دکتر ریموند رخشانی
مقاله و فایل صوتی شصت و چهارم
با سلام، من ریموند رخشانی هستم و حوزه کارشناسی من مهندسی سیستم هاست، و تخصص علمی من در بکارگیری اندیشه سیستمی برای انتقال فن آوری مدرن و اجرا و پیاده سازی تولید فراورده های نوین می باشد.
در این سلسله از مقالات و فایل های صوتی، کوشش می کنم که علم مدرن را (به زبان فارسی) از پایه به دوستانی که علاقمند هستند، در حد توان، ارائه کنم. از اساتید، پژوهشگران و اندیشمندان عزیز، خواهشمندم که لینک ها را به دوستان و بویژه به جوانان دانش پژوه ما (که اغلب دسترسی نظام مند برای آشنایی با علم مدرن – به زبان فارسی – ندارند) ارسال فرمایند.
لینک همه مقالات و فایلهای صوتی پیشین در پایان مقاله گذاشته شده است.
دوستانی هم که در شبکه های اجتماعی حضور دارند، می توانند این مجموعه فایل های صوتی و مقالات “سرشت علم” را از ابتدا از طریق لینک تلگرام زیر با دوستان دیگر شریک شوند. با احترام، ر. رخشانی
(“https://t.me/natureofscience”)
کشفِ[۱] “دی ان ای[۲]“DNA
علمِ ژنتیکِ سلولی[۳] مُطالعه ی چگونگیِ انتقالِ اطلاعاتِ زیست شناختی در سَطحِ سلول هاست[۴].
اصولِ علم ژنتیکِ کلاسیک[۵] بویژه کشفیاتِ مندل دریچه های نوینی را برای پژوهش[۶] در سطحِ علمِ ژنتیکِ سلولی[۷] گشودند[۸].
کارهای مندل[۹] پرسش های بسیاری را در حوزه ی ژنتیک[۱۰] برانگیختند[۱۱].
- سرشتِ شیمیایی و ماهیتِ فیزیکی “اتم هایِ موروثی[۱۲]” مندل که اطلاعاتِ زیست شناختی[۱۳] را منتقل می کنند چیست[۱۴]؟
- اطلاعاتِ زیست شناختی چگونه انبارشده و حفظ می شوند و چگونه تفسیر شده و به نسلِ بعدی[۱۵] منتقل می گردند[۱۶]؟
- “آلِل ها[۱۷]” چند گونه اند و چگونه خصیصه ها[۱۸] را شکل می دهند[۱۹]؟
با مشاهده و معاینه ی بازتولیدِ موجودات در سطحِ سلولی[۲۰] بینش های جدیدی[۲۱] فراهم گردید[۲۲].
- همه ی موجوداتِ زنده متشکل از سلول هستند[۲۳].
- همه ی سلول ها از تقسیمِ سلول هایِ قبلی شکل گرفته اند[۲۴].
دانشمندان در حین مشاهده ی بازتولیدِ سلول ها، با بکارگیریِ روش هایِ علمی و ابزارهایِ فنی، عملکردِ ساختارهای درازی را که کروموزوم[۲۵] خوانده می شوند در هسته ی مرکزیِ سلول متوجه شدند.[۲۶]
- بیشتر سلول ها از طریقِ فرآیندی که مایتوسس (میتوز یا رِشتِمان[۲۷]) خوانده می شود تقسیم می شوند که در آن در واقع یک سلولِ مادر به دو سلولِ کاملا مشابه به خود تقسیم می شود[۲۸].
- درست پیش از تقسیم، کروموزوم ها خود را در راستایی، که گویی خطِ استوایِ سلولی ست، صف بندی می کنند[۲۹]. هسته ی مرکزی سلولِ مادر به دونیم تقسیم می شود[۳۰]، رِشتِمان کروموزوم ازهم جدا شده به دو نیم می شود[۳۱] و پوسته ی جدیدی بدور هریک از سلول هایِ جدید شکل می گیرد[۳۲].
ملاحظه ی فرآیندِ متفاوتِ بازتولیدِ جنسی، کلیدی را برای شناختِ ما پیرامونِ مکانیسم های ژنتیک[۳۳] فراهم می کند[۳۴].
- هر گونه ای از موجودات، دقیقا در هر سلول خود تعدادِ زوجی کروموزوم دارد[۳۵].
- سلول های جنسی دقیقا نیمی از تعدادِ کروموزوم های سلول های دیگر را دارند[۳۶].
- در سال ۱۹۰۲ زیست شناس آمریکایی والتر ساتن[۳۷] (۱۸۷۷-۱۹۱۶) در پژوهش های خود کشف کرد[۳۸] که ۱۱ کروموزومِ در تخمه ی ملخ هایِ مونث دقیقا با ۱۱ کروموزومِ داخلِ اسپرمِ (sperm) ملخِ مذکر همخوانی دارند[۳۹].
- ساتن موفق شد تا قوانین عملکردی مندل را به عملکردِ کروموزوم ها ارتباط دهد[۴۰] و ثابت کند[۴۱].
برای ابتیاعِ جفتی ویژه از کروموزوم ها، سلول هایِ جنسی از فرآیندی تقسیم کاهشی که مایوسِس (میوز یا کاستِمان[۴۲]) خوانده می شود استفاده می کنند[۴۳].
- معاینه ی دقیقِ کروموزوم ها آشکار می سازد که انسانِ مذکر جفتی کروموزوم دارد که با هم خوانا نیستند[۴۴]. یکی از آنها کمی درازتر است و کروموزومِ ایکس X خوانده می شود و دیگری کروموزومِ ایگرگ Y خوانده شده که مقداری کوتاه تر است[۴۵].
- مردها کروموزمِ ایکس ایگرگ XY و زن ها جفتِ کروموزومی ایکس ایکس XXدارند و این تنها تفاوتِ ژنتیکِ بین زن و مرد است[۴۶].
- نیمی از اسپرمِ مرد حاملِ کروموزومِ ایکس X و نیمی دیگر حاملِ کروموزوم ایگرگ Yاست. از آنجا که تخمه ی زن تنها حاملِ کروموزومِ ایکس X است در واقع شانسی ۵۰/۵۰ برای فرزندِ دختر یا پسر فراهم است[۴۷].
- البته راهبرد ِ کروموزومیِ[۴۸] دیگر ارگانیزم هایِ زنده (حشرات، پرندگان و غیره) از انسان متفاوت است.[۴۹]
چالشِ بزرگی که پیش رویِ بیوشیمیدان ها بود[۵۰] کشفِ رابطه ی ژن ها با بیوملکول هایی بود که ارگانیسم ها را می سازند[۵۱].
تا اوایل سالهای دهه ی ۱۹۴۰ میلادی ثابت شده بود که پروتئین ها، موتورهایِ موادِ شیمیایی زندگی اند[۵۲]. آنها می توانند بشکلِ آنزیم ها یا بشکلِ بخش هایِ ساختاری و سازنده ی زندگی[۵۳]، بشکلِ هورمون ها و یا بشکلِ ملکول هایِ حمل و نقلی[۵۴] عمل کنند[۵۵]. در تمامِ ظرفیت هایِ نامبرده، شکلِ پروتئین اساسی است.[۵۶]
- پروتئین ها از زنجیره یِ اسیدهای آمینه ساخته شده و سپس درهم گره خورده و شکلِ فشرده ای می سازند[۵۷].
- بیست نوعِ مختلفِ اسیدهای آمینه درهم ترکیب می شوند تا هزاران پروتئینِ گوناگون را بسازند؛ و هر ترتیب ویژه ی[۵۸] اسیدهایِ آمینه؛ پروتئینی متفاوت می سازد.
- حتی اشتباهی کوچک در ترتیبِ اسیدهای آمینه که دِگرِش[۵۹] نامیده می شود؛ می تواند شکلِ پروتئین را تغییر دهد و آن پروتئین نتواند کارکردِ ساختاری و یا کاتالیزوری خود را داشته باشد[۶۰]. برای نمونه؛ کم خونی مدیترانه ای نوعی بیماری از دِگرِش در ترتیبِ اسیدهایِ آمینه است.
- مطالعاتِ کارکردهایِ ژنتیک (در مواردی که آنزیم ها دچارِ دگرش شده اند) ثابت کرده اند که اغلب هر ژنی با پروتئینی مشخص[۶۱] مرتبط است[۶۲].
بکارگیری ابزارهای فنی نوین و شناختِ چگونگیِ کارکردِ کروموزوم ها و ژن های شان از شکلی انتزاعی به ساختاری فیزیکی و واقعی در درونِ سلول ها؛ ایده ی مِندل پیرامونِ “اتم هایِ موروثی” را دگرگون کرد.
- هر کروموزومی ساختاری طولانی و دراز با زنجیره ای از ژن ها دارد، مانندِ شهرهایی که در راستا و درازای بزرگراهی قرار گرفته اند، که آن ساختار می تواند نقشه برداری شود.
- از آنجا که هر کروموزوم ژن هایی بسیار دارد، قانونِ چهارمِ مِندل که ژن ها از هم مستقل هستند به پرسش کشیده شد. اگر ژن ها بر دو کروموزوم مختلف باشند آنها از یکدیگر می توانند مستقل باشند اما اگر بر روی یک کروموزوم قرار گرفته باشند خصیصه های آنها به یکدیگر نزدیک هستند و نتیجتاً مستقل شمرده نمی شوند.
برای دریافت و شناختِ مکانیزم هایِ ژنتیکی لازم بود تا کروموزوم ها در ابعادِ ملکولی موردِ مطالعه قرار گیرند. نخستین گام، تخلیص[۶۳] و شناساییِ موادی شیمیایی بود که کروموزوم ها را می ساختند[۶۴].
- همه ی کروموزوم ها دو ماده ی شیمیایی دارند، پروتئین و اسید دی اکسی ریبونیوکلئیک[۶۵].
- در اوایل دهه ی ۱۹۴۰ میلادی زیست شناس کانادایی اسوالد اِیوِری[۶۶] (۱۸۷۷-۱۹۵۵) موفق شد[۶۷] که آن موادِ ژنتیکِ فعال را تصفیه کرده[۶۸] و DNA خالص را جدا سازد[۶۹].
- DNAدی ان ای سه بخشِ سازنده ی ملکولی به نسبت ۱:۱:۱ در خود دارد که عبارت اند از: شکر دی آکسی ریبوز[۷۰] ۵ کربنی، فسفات[۷۱] و چهار پایه[۷۲] که مخففِ هریک از آنها A،C ،G و T خوانده می شود[۷۳].
با بکارگیری ابزارهای فنی نوین، کریستالِ خالصِ دی ان ای DNA با استفاده از اشعه ی ایکس مطالعه شد و بلورنگار یا کریستال نگار بریتانیایی رزالیند فرانکلین[۷۴] با استفاده از آن اشعه نخستین عکس از دی ان ای DNA را گرفت[۷۵] و هم او بود که در اوایلِ دهه ی ۵۰ مطرح کرد که دی ان ای DNAساختی مارپیچ سان، پلکانی و دولایه[۷۶] باید داشته باشد[۷۷] و دیگر اینکه او همچنین مطرح کرد که ملکول هایی فسفاتی بر رویِ بدنه ی جانبیِ پلکان قرار دارند[۷۸].
- در ادامه ی کار فرانکلین بالاخره در سال ۱۹۵۲ دو دانشمندِ دیگر جیمز واتسون و فرانسیس کریک[۷۹] توانستند شکلِ نهایی دی ان ای DNA را تعیین[۸۰] کنند.[۸۱]
- آنها کشف کردند که دی ان ای DNA براستی به نردبانی مارپیچ سان و دو لایه می ماند[۸۲].
- ملکول هایِ شکر و فسفات به نحوی متناوب بدنه ی عمودیِ نردبان را می سازند و دیگر اینکه پلکانِ نردبان به ملکول های شکر متصل اند[۸۳]. هر پله ای هم یا جفتِ پیوندیِ A-T را و یا جفتِ پیوندیِ C-G را می سازد.
- در واقع پایه ی A تنها همیشه در پیوندی با پایه ی T یکی از پلکان را می سازد و همچنین C همیشه در پیوندی با G پلکانی دیگر از دی ان ای DNA را می سازد.
- این واقعیت توضیح می دهد که چرا نسبت ملکول هایِ A-T به C-G همیشه ۱:۱ است.
واتسون و کریک بزودی کشف کردند[۸۴] که قدرت و زیباییِ دی ان ای DNA در تواناییِ آن برایِ انباشت و کپی کردنِ میزانِ عظیمی از اطلاعاتِ ژنتیک[۸۵] است[۸۶].
- همه ی اطلاعاتِ بیولوژیکی با همان الفبایِ چهارحرفی انباشت، حفظ و نگهداری[۸۷] می شود[۸۸].
- سپس دی ان ای DNAبا بازکردنِ آن نردبانِ مارپیچ سان و بوجودآوردنِ پایه هایی تکاملی[۸۹] خود را کپی و تجدیدتولید می کند[۹۰].
کشف دی ان ای
—————————————
چاپ و انتشار این مقالات و فایل های صوتی بدون ذکر نام نویسنده (ر. رخشانی) و مرجع، و هرگونه استفاده برای مقاصد خصوصی و اهداف انتفاعی بدون گرفتن مجوز از نویسنده اکیدا غیر قانونی است.
Capra, Fritjof, and Luisi, Pier Luigi. The Systems View of Life: A Unifying Vision. Cambridge University Press, 2016.
Rakhshani, Raymond. Origins of Modernity. Even Development in the Evolution of Science and Technology. South Carolina: CreateSpace, A Division of Amazon Publishing, 2011.
Cellular genetics is the study of the transfer of biological information at the cellular level
Pyeritz, Reed, E. and Korf, Bruce, R. and Grody, Wayne, W. Emery and Remoin’s Principles and Practice of Medical Genetics and Genomics: Foundations. Academic Press, 2018.
Lane, Nick. The Vital Question: Energy, Evolution, and the Origins of Complex Life. W. W. Norton & Company, 2015.
Snedden, Robert. The Diversity of Life: From Single Cells to Multicellular Organisms. Heinemann, 2007.
Bateson, William. Mendel’s Principles of Heredity: A Defence, with the Translation of Mendel’s Original Papers on Hybridisation. Cambridge University Press, 2009.
Bortz, Fred. The Laws of Genetics and Gregor Mendel (Revolutionary Discoveries of Scientific Pioneers.) Rosen Publishing Group, 2014.
McKissick, Katie. What’s in Your Genes? From the Color of Your Eyes to the Length of Your Life, A Revealing Look at Your Genetic Traits. Adams Media, 2014.
Ballarin, Loriano, and Cammarata, Matteo. Lessons in Immunity: From Single-cell Organisms to Mammals. Academic Press, 2016.
atoms of inheritance
Garber, Steven Daniel. Biology: A Self-Teaching Guide. Wiley, 2002.
Gray, Theodore, and Mann, Nick. Molecules: The Elements and the Architecture of Everything. Black Dog & Leventhal, 2018.
Anders, Mason. Heredity. Capstone Press, 2017.
Flatt, Thamas, and Heyland, Andreas. Mechanisms of Life History Evolution: The Genetics and Physiology of Life History Traits and Trade-Offs. Oxford University Press, 2011.
alleles
Asadi, Shahin, and Nazirzadeh, Ali. Genomic Analysis of One Allele of a Gene HER2/ NEU, ERBB1, BRCA1, BRC: New Genetic Mutations in Breast Cancer in Women Under 28 Years in Iran. Scholars Press, 2016.
Cuticchia, James, A. Genetics: A Handbook for Lawyers. American Bar Association, 2019.
Hartwell, Leland, H. and Goldberg, Michael, L. and Fischer, Janice, A. and Hood, Leroy, and Aquadro, Charles, F. Genetics: From Genes to Genome, 5th Edition. McGraw- Hill Education, 2014.
Pelegri, Francisco, J. Vertebrate Embryogenesis: Embryological, Cellular, and Genetics Methods (Methods in Molecular Biology.) Humana, 2019.
Deamer, David, W. Assembling Life: How Can Life Begin on Earth and Other Habitable Planets? Oxford University Press, 2019.
Snustad, Peter, and Simmons, Michael, J. Principles of Genetics. Wiley, 1999.
Walker, Sara Imari, and Davies, Paul, C. W. and Ellis, George, F. R. From Matter to Life: Information and Causality. Cambridge University Press, 2017.
Chromosomes
Berg, P. and Singer, M.F. Dealing with Genes: The Language of Heredity. Sausalito, CA: University Science Books, 1972.
Mitosis
Pedro-Salvador, Abdulateef, and Pedro, Muhammad. Introduction to Genetic Inheritance: A Mathematical Model. Independently Published, 2018.
Strachan, Tom, and Read, Andrew. Human Molecular Genetics. Garland Science, 5th Edition, 2018.
Wayne, Randy, O. Plant Cell Biology: From Astronomy to Zoology. Academic Press, 2018.
Maiato, Helder, and Schuh, Melina. Mitosis and Meiosis, Part B. , Volume 145 (Methods in Cell Biology.) Academic Press, 2018.
Dawkins, Richard. The Selfish Gene. Oxford University Press, 2016.
Carey, Nessa. The Epigenetics Revolution: How Modern Biology is Rewriting Our Understanding of Genetics, Disease, and Inheritance. Columbia University Press, 2013.
Hildt, Elisabeth, and Graumann, Sigrid. Genetics in Human Reproduction. Routeledge, 2018.
Flatt, Thamas, and Heyland, Andreas. Mechanisms of Life History Evolution: The Genetics and Physiology of Life History Traits and Trade-Offs. Oxford University Press, 2011.
Snedden, Robert. The Diversity of Life: From Single Cells to Multicellular Organisms. Heinemann, 2007.
Walter Sutton
Ahmad Bhat, Tariq, and Ahmad Wani, Aijaz. Chromosome Structure and Aberrations. Springer, 2017.
Gardner, McKinley, R. J., and Amor, David, J. Gardner and Sutherland’s Chromosome Abnormalities and Genetic Counseling. Oxford University Press, 2018.
Metzl, Jamie. Hacking Darwin: Genetic Engineering and the Future of Humanity. Sourcebooks, 2019.
Sandalov, Igor, and Padyukov, Leonid. Between the Lines of Genetic Code. Academic Press, 2013.
Meiosis
Barresi, Michael, J. F. and Gilbert, Scott, F. Developmental Biology. Oxford University Press, 2019.
Sandalov, Igor, and Padyukov, Leonid. Between the Lines of Genetic Code. Academic Press, 2013.
Coy, David. Acquired Traits. David Coy Publishers, 2012.
Capra, Fritjof, and Luisi, Pier Luigi. The Systems View of Life: A Unifying Vision. Cambridge University Press, 2016.
Snustad, Peter, and Simmons, Michael, J. Principles of Genetics. Wiley, 1999.
Chromosomal strategy
Ahmad Bhat, Tariq, and Ahmad Wani, Aijaz. Chromosome Structure and Aberrations. Springer, 2017.
Scherman, Daniel. Advanced Textbook on Gene Transfer, Gene Therapy and Genetic Pharmacology: Principles, Delivery, and Pharmacological and Biomedical Applications of Nucleotide-Based Therapies. World Scientific Publication Corporation, 2019.
Cull, Jane. Living Systems: An Introductory Guide to the Theories of Humberto Maturana and Francisco Varela. Createspace Independent Publishing Company, 2013.
Alon, Uri. An Introduction to Systems Biology: Design Principles of Biological Circuits. Chapman and Hall, 2019.
Pahara, Justin, and Legault, Julie. Zero to Genetic Engineering Hero: The Beginners’ Guide to Programming Bacteria at Home, School, and the Makerspace. Justin Pahara Publishing, 2018.
Transport molecules
Gray, Theodore, and Mann, Nick. Molecules: The Elements and the Architecture of Everything. Black Dog & Leventhal, 2018.
Gonick, L. and Wheelis, M. The Cartoon Guide to Genetics, 2nd Edition. New York: HarperCollins, 1991.
Dardevet, Dominique. The Molecular Nutrition of Amino Acids and Proteins: A Volume in the Molecular Nutrition Series. Academic Press, 2016.
Distinct sequence
Mutation
Clark, David, P. and Pazdernik, Nanette, J. Molecular Biology. Academic Cell, 2012.
Berg, P. and Singer, M.F. Dealing with Genes: The Language of Heredity. Sausalito, CA: University Science Books, 1972.
Nookaew, Intawat. Network Biology. Advances in Biochemical Engineering and Biotechnology. Springer, 2017.
Purify
Relethford, John, H. and Bolnick, Deborah, A. Reflections of Our Past: How Human History is Revealed in Our Genes. Routeledge, 2nd Edition, 2018.
Deoxyribonucleic acid
Oswald T. Avery
Dubos, Rene, J. The Professor, the Institute, and DNA, Oswald, T. Avery: His Life and Scientific Achievements. The Rockefeller University Press, 1978.
Erlich, Henry. PCR Technology: Principles and Applications for DNA Amplification. Palgrave Macmillan, 1989.
Watts, Henry. A Dictionary of Chemistry and the Allied Branches of Other Sciences. Forgotten Books, 2018.
Deoxyribose
Phosphate
۴ bases of Adenine, Cytosine, Guanine and Thymine
Toole, Glenn, and Toole, Susan. Biology in Context for Cambridge International A Level. Oxford University Press, 2017.
British crystallographer Rosalind Franklin
برای دریافت نیازهای ابزاری و شناخت ابعاد و مقیاس هایی که بدان ها پرداخته شده، نگاه کنید به:
http://htwins.net
Double helix spiral staircase
Maddox, Brenda. Rosalind Franklin: The Dark Lady of DNA. Harper Perennial, 2003.
Dawkins, Richard. The Selfish Gene. Oxford University Press, 2016.
James Watson and Francis Crick
Annis, Matt. James Watson and Francis Crick: The Dynamic Duo of Science. Gareth Stevens Publishing, 2014.
Watson, J.D. The Double Helix, Revised Edition. New York: Atheneum, 1985.
Hildt, Elisabeth, and Graumann, Sigrid. Genetics in Human Reproduction. Routeledge, 2018.
Plomin, Robert. Blueprint: How DNA Makes Us Who We Are. The MIT Press, 2018.
Watson, James, and Berry, Andrew, and Davies, Kevin. DNA: The Story of the Genetic Revolution. Knopf, 2017.
Walker, Sara Imari, and Davies, Paul, C. W. and Ellis, George, F. R. From Matter to Life: Information and Causality. Cambridge University Press, 2017.
Carlson, Bruce, M. Human Embryology and Developmental Biology. Elsevier, 6th Edition, 2018.
Reich, David. Who We Are and How We Got Here: Ancient DNA and the New Science of the Human Past. Vintage, 2019.
Schoenwolff, Gary, and Bleyl, Steven, B. and Brauer, Philip, R. and Francis-West, Philipa, H. Larsen’s Human Embryology, 5th Edition. Churchill Livingston, 2014.
Complementary bases
Dudley, W. Genetic Engineering, Opposing Viewpoints. San Diego, CA: Greenhaven Press, 1998.
———————-
ر. رخشانی
«چند سال و اندی[۱]»
چند سال و اندی گذشت
تا بر کشتیِ پندار
به جزیره ی شرقی رسیدم،
دیگربار
سنگِ گرانِ تجربه را
بر دوش کشیدم.
در بندرگاهِ غرب
آوایِ بیهودگی را شنیدم،
در جزیره یِ شمال
میوه ی گناه را چشیدم،
بر ساحل جنوب
خواب و خیال را برچیدم.
چند سال و اندی گذشت
تا به لنگرگاهِ منزل رسیدم،
از ژرفایِ جان ام
نشانِ آرمانگاهِ مِهر را پرسیدم.
————————-
Rakhshani, R. Selected Poems. Craetespace, An Amazon.com Company, 2014.
—————————