوتيدات القصيرة (طول كل منها حوالي 50 نقطة أساس) التي تمثل جينوم الأعضاء التناسلية بالكامل ثم - خطوة بخطوة - قاموا بتجميعها في أجزاء أطول وأطول حتى قاموا في النهاية بتكوين جزيء الحمض النووي الدائري بالكامل وهو الجينوم .

    هل يمكن وضع هذا في سيتوبلازم الخلية الحية وتشغيله؟

    أظهر نفس الفريق في العام السابق (انظر علم 3 أغسطس 2007) أنه يمكنهم إدخال كروموسوم كامل من نوع واحد من الميكوبلازما في سيتوبلازم الأنواع ذات الصلة ، وفي الوقت المناسب ، فقد المتلقي كروموسومه الخاص (ربما تم تدميره بواسطة إنزيمات التقييد المشفرة بواسطة كروموسوم المتبرع) وبدأ التعبير النمط الظاهري للمتبرع. باختصار ، لقد غيروا نوعًا واحدًا إلى نوع آخر. لكن كروموسوم المتبرع صُنع بواسطة بكتيريا المتبرع ، ولم يتم تصنيعه في المختبر. ومع ذلك ، لا ينبغي أن تكون هناك عقبة خطيرة أمام تحقيق نفس زرع الجينوم باستخدام كروموسوم مركب كيميائيًا.

    لقد فعلوا ذلك! قدم نفس الفريق في 20 مايو 2010 على الإنترنت علم عبروا عن أنهم قد نجحوا في زرع جينوم اصطناعي بالكامل - بناءً على ذلك الخاص بـ ميكوبلازما ميكويدات - في الأنواع ذات الصلة Mycoplasma capricolum. نمت السلالة المتلقية جيدًا وسرعان ما اكتسبت النمط الظاهري لـ M. mycoides جهات مانحة.

  • في عدد 4 أبريل 2014 من علم (أنالورو ، ن. وآخرون.) ، ذكرت مجموعة كبيرة من الباحثين - بما في ذلك العديد من الطلاب الجامعيين في جامعة جونز هوبكنز - أنهم نجحوا في استبدال الكروموسوم الطبيعي 3 في خميرة الخميرة (الذي يحتوي على 16 كروموسومًا) مع كروموسوم اصطناعي بالكامل.

    إجراءاتهم:

    1. توليف كيميائيًا من 69- إلى 79-nt oligonucleotides التي تمثل جميع امتدادات تسلسل الكروموسوم 9 المعروف (الذي يحتوي على 316،617 زوجًا قاعديًا) إلا بالنسبة لتسلسلات معينة مثل الينقولات والعديد من الإنترونات وجينات الحمض النووي الريبي المنقولة. بالإضافة إلى ذلك ، تم تضمين تسلسلات جديدة ، غير أصلية ، مثل مواقع loxP للمساعدة في التلاعب في الجينوم في المستقبل.
    2. قم بتجميعها معًا في كتل من حوالي 750 زوجًا أساسيًا. تم القيام بهذه الخطوة في المختبر من قبل الطلاب الجامعيين المسجلين في فصل "بناء الجينوم" في جونز هوبكنز.
    3. قم بإدخالها في خلايا الخميرة التي ربطتها في امتدادات من الحمض النووي تحتوي على 2-4000 زوج قاعدي.
    4. أدخل هذه الخلايا تدريجياً في خلايا الخميرة بحيث تحل محل الأجزاء المكافئة للكروموسوم الأصلي.
    5. النتيجة: سلالة من الخميرة تنمو بشكل جيد مع كروموسومها الاصطناعي الجديد (تحتوي الآن فقط على 272871 زوجًا قاعديًا) كما فعلت من قبل.


شاهد الفيديو: Film DVD. Biologie: GENTECHNIK - METHODEN. Angewandte Genetik (كانون الثاني 2022).