مهما كان تخصصك فلا بد من أن لديك صورة ذهنية لما يفترض أن يبدو عليه الكرُومُوسُوم، أو الصِبْغِيّ الذي يتم تشبيهه عادة بحرف "إكس" (X) باللغة الإنجليزية، لأن هذا الشكل الشهير يعد من المعلومات الأساسية في علوم البيولوجي التي يتم تدريسها في التعليم ما قبل الجامعي في جميع دول العالم.

لكن هذه الصورة النمطية على وشك أن تتبدل، وسيتغير شكل الكروموسوم في ذهن الأجيال الجديدة، بعد أن ابتكر فريق من الباحثين طريقة جديدة لتصوير التنظيم ثلاثي الأبعاد للكروموسوم في الخلايا البشرية، مما أعطانا فهما دقيقا لكيمياء الكروموسوم أكثر من أي وقت مضى، ونشرت دراستهم في دورية "سل" (Cell).

وعن طريق استخدام نظام تصوير ثلاثي الأبعاد عالي الدقة، وتجميع لقطات متعددة للمواقع الجينية على طول سلاسل الحمض النووي تمكن الباحثون، بقيادة جون هان سو من قسم البيولوجيا الجزيئية والخلوية، بمعهد هوارد هيوز الطبي، جامعة هارفارد (Harvard University) الأميركية، من تصوير الكروموسومات من قرب بطريقة لم تسبق رؤيتها من قبل، وتمكنوا من إلقاء نظرة فاحصة على جوانب نشاط عملية النسخ.

معلومات أساسية

من المعلومات الأساسية في علوم البيولوجي أن الكروموسومات توجد في نواة الخلية لحقيقيات النوى، وهي حزمة منظمة البناء والتركيب يتكون معظمها من حمض نووي "دي إن إيه" (DNA)، وتقترن عادة بالعديد من البروتينات الهيكلية التي تسمى "هستون".

ويمتلك الإنسان 46 كروموسوما في كل خلية جسمية مرتبة على شكل 23 زوجا، وكل زوج يتصل ببعضه عند نقطة قرب المركز تسمى القسيم المركزي، ويمكن رؤية الكروموسومات عادة تحت المجهر الضوئي فقط عندما تكون الخلية في الطور التالي من الانقسام الخلوي، وذلك عندما تجتمع كل الكروموسومات في منتصف الخلية.

ويطلق عادة تسمية "كروماتيد" على القضيب الواحد الذي يتصل مع القضيب الآخر في الزوج، وللسهولة اعتدنا على استعمال مصطلح الكروموسوم لوصف الكروماتيدين المتحدين، وترتبط النسخة الجديدة من كل كروموسوم بالكروموسوم الأصلي عبر منطقة القسيم المركزي، مما يعطي الصبغي شكلا يشبه إشارة الضرب أو حرف "إكس".

صور متنوعة للكروموسومات أثناء الانقسام الخلوي (جوزيف ريشيج – ويكيبيديا)

أقرب وأكثر عمقا

حاليا، لا تبدو الكروموسومات بالصورة التي تفكر بها، فلدينا الآن صورة ثلاثية الأبعاد للشكل الحقيقي. يقول سو -في البيان الصحفي المنشور على موقع "يوريك ألرت" (Eurek Alert)- "في 90% من الوقت، لا توجد الكروموسومات بهذا الشكل".

ويقول كبير الباحثين شياووي تشوانغ من معهد هوارد هيوز الطبي، قسم الكيمياء والبيولوجيا الكيميائية، وقسم الفيزياء، من الجامعة نفسها "من المهم جدا تحديد التنظيم ثلاثي الأبعاد لفهم الآليات الجزيئية التي تقوم عليها المنظومة، وأيضا لفهم كيفية تنظيمها لوظيفة الجينوم".

ويوضح الفريق في ورقته البحثية "نحن نتصور تطبيقا واسعا لتقنية التصوير عالية الإنتاجية، ومتعددة النطاقات، ومتعددة الوسائط التي توفر رؤية متكاملة لتنظيم الكروماتيد في سياقها الهيكلي والوظيفي الأصلي".

الإنسان يمتلك 46 كروموسوما في كل خلية جسمية مرتبة على شكل 23 زوجا، وكل زوج يتصل ببعضه عند نقطة قرب المركز (أندرياس بولزر وآخرون – ويكيبيديا)

الجينوم ثلاثي الأبعاد

يتطلب فهمنا لتنظيم الجينوم ثلاثي الأبعاد أدوات تصور تشكل الكروماتيد بشكل مباشر في سياقه الأصلي. وتوفر تقنية التصوير الجديدة تصورا لتنظيم الكروماتيد عبر مقاييس متعددة في خلايا مفردة ذات إنتاجية جينومية عالية، مما يسمح بتشكيل عالي الدقة لتتبع الكروموسومات الكاملة.

وباستخدام هذه التقنية، تتبع الباحثون الكروماتيد على نطاق الجينوم، وقاموا بالتصوير المتزامن لأكثر من ألف موقع جينومي، وقد ترى هذه التقنية التي توفر رؤية متكاملة لتنظيم الكروماتيد في سياقه الهيكلي والوظيفي الأصلي تطبيقات علمية موسعة في المستقبل القريب.

وقام الباحثون بمشاركة بياناتهم عبر الإنترنت حتى يتمكن الباحثون الآخرون من إجراء مزيد من التحليلات، ومن ثم ففي المستقبل القريب يمكننا استكشاف هذا الجزء المهم غير المرئي من أنفسنا بنظرة أخرى كاشفة أقرب وأكثر عمقا.