نوبل في الطب 2022: كيف تتبع الجينوم أسلاف البشر؟
افتُتحت صباح الثالث من أكتوبر/تشرين الأول 2022 موسم جوائز نوبل السنوية، وأُعلن رسميًا منح جائزة نوبل في الطب/علم وظائف الأعضاء، إلى السويدي «سڤانتي بابو» Svante Pääbo المختص في علم الوراثة القديمة والأنثروبولوجيا التطورية بمعهد ماكس بلانك بألمانيا.
واستحق سڤانتي بابو الجائزة عن أعماله المضنية في علم الچينوم البشري لأشباه البشر المنقرضين والتطور البشري، حيث درس سڤانتي بابو الجينوم الخاص بأسلاف البشر المنقرضة، ومنه توصّل أن استجاباتنا المناعية تجاه مختلف أنواع العدوى قد ورثناها من جنس بشري آخر غير جنسنا هو «النياندرتال»، بل وذهب أبعد من ذلك، فقد اكتشف مع فريقه جنسًا بشريًا آخر أطلقوا عليه اسم «إنسان دينيسوفا».
فماذا تعني تلك الأجناس البشرية، أو قبل هذا كله ما هو الجينوم؟
الچينوم البشري: كتيب الإرشادات
كل شيء مُسّجل على الجينات: كيف غزا أسلافنا الكوكب؟ كيف اكتشفوا الفن؟ كيف اخترعوا الآلات؟
يتفرد جنسنا البشري بالجينوم الخاص به، لكنه أحيانًا قد يتداخل مع جينات أجناس أخرى عاشت معه أو قبله. يساعدنا فهم الجينوم على توقع التفاعلات التي قام بها أجدادنا، وبالتالي على معرفة من نكون. لهذا فإن فهم الجينوم مهم جدًا بالنسبة لنا.
يضاهي الچينوم البشري كتيب الإرشادات الذي يصاحب جهازًا جديدًا اشتريته للتوّ، يصف كتيب الإرشادات كل سمات المنتج من طول وعرض ولون، أمّا الجينوم فهو يضم مادة الكائن الحي الوراثية كاملة، وتُعبِّر المادة الوراثية بدورها عن كافة تفاصيل الكائن: طوله، لون شعره، تفاعلات خلاياه الكيميائية، شكل عظامه، أين عاش أجداده وكيف سارت العلاقات في عائلته.
غير أنّ الچبنوم البشري أعقد مما نعتقد، إذ يضم الچينوم البشري إجمالي المادة الوراثية DNA لكل الأصناف البشرية التي عاشت على سطح المعمورة، ويبلغ طوله لدى الإنسان الواحد 3 بلايين من الأحرف، ولنتخيل الأمر فلو قمنا بقراءته بمعدل حرف واحد كل ثانية فلن ننتهي منه قبل انقضاء 31 عامًا، بفرض استمرار عملية القراءة ليلَ نهار. وإذا كتبنا أحرف الجينوم بخط ذي حجم متوسط على ورق ذي السمك المعتاد، فستكوّن الأوراق برجًا يتوسط ارتفاعه ارتفاع برج القاهرة والهرم الأكبر.
تحمل المادة الوراثية كل صفاتنا، تزداد التشابهات في ما بين أفراد العائلة عن بقية الأفراد، وتكون أكثر تشابهًا في أفرد النوع الواحد عن نوع كائنات آخر، على سبيل المثال تتشابه المادة الوراثية للبشر مع فاكهة الموز بنسبة 60% ومع الشمبانزي تصل النسبة إلى 96%، بينما تتشابه 99.9% من جيناتك مع جينات أي إنسان تقابله في يومك. بالرجوع إلى أجدادك تقل نسبة التشابه بينك وبينهم كلما صعدنا إلى أعلى سُلّم العائلة، ولكن منْ هم أجدادنا القدماء؟ وكيف عرف سڤانتي بابو عنهم؟
شجرة العائلة: في أيّ فرع نحن؟
تُجمِع الأنواع المتطورة من سلف مشترك تحت مسمى جنس، فمثلاً جنس النمور يضم النمور والفهود والأسود. لكن علماء البيولوجيا لا يكتفون باسم الجنس فقط في التسمية، إذ يتبعون طريقة تسمية لاتينية تتكون من مقطعين، وهي اسم الجنس متبوعًا باسم النوع. لذلك نجد مثلًا أن كل قارئ لهذا المقال هو من «الهوموسيبيان»، و«الهومو» يمثل الجنس وهو الإنسان، بينما «سيبيان» يمثل النوع وهو العاقل.
دعونا نروي القصة من البداية!
تطوّر البشر للمرة الأولى في شرق إفريقيا قبل نحو مليونيّ ونصف عام، من جنس أقدم من النسّان يعرف بالنسّان الجنوبي «أسترالوبثقس»، وبعد نصف مليون سنة ترك بعض البشر مواقعهم وتوزعوا في شمال إفريقيا وأوروبا وآسيا واستوطنوها، وتطور كل جنس منهم ليلائم المكان الذي يقطن فيه من أجل البقاء.
في أوروبا وغرب آسيا ظهر إنسان النياندرتال، وهو نوع أضخم منّا وذو عضلات أقوى لتكيّفه على مناخ العصر الجليدي البارد. وفي شرق آسيا ظهر الهوموإيريكتس، وفي جزيرة جاوا الإندونيسية ظهر الهوموسولينسيس، وفي جزيرة فلوريس ظهر بشر لم يتجاوز طولهم المتر الواحد ولم يتعد وزنهم 25 كيلوجرامًا عُرفوا بإنسان فلورنس، وإنسان ديسينوفا في سيبيريا، بينما البشر الذين بقوا في إفريقيا ولم يهاجروا من البداية فقد تطوروا هم الآخرين إلى إنسان رودولف، والإنسان العامل وأخيرًا جنسنا البشري، الهوموسيبيان، أو الإنسان العاقل، وسنعني بالإنسان العاقل لأنه جنسنا، وبالنياندرتال لأنهم الأقرب لنا، وكذلك الديسينوفا لأنه اكتُشف حديثًا بفضل جهود عالمنا.
ظهر الإنسان العاقل للمرة الأولى في إفريقيا منذ 300 ألف سنة، بينما عاش أقرب أقاربنا (النياندرتال) في أوروبا وغرب آسيا منذ 400 ألف سنة حتى انقراضهم قبل 30 ألف سنة.
منذ 70 ألف سنة هاجرت مجموعات من الهوموسيبيان من إفريقيا إلى الشرق الأوسط، ومنه انتشرت إلى بقية أجزاء العالم، وبالتالي تعايش الهوموسيبيان مع النياندرتال في عدة أماكن لعدة آلاف من السنين. ولنعرف عن طبيعة علاقة جنسنا بالنياندرتال كان علينا أن ندرس الجينوم الخاص بالنياندرتال عبر دراسة عيّنات أثرية منذ آلاف السنين، الأمر الذي شكّل تحديًا أمام سڤانتي بابو نتيجة عدة عوامل، شكّل الزمن أهمها.
تحدياتِ وصدف!
مع مرور الزمن يتغير التركيب الكيميائي لجزيئات المادة الوراثية وتتحلل، ولا يبقى منها سوى أجزاء قصيرة، وبالتالي فقد تُخلِّف الحفريات الضخمة القليل جدًا من المادة الوراثية، أضف إلى ذلك أنّ العينات الحفرية ليست نقية مائة في المئة، وإنما من السهل، إن لم يكن من المؤكد، أن تتلوث، مُختلطةً بالمادة الوراثية الخاصة بالبكتيريا، أو أن تختلط بالقليل من مادتنا الوراثية نحن، ما يعني نسبة أكثر من الخطأ في مكونات العينة.
يوجد الـDNA في خلية الكائن الحي في مكانين، النسبة الأكبر منه توجد في النواة، والأقل تحملها جزيئات مكررة من الميتوكوندريا. صحيح أن دراسة الـDNA النووي أكثر جدوى، لكن تحلله على مدى آلاف السنين لم يترك الفرصة لذلك، لذا بدأ عالمنا سڤانتي بابو عمله أولًا بدراسة الـDNA الموجود داخل الميتوكوندريا، ويتميز الأخير بوجود عدة نسخ منه، ما يسمح بتعويض المفقود منه من نسخة لأخرى. بالنهاية تمكّن سڤانتي بابو من تحليل تسلسل المادة الوراثية من الميتوكوندريا المستخلصة من خلايا قطعة من العظام عمرها 40 ألف سنة.
لم يكتف بابو بذلك وإنما استكمل سيره متجهًا إلى الحمض الوراثي النووي هو الآخر، لكن التقنيات المتاحة آنذاك لم تنجح في التغلب على العقبات التي ذكرناها آنفًا، التي قلّصت من عينات الـDNA الصالحة للفحص.
لحسن الحظ تزامنت رغبة بابو تلك مع عرض قُدِّم إليه لتأسيس معهد ماكس بلانك في مدينة ليبزيغ الألمانية، الأمر الذي وفّر الإمكانات لفريق بابو من أجل تطوير تقنيات جديدة لزيادة كفاءة تحليل تسلسل الحمض النووي.
من المثير للدهشة أنّ نجاح فريق بابو جاء مُدويًا، وتمكّنوا من نشر أول تسلسل لجينوم النياندرتال عام 2010. نتيجة لذلك أظهرت الدراسات التحليلية المقارنة أن السلف المشترك أو حلقة الوصل التي وجدت بين جنسنا الحالي -الهومو- والنياندرتال عاش قبل 800 ألف سنة. لم يُجرِ الفريق الدراسات على جنسنا ككلٍ فحسب، وإنما أيضًا أجروا دراسات تحليلية مقارنة بين إنسان النياندرتال ومختلف المجموعات البشرية في مختلف بلدان العالم الحالي.
وتوصّل الفريق إلى وجود تشابهات بين المادة الوراثية لإنسان النياندرتال القديم والبشر الحاليين الذي ترجع أصولهم إلى أوروبا وآسيا فنحو من 1% إلى 4% من الجينوم الخاص بالأوروبيين والآسيويين الأصل متوارث عن النياندرتال، بينما كانت النسبة أقل في الأفارقة، ما يعني أن النياندرتال تفاعلوا وتزاوجوا مع جنسنا البشري وما زالت جيناتهم تُنقل إلينا حتى اليوم.
الديسينوفا
في عام 2008 اكتشفت قطعة من عظمة إصبع عمرها 40 ألف سنة في كهف ديسينوفا في الجزء الجنوبي من سيبيريا، ولدى تحليل الجينوم الموجود بها جاءت نتائج لا تنطبق على أيٍّ من الأجناس البشرية المتعارف عليه، وأصبح بابو وفريقه بصدد اكتشاف جنس بشري جديد.
أُطلق على هذا الجنس البشري «إنسان الديسينوفا»، وذلك على اسم الكهف التي اكتشفت فيه العظمة، وهذا هو الحال في الأنثروبولوجيا كما رأينا، فأيضًا إنسان النياندرتال سُمِّي باسم وادي في ألمانيا حين عُثر على أول حفرية له.
بدأ العلم يحاول إعادة رسم الخريطة وتتبع التشعّب بين الجنس الجديد المكتشف -الديسينوفا- وجنسنا الحالي، ووُجدت جينات متدفقة ما بين الديسينوفا والهوموسيبيان، ما يفيد بوجود علاقات بينهما.
وبمقارنة هذا الجينوم الجديد بالمادة الوراثية للبشر الحاليين في مختلف مناطق العالم، وُجدت نسبٌ من التشابه أولها في منطقة ميلانيزيا وغيرها من مناطق شرق آسيا، حيثُ حمل سكانها ما يُقدَّر بـ6% من جينات الديسينوفا. فالديسينوفا أكبر من مجرد عظمة إصبع داخل كهف، الديسينوفا ما زالت تطبع بصمتها الجينية لدى بشر يعيشون بيننا الآن.
كيف أفادتنا إنجازات سڤانتي بابو؟
أسّست أبحاث بابو لإنشاء اختصاص علمي جديد يُعرف باسم «الباليوجينيات»، وهو فرع من العلوم قائم على إعادة إنشاء المعلومات البشرية وتحليلها لدى الأنواع المنقرضة.
أكمل فريق بابو المسير وحلّلوا المزيد من تسلسلات الجينوم من أشباه البشر المنقرضة. صارت اكتشافات بابو المصدر المتفرد الذي استخدمه المجتمع العلمي على نطاق واسع من أجل فهمٍ أفضل للتطور ولعمليات الهجرة التي قام بها الأسلاف.
أفادتنا اكتشافاته في فهم التسلسل الجيني لحفريات أقاربنا المنقرضين، وكيف أثّر هؤلاء على البشر الحاليين. اكتشفنا أن الصفات التي طوّرها أسلافنا، أو ربما أسلاف أجناس تزاوجت مع جنسنا، محتمل أنّها قد انتقلت إلينا وأفادتنا بشكل أو بآخر. أحد تلك الأمثلة على هذا التأثير هو امتلاك قاطني هضبة التبت لنسخة من جين EPAS1 الذي يوفر لهم مقدرة أعلى على الصمود في المرتفعات وهو جين متوارث بالأساس من الديسينوفا.
مثال آخر هو كيف تؤثّر جينات النياندرتال على استجابتنا المناعية لمختلف أنواع العدوى، فنوعية الاستجابة التي طورّها النياندرتال من أجل التغلب على العدوى والبقاء كانت مفيدة للحدّ الذي ورثته الأجيال وصولًا إلينا.
ماذا يميّزنا نحن؟
لدى جنسنا البشري العاقل -الهوموسيبيان- مقدرة متفردة على خلق الثقافات المعقدة وإنشاء شبكات التواصل، لديه القدرة على الاختراعات المتقدمة والرسم التجريدي. لديه القدرة على عبور المحيطات والانتشار في شتى بقاع الكوكب، على الصعود للقمر واستعمار المريخ، لدى جنسنا البشري القدرة على منح الحب والسلام أو على شنّ الحرب والدمار، لديه دومًا الشعور بأنّه مختلف وأنّه فاق سابق الأجناس، أنّه ترك بصمته الفريدة في التاريخ.
ولكن هل كان أحد الأجناس المنقرضة يرى نفسه فريدًا هو الآخر؟ هل نحن الجنس الأول الذي يشعر أنه مميز أم سيكون مصيرنا الانقراض شأننا شأن أجناس أخرى ظنت الشيء ذاته؟
لحسن الحظ أنّنا لا نعلم وإنما سنعيش عمرنا كله نبذل قصارى جهدنا على أمل أن يذكرنا التاريخ في حكاياته لمن يخلفوننا.
يوم نموت سيمحو النسيم الرقيق آثار أقدامنا على الرمال. بعدما يفني النسيم، تُرى من يخبر الأبدية أننا مشينا ها هنا مرة في فجر الزمان؟
