الكروموسوم ١: الحياة

إن تلك الآلة العجيبة هلامية الشكل الموجودة في رأسي تجفل في كل مرة تراودني فيها هذه الفكرة؛ فخلال أربعة آلاف مليون عام من تاريخ الأرض، أسعدني الحظ بأني على قيد الحياة اليوم. ومن بين خمسة ملايين نوع كنت محظوظًا بما يكفي أن أولد إنسانًا عاقلًا مدركًا. ومن بين ستة آلاف مليون شخص على ظهر هذا الكوكب حظيت بميزة أن ولدت في البلد الذي اكتُشفت فيه الكلمة. وفي كل تاريخ الأرض وكائناتها الحية وجغرافيتها، ولدت بعد خمس سنوات فقط من اللحظة التي اكتشف فيها اثنان من نوعي تركيب الحمض النووي (الدنا). وعلى مسافة مائتي ميل فقط من مكان مولدي كشفا النقاب عن أعظم أسرار الكون وأبسطها وأكثرها إثارة للدهشة. ولك أن تسخر من حماسي إن شئت، وأن تعتبرني أحد أتباع المذهب المادي السخفاء لهذا الحماس الذي أبديه حيال مختصر لفظي، لكن اتبعني في رحلتي إلى أصل الحياة، وآمل أن أتمكن من إقناعك بما لهذه الكلمة من سحر هائل.

لكن كيف يمكن لخيط أن يبث الحياة في شيء ما؟ يصعب تعريف الحياة، بيد أن الحياة تتكون من مهارتين مختلفتين للغاية: القدرة على التكاثر، والقدرة على خلق النظام. إن الكائنات الحية تنتج نسخًا مماثلة تقريبًا لأنفسها؛ فالأرانب تلد أرانب، والهندباء البرية تنتج هندباء برية. بيد أن الأرانب تفعل ما هو أكثر من هذا، فهي تأكل العشب، وتحوله إلى لحم على أجسادها، وعلى نحو ما تبني أجسادًا على قدر من التنظيم والتعقيد أكبر من تلك الفوضى العشوائية للعالم. وهي بهذا لا تتحدى القانون الثاني من قوانين الديناميكا الحرارية الذي ينص على أنه «في أي نظام مغلق ينزع كل شيء إلى التحرك من حالة النظام إلى حالة عدم النظام»؛ وذلك لأن الأرانب ليست نظمًا مغلقة؛ فالأرانب تبني حزمًا من النظام والتعقيد تسمى الأجساد، لكن على حساب استهلاك مقدار كبير من الطاقة. وعلى حسب تعبير إرفين شرودينجر فإن الكائنات الحية «تمتص النظام» من البيئة المحيطة بها.

الآن وقد عرفنا أن الجينات هي وصفات مشفرة، فمن العسير أن نتذكر كيف خمن عدد قليل فقط من الأشخاص مثل هذه الاحتمالية، فعلى مدار النصف الأول من القرن العشرين ظل سؤال واحد يتردد في جنبات علم الأحياء دون إجابة: ما الجين؟ لقد بدا الأمر غامضًا على نحو مستحيل. ولو عدنا بالزمن إلى الوراء، ليس إلى عام ١٩٥٣؛ ذلك العام الذي اكتُشفت فيه البنية المتماثلة للحمض النووي، بل عشرة أعوام قبل ذلك؛ إلى عام ١٩٤٣، فسنجد أن من سيحلون الجزء الأعظم من اللغز كانوا يعملون عام ١٩٤٣ في أشياء مختلفة تمامًا؛ فسنجد أن فرانسيس كريك كان يعمل في تصميم الألغام البحرية بالقرب من بورتسماوث، وفي الوقت نفسه يبدأ جيمس واطسون عامه الدراسي الأول في جامعة شيكاغو وهو في سن الخامسة عشرة ولديه إصرارٌ على تكريس حياته لدراسة علم الطيور، وموريس ويلكنز يساعد في تصميم القنبلة الذرية في الولايات المتحدة، أما روزالين فرانكلين فتدرس التركيب البنيوي للفحم لمصلحة الحكومة البريطانية.

وفي أوشفيتز عام ١٩٤٣ عكف جوزيف منجيل على تعذيب توءمين حتى الموت، في تطبيق منفر للبحث العلمي، وذلك في محاولة منه لفهم علم الوراثة. بيد أن تلك الأساليب اليوجينية لم تكن السبيل إلى الحقيقة. ولم يكن للنتائج التي توصل إليها منجيل أي فوائد لعلماء المستقبل.

في البدء كانت الكلمة، لكن هذه الكلمة لم تكن الدنا، إذ جاء الدنا في فترة لاحقة، بعد أن ترسخت الحياة ترسخًا فعليًّا، وبعد أن كانت قد قسمت العمل إلى نشاطين منفصلين: العمل الكيميائي، وتخزين المعلومات؛ أي عمليتي الأيض والتكاثر. ومع هذا يحمل الدنا سجلًّا للكلمة، منقولًا نقلًا صادقًا على مر الدهور إلى حاضرنا المدهش.

تمثل البروتينات الكيمياء والعيش والتنفس والأيض والسلوك، وهو ما يطلق عليه علماء الأحياء اسم النمط الظاهري. أما الدنا فيمثل المعلومات والتكاثر والتوالد والجنس، وهو ما يطلق عليه علماء الأحياء اسم النمط الجيني. ولا يمكن أن يوجد أحد النمطين دون الآخر. إنه ذلك السؤال الكلاسيكي الخاص بمن جاء أولًا، البيضة أم الدجاجة، الدنا أم البروتين؟ من المحال أن يكون الدنا هو الذي جاء أولًا، لأن الدنا وحدة رياضية ضعيفة وغير فعالة لا تحفز أي تفاعلات كيميائية. ومن المحال أيضًا أن يكون البروتين هو الذي جاء أولًا، لأن البروتين هو مادة كيميائية صافية لا تملك أي طريقة معروفة لتنسخ نفسها نسخًا دقيقًا. ويبدو من المحال كذلك أن يكون الدنا قد اخترع البروتين أو العكس. كان من الممكن أن يظل ذلك اللغز محيرًا لنا على الدوام لو لم تترك الكلمة آثارها الخافتة في خيوط الحياة. وكما بتنا نعرف الآن على وجه اليقين أن البيضة هي التي جاءت قبل الدجاجة (فالأسلاف الزاحفة لجميع الطيور كانت تضع البيض)، كذلك صارت الدلائل المتزايدة تؤكد على أن الرنا جاء قبل البروتين.

إن الرنا مادة كيميائية تربط بين عالمي الدنا والبروتين. وهي تستخدم استخدامًا أساسيًّا في ترجمة الرسائل من أبجدية الدنا إلى أبجدية البروتين. ومن طريقة عملها يتأكد لنا أن هذه المادة هي السلف الأول للدنا والبروتين على حدٍّ سواء. لقد كان الرنا بالنسبة إلى الدنا بمنزلة حضارة اليونان القديمة بالنسبة إلى روما؛ وكهوميروس بالنسبة لفرجيل.

كان لدى هذه الكائنات الريبوسومية مشكلة كبيرة، فالرنا مادة غير مستقرة، حيث تتحلل في غضون ساعات. ولو وجدت هذه الكائنات في مكان حار، أو حاولت النمو إلى أحجام كبيرة، لوقعت فيما يطلق عليه علماء الأحياء اسم الخطأ الفادح، ويعني التحلل السريع للرسائل المحمولة في جيناتها. وبالمحاولة والخطأ اخترع أحد هذه الكائنات نسخة جديدة أقوى من الرنا يطلق عليها اسم الدنا، إلى جانب نظام لعمل نسخ رنا منه، ويشمل ذلك تلك الآلة التي سنطلق عليها اسم «الريبوسوم الأوَّلي». كان عليها العمل سريعًا، وبدقة. لذا شرعت في تجميع النسخ الجينية بمعدل ثلاثة أحرف في المرة الواحدة، حيث كان للسرعة والدقة أهميتهما هنا. وجاءت كل كلمة ثلاثية الأحرف مزودة ببطاقة تعريف بحيث يسهل على الريبوسوم الأوَّلي العثور عليه، وهذه البطاقة كانت مصنوعة من الأحماض الأمينية. وبعدها بوقت طويل تجمعت هذه البطاقات التعريفية معًا لتكون البروتينات، وصارت الكلمات ثلاثية الأحرف نوعًا من الشفرة للبروتينات، الشفرة الجينية نفسها. (ولهذا السبب تتكون الشفرة الجينية إلى هذا اليوم من كلمات ثلاثية الأحرف، وكل واحدة منها تتهجى واحدًا من الأحماض الأمينية العشرين كجزء من وصفة لأحد البروتينات.) وهكذا وُلِدَ مخلوق أكثر تعقيدًا خزن الوصفة الجينية في حمضه النووي، وصنع آلات العمل من البروتينات، واستخدم الرنا للوصل بين الاثنين.

يمكنك النظر إلى هذه النتيجة كفكرة مبهمة مريحة من أفكار الفلسفة الشمولية الجمعية — فنحن جميعًا منحدرون من مجتمع كامل وليس من أنواع فردية — أو يمكنك النظر إليها بوصفها الإثبات الأعظم لنظرية الجين الأناني؛ ففي تلك الأيام كانت تدور حرب ضروس بين الجينات — حتى أكثر من الأيام التي نعيشها الآن — تُستخدم فيها الكائنات الحية بوصفها مَركبات وتُعقد تحالفات وقتية فقط؛ أما اليوم فقد أصبحت اللعبة أشبه بلعبة جماعية. اختر وجهة النظر التي تحلو لك.

حتى لو كان هناك أكثر من لوكا واحد، فبمقدورنا أن نتخيل أين عاشوا وماذا كانوا يفعلون في حياتهم. وهنا مكمن المشكلة الثانية في فرضية البكتيريا المحبة للحرارة، فبفضل العمل الاستقصائي الرائع الذي أداه ثلاثة من النيوزيلنديين ونشر عام ١٩٩٨، يمكننا أن نلمح فجأة إمكانية أن تكون شجرة الحياة — كما تظهر في كل مرجع علمي تقريبًا — مقلوبة في حقيقة الأمر. فتلك الكتب تصر على أن المخلوقات الأولى كانت أشبه بالبكتيريا؛ خلايا بسيطة بها نسخ فردية من الكروموسومات الحلقية، وكل الكائنات الحية الأخرى جاءت نتيجة اتحاد مجموعات من البكتيريا معًا بحيث كونت الخلايا المعقدة، لكن أكثر الاحتمالات قبولًا أن العكس تمامًا هو الصحيح؛ فأولى الكائنات الحية الحديثة لم تكن أشبه بالبكتيريا، ولم تعش في الينابيع الساخنة أو الشقوق البركانية الموجودة في أعماق البحار، بل كانت أشبه بالأوليات؛ الجينات بها موزعة على عدد من الكروموسومات الخطية وليست مجمعة في كروموسوم واحد حلقي الشكل. كذلك كانت متعددة الصبغات، أي كانت تحمل نسخًا إضافية متعددة من كل جين بغرض المساعدة في عملية تصحيح أي خطأ يقع في الهجاء. والأكثر من ذلك أنها كانت تحب العيش في الأماكن الباردة نسبيًّا. وكما حاول باتريك فورتير أن يبرهن وقتًا طويلًا فإنه يبدو الآن وكأن البكتيريا جاءت في مرحلة لاحقة، وأنها السليل المبسط الأكثر تخصصًا للوكا، وأنها جاءت بعد تشكيل عالم الدنا والبروتين بوقت طويل. مكمن البراعة هنا هو تمكن البكتيريا من التخلص من جزء كبير من تجهيزات عالم الرنا بحيث تتمكن من العيش بطريقة خاصة في الأماكن الحارة. إننا نحن من احتفظ بالخصائص الجزيئية البدائية للوكا في خلايانا، وعلى هذا تصير البكتيريا «أكثر تطورًا بكثير» منا.

هذا يعني — وقد يجد بعض رجال الدين في هذا القول حجة قوية — أن خلقًا أوليًّا وحيدًا قد وُجد؛ حدث فردي واحد أوجد الحياة على سطح هذا الكوكب. بالطبع قد تكون هذه الحياة ولدت على سطح كوكب آخر وغرستْها هنا سفينة فضاء، أو ربما كان هناك آلاف الأنواع من الحيوات أولًا، لكن لوكا وحدها ظلت حية وسط ذلك الصراع القاسي على البقاء الذي اتسم به ذلك الحساء البدائي، لكن إلى أن فُكت الشفرة الوراثية في ستينيات القرن العشرين، لم نكن نعرف ما نعرفه الآن؛ أن الحياة واحدة، وأن الطحالب البحرية هي أبناء عمومتنا، وأن الجمرة الخبيثة هي واحدة من أقربائنا المتطورين. إن وحدة الحياة حقيقة مبرهن عليها. لقد كان إرازموس داروين قريبًا من الحقيقة على نحو غير مسبوق حين قال إن: «نوعًا واحدًا وحيدًا من الخيوط الحية كان أصل كل أشكال الحياة.»

على هذا النحو يمكن قراءة حقائق بسيطة من كتاب الجينوم، مثل: وحدة الحياة باختلاف أشكالها، وأسبقية الرنا، والكيمياء التي قامت عليها أول أشكال الحياة على سطح هذا الكوكب، وحقيقة أن كائنات كبيرة وحيدة الخلية كانت على الأرجح أسلاف البكتيريا وليس العكس. إننا لا نملك سجلًّا حفريًّا لشكل الحياة منذ أربعة مليارات عام، بل لدينا كتاب الحياة العظيم هذا فقط؛ الجينوم. إن الجينات الموجودة بخلايا خنصرك هي السليل المباشر للجزيئات الناسخة الأولى، ويربط بين الاثنين سلسلة متواصلة مكونة من عمليات نسخ تقدر بعشرات المليارات، وهي تأتينا اليوم وهي لا تزال تحمل رسالة رقمية تحمل في طياتها آثار تلك الصراعات المبكرة في الحياة. فإن كان بمقدور الجينوم أن يخبرنا عما حدث في ذلك الحساء البدائي، فمؤكد أن بإمكانه أن يخبرنا الكثير عما حدث خلال أربعة مليارات عام تلته. إنه سجل كامل لتاريخنا، محفور في شفرة أجسامنا الحية.