در سال 1869، یک شیمیدان جوان سوئیسی به نام فردریش میشر شروع به جمع آوری باندهای آغشته به چرک از کلینیک جراحی مجاور کرد، گلبول های سفید خون را حل کرد و ماده عجیب و غریب غنی از فسفر را از هسته آنها جدا کرد که او آن را نوکلئون نامید – مولکولی که جهان 75 سال آینده را به عنوان DNA تشخیص نمی دهد.

{“محتوا”:”

در زمستان سال 1869، یک شیمیدان سوئیسی 24 ساله به نام فردریش میشر به کلینیک جراحی مجاور در توبینگن آلمان رفت و سطل های بانداژ استفاده شده آغشته به چرک را جمع آوری کرد. او آنها را در محلول های نمکی رقیق خیس می کند، زباله ها را حل می کند و در نهایت یک ماده عجیب و غریب و غنی از فسفر را از هسته گلبول های سفید جدا می کند. او آن را صدا زد هسته ای. DNA بود.

هیچ کس نمی دانست که او چه چیزی را در طول یک قرن کشف کرد.

این داستان یکی از عجیب‌ترین داستان‌های تاریخ زیست‌شناسی است: مولکولی که دستورالعمل‌های مربوط به هر موجود زنده روی زمین را حمل می‌کند، ابتدا توسط مرد جوانی از پارچه‌های جراحی آلوده استخراج شد که نگران بود پزشک بدی شود زیرا نمی‌توانست به درستی صدای بیمارانش را بشنود. بر اساس گزارش نشنال جئوگرافیک از زندگی میشر، حمله تیفوس در کودکی او را تا حدی ناشنوا کرد و او به جای پزشکی بالینی به کار آزمایشگاهی روی آورد.

مشکل بانداژ

جراحی ضد عفونی در سال 1869 تقریباً وجود نداشت. جوزف لیستر مقاله خود را در مورد اسید کربولیک تنها دو سال قبل منتشر کرده بود، و اکثر بیمارستان های اروپایی روش های او را اتخاذ نکرده بودند. زخم ها به طور مرتب عفونی می شوند. پانسمان‌هایی که از بیماران در کلینیک جراحی در نزدیکی دانشگاه توبینگن برداشته شد، با چرک اشباع شده بود – که اساساً معلق گلبول‌های سفید خون مرده و در حال مرگ است.

برای میشر، این ماده خام بود. او در سال 1868 به توبینگن آمده بود تا در آزمایشگاه فلیکس هوپ زیلر، فیزیولوژیست آلمانی که بنیانگذار بیوشیمی به شمار می رفت، کار کند. هوپ سیلر از محقق جوانش می خواهد که شیمی گلبول های سفید خون را مطالعه کند. میشر می‌خواست زندگی را در سطح مولکولی درک کند – یک هدف تقریباً بی‌معنی جاه‌طلبانه برای دانشمندی که قبل از اینکه کلمه “بیوشیمی” واقعاً مورد توجه قرار گیرد، کار می‌کرد.

گلبول های سفید نقطه شروع خوبی هستند زیرا بر خلاف سلول های بسته شده در بافت، آزادانه شناور می شوند. چرک ساده ترین مکان برای پیدا کردن آنها به صورت عمده بود. بنابراین میشر بانداژ برداشت، قفس ها را شست و دست به کار شد.

آنچه از هسته ها بیرون آمد

میشر انتظار داشت که سه مولکول زیستی را که شیمیدانان قبلاً درباره آنها می دانستند کشف کند: پروتئین ها، لیپیدها و کربوهیدرات ها. او آنها را پیدا کرد. اما او همچنین چیزی را که مانند هیچ یک از آنها عمل نمی کرد، جدا می کرد.

او سعی کرد آن را با پپسین، آنزیمی که پروتئین ها را تجزیه می کند، هضم کند. این ماده زنده ماند. برای آزمایش کربوهیدرات آن را با ید رنگ آمیزی کرد. هیچ چیز آن را با الکل و اتر شست تا چربی ها از بین برود. ماند. هر چه بود، از نظر شیمیایی با هر چیزی در لیست مجاز متفاوت بود. اسیدی بود غنی از فسفر بود، که عجیب بود – فسفر چیزی نبود که انتظار داشت در قلب یک سلول زنده به این مقدار پیدا شود.

و به طور خاص از هسته می آمد. میشر روشی برای حذف سیتوپلاسم گلبول های سفید و دست نخورده ماندن هسته ها و سپس شکستن آنها ابداع کرده بود. ماده مرموز داخلش نشست. او آن را صدا زد هسته ایاز لاتین برای آجیل یا آجیل. همانطور که The Times of India این قسمت را خلاصه کرد، او ناخودآگاه اولین کسی بود که DNA را در یک لوله آزمایش نگه داشت.

دو سال انتظار

میشر نتایج خود را ثبت کرد و آنها را برای هوپ سیلر فرستاد. معلمش آنها را منتشر نکرد. در عوض، او به مدت دو سال روی کاغذ نگه داشت و آزمایش ها را خودش تکرار کرد، زیرا یک دانش آموز قبلی یک بار ادعا کرده بود که ماده جدیدی را کشف کرده است که معلوم شد یک توهم شیمیایی است. هوپ سیلر می خواست مطمئن شود.

زمانی که این روزنامه سرانجام در سال 1871 ظاهر شد، این عنوان را داشت درباره ترکیب شیمیایی سلول های چرک. مهم ترین کشف بیوشیمیایی قرن نوزدهم در صفحه 19 گزارش 20 صفحه ای در مورد تجزیه و تحلیل مایعات از یک زخم عفونی مدفون شده است. خواننده باید در صفحات شیمی خشک قدم می زد تا لحظه ای را بیابد که میشر تقریباً به طور گذرا متوجه شد که چیز کاملاً جدیدی را جدا کرده است.

این مولکول نامرئی، انتزاعی و – برای خوانندگان 1871 – ظاهراً بی معنی بود. هیچ کس نمی دانست برای چیست. خود میشر بعداً پیشنهاد کرد که ممکن است ارتباطی با انتقال اطلاعات ارثی داشته باشد، ایده ای که یک داستان مشترک در The Conversation آن را به طور قابل توجهی پیش بینی می کند، اما او این ادعا را پس گرفت. در عصری که پروتئین‌ها ماشین زندگی در نظر گرفته می‌شد، اسید غنی از فسفر هسته سلول کاندیدایی برای راز وراثت به نظر نمی‌رسید.

اسپرم ماهی قزل آلا و زمستان های راین

پس از توبینگن، میشر در سال 1872 در دانشگاه بازل کرسی استادی گرفت. او به منبع نوکلئیک بهتری نسبت به باندهای آغشته به چرک نیاز داشت، و او یکی را در ماهی قزل آلا یافت که برای تخم ریزی در رودخانه راین شنا می کرد. اسپرم ماهی قزل آلا تقریباً به طور کامل هسته دار است. از نقطه نظر شیمیایی، آنها بسته های کوچکی از نوکلئیک بودند که در یک لایه نازک پروتئین پیچیده شده بودند.

میشر قبل از طلوع فجر در رودخانه یخ زده ماهی می گرفت، ماهی قزل آلا را به آزمایشگاه گرم نشده خود منتقل می کرد و در شرایط نزدیک به انجماد کار می کرد تا از تجزیه مولکول ظریف جلوگیری کند. از همه نظر او قاطعانه بود. یکی از شاگردان او، فریتز سوتر، بعداً گفت که میشر تقریباً عروسی خود را از دست می داد زیرا نمی توانست خود را از روی نیمکت جدا کند.

از کار با ماهی قزل آلا، او متوجه شد که نوکلئیک بسیار بزرگ است – یک اسید طولانی و نخ مانند، نه یک ترکیب کوچک. او خاطرنشان کرد که نسبت اجزای شیمیایی آن از نمونه به نمونه به طرز قابل ملاحظه‌ای ثابت باقی می‌ماند، که نشانه‌ای از ساختار داخلی است که او قادر به رمزگشایی نیست.

سکوت 75 ساله

در سال 1889، بیست سال پس از کشف اولیه، ریچارد آلتمن، شاگرد میشر، نام این ماده را تغییر داد. اسید نوکلئیک. اصطلاح جدید باقی ماند و این تغییر به طرز ماهرانه ای مولکول را از کاشف آن جدا کرد. میشر در سال 1895 در سن 51 سالگی بر اثر بیماری سل درگذشت که هنوز تا حد زیادی در خارج از حلقه کوچکی از بیوشیمی‌دانان آلمانی زبان ناشناخته بود.

شیمی به کندی پیشرفت کرد. آلبرشت کوسل که در برلین کار می کرد، چهار پایه نیتروژنی را شناسایی کرد – آدنین، گوانین، سیتوزین و تیمین – که از ستون فقرات قند فسفات آویزان هستند. کار او که در گذشته نگر هندوها بر مبنای شیمیایی وراثت توصیف شد، جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را در سال 1910 برای او به ارمغان آورد. اما حتی در آن زمان، اکثر زیست شناسان معتقد بودند که پروتئین ها اطلاعات ژنتیکی را حمل می کنند. انگیزه ها ساده بودند: پروتئین ها پیچیده بودند، از بیست اسید آمینه مختلف ساخته شده بودند که در توالی های پیچیده مرتب شده بودند. اسیدهای نوکلئیک فقط چهار باز دارند. چهار حرف الفبای بسیار ضعیفی به نظر می رسید که نمی توانست دستورالعمل یک موجود زنده را بیان کند.

این باور به ارتدکس تبدیل شد. هنگامی که فردریک گریفیث، میکروبیولوژیست انگلیسی، آزمایشات خود را در سال 1928 منتشر کرد که نشان می داد مرده است. استرپتوکوک پنومونیه باکتری‌ها می‌توانند از طریق نوعی «اصل تبدیل‌کننده» به عنوان اسناد Nature Scitable، ویروس‌زایی را به موجود زنده منتقل کنند، هیچ‌کس حدس نزده است که اصل تبدیل DNA است. گریفیث خود نتوانست آن را شناسایی کند.

اسوالد اوری، کالین مک‌لئود و مک‌لین مک‌کارتی از دانشگاه راکفلر تا سال 1944 طول کشید تا با درمان عصاره‌ها با آنزیم‌هایی که پروتئین، RNA یا DNA را از بین می‌برند و نشان دادند که تنها آنزیم تخریب‌کننده DNA این اثر را از بین می‌برد، ثابت کنند که اصل تبدیل DNA است. 75 سال از زمانی که میشر برای اولین بار این مولکول را در دستان خود نگه داشت می گذرد.

حتی در آن زمان نیز مقاومت ادامه یافت. بسیاری از زیست شناسان بر این باورند که ایوری باید یک پروتئین آلوده کننده را از دست داده باشد. تا زمانی که آلفرد هرشی و مارتا چیس آزمایش‌های برچسب‌گذاری رادیویی خود را با باکتریوفاژها در سال 1952 انجام دادند، و تا زمانی که جیمز واتسون و فرانسیس کریک مارپیچ دوگانه را در سال 1953 ساختند، سرانجام مولکولی که میشر از بانداژ بیرون کشید، به‌طور واضح دستورالعمل‌های زندگی شناخته شد.

چرا تاخیر

بخشی از پاسخ، زیبایی شناختی است. مارپیچ دوتایی، زمانی که واتسون و کریک سرانجام آن را کشف کردند، بسیار باشکوه بود – دو رشته مارپیچ، جفت‌های پایه که مانند پله‌ها مرتب شده‌اند، خود تکمیل‌کننده و خود تکرار شونده. شبیه چیزی بود. نوکلئیک میشر شبیه هیچ بود. طبق مقاله Chemistry World در مورد مسیر رسیدن به مارپیچ، DNA در دوران میشر یک لکه از ماده ژلاتینی در یک فنجان بود که در برابر هر آزمایش شیمیایی مقاوم بود، بدون شکل یا عملکرد ظاهری. او چیزی برای اشاره نداشت.

بخشی از پاسخ انضباطی است. در اواخر قرن نوزدهم، زیست شناسی، شیمی، و آنچه که ژنتیک می شد، جهان های جداگانه ای بودند. آزمایش‌های نخود گرگور مندل – منتشر شده در سال 1866، سه سال قبل از کار میشر با بانداژ – تا سال 1900 خوانده نشده باقی ماند. هیچ‌کس هنوز نتوانسته بود نسبت‌های ارثی یک راهب اتریشی را با عصاره چرک غنی از فسفر یک شیمیدان سوئیسی مرتبط کند. مفاهیم هنوز مجبور به ارتباط با یکدیگر نبودند.

و بخشی از پاسخ این است که خود میشر، محتاط و خودانتقادگر، حاضر به افراط و تفریط نشد. او مشکوک بود که این مولکول ممکن است حاوی اطلاعات ارثی باشد، اما او این ادعا را مطرح نکرد. او به یکی از دوستانش نوشت که اغلب احساس می‌کند یک بچه مدرسه‌ای است که تکالیفش را انجام نداده است، سیزیف، بی‌وقفه همان سنگ را به سمت سربالایی هل می‌دهد.

سنگ او چه شد

مولکولی که میشر از پانسمان های جراحی استخراج کرد، اکنون نیازمند یک تلاش تحقیقاتی است که ده ها میلیارد دلار در سال هزینه دارد. هر توالی ژنومی، هر آزمایش PCR، هر کیت اجداد، هر ژن درمانی، هر مورد پزشکی قانونی، هر محصول اصلاح شده ژنتیکی از طریق واتسون و کریک، از اوری، از کوسل، از طریق آلتمن، به مرد جوانی در آزمایشگاه سرد بازل می‌رسد که آنقدر صبور بود که منتظر ماهی آزاد بود.

تجزیه و تحلیل DNA اکنون شگفتی‌هایی را آشکار می‌کند که در سال 1869 غیرقابل تصور بود. بلاگ ساینس اجداد ژنتیکی مشترک مرتبط با ALS و اسکیزوفرنی را پوشش می‌دهد، یافته‌هایی که به خواندن توالی دقیق نوکلئوتیدهایی بستگی دارد که میشر ابتدا به عنوان مخاط تمایز نیافته جدا کرد. هر یک از این مطالعات، از نظر فنی، شرحی از مقاله او در سال 1871 است.

نام میشر در یک موسسه تحقیقاتی کوچک در بازل است. هیچ تصویری از او روی تمبرها وجود ندارد. دانش آموزان واتسون، کریک، گاهی روزالیند فرانکلین و گاهی مندل را حفظ می کنند. تقریباً هیچ کس نام فردی که اولین بار مولکول را نگه داشته است را نمی داند.

او در سالی که ویلهلم رونتگن اشعه ایکس را کشف کرد و سالی که برادران لومیر اولین فیلم سینمایی را به نمایش گذاشتند، درگذشت. او یا هیچ کس دیگری نمی دانست که ماده ای که برای ربع قرن از ماهی قزل آلا راین استخراج می کرد، رمزی بود که هر سلول بدنش در حالی که او در حال مرگ بر اثر سل بود، بازنویسی می کرد، بیماری که، همانطور که بعدا معلوم شد، توسط یک باکتری ایجاد می شود که DNA آن دستورالعمل کشندگی خود را دارد.

باندها که مدتهاست سوخته بودند، پاسخ را در تمام مدت نگه داشتند.

در سال 1869، یک شیمیدان سوئیسی جوان نیمه ناشنوا، پانسمان های جراحی آغشته به چرک را جمع آوری کرد، گلبول های سفید خون را حل کرد و یک ماده عجیب و غریب غنی از فسفر را از هسته آنها استخراج کرد. او آن را نوکلئیک نامید. 75 سال طول می کشد تا جهان آن را به عنوان DNA بشناسد.” “imageSearchHints”:[“Friedrich Miescher portrait”,”19th century chemistry laboratory”]}