به افتخار مگس سرکه؛ دارندۀ ۶ جایزۀ نوبل

نیستم مگر من
مگسی چون تو؟
یا نیستی مگر تو
آدمی‌ای چون من؟

بیت فوق، از شعر مگس، نشان می‌دهد که ویلیام بلیک (William Blake) بیش از دو قرن پیش، خبر از مطلبی مهم می‌داده است. در نگاه اول، به نظر می‌‎رسد شباهت‌هایی بین انسان به‌خرد (Homo sapiens) و حشرات بال‌دار وجود داشته باشد. با این حال بلیک مطمئن نبود. او فقط می‌توانست ارتباطاتی را مشاهده نماید. در سال‌های اخیر، علم حق را به وی داده است. به نظر می‌رسد مگس سرکه و انسان مشابهت‌هایی با یکدیگر داشته باشند؛ چرا که ۶۰ درصد از محتوای ژنتیک این دو گونه یک‌سان است. این حقیقت حدود دو هفتۀ قبل، در پی اهدای جایزۀ نوبل پزشکی/فیزیولوژی به دانشمندانی که اتفاقاً روی همین مورد کار کرده بودند، دوباره رسانه‌ای شد.

روز سه‌شنبه، سوم اکتبر ۲۰۱۷، جایزۀ نوبل پزشکی به پاس تلاش‌های سه دانشمند آمریکایی در زمینۀ مکانیسم‌های مولکولی دخیل در کنترل ریتم‌های شبانه‌روزی، به ایشان تعلق گرفت. مطالعات این سه تن، روی Drosophila melanogaster و یا همان مگس سرکه، تمرکز داشت.

مقالۀ مرتبط: برندگان جایزۀ نوبل پزشکی ۲۰۱۷؛ ساعت بیولوژیک در کانون توجه

با این حال، این اولین مطالعۀ دروسوفیلایی نبود که موفق به کسب جایزۀ نوبل می‌شود. حداقل پنج گروه دیگر نیز به خاطر تحقیقات‌شان روی مگس سرکه این جایزه را دریافت کرده‌اند. آتش عشق میان مگس سرکه و نوبل در اوایل قرن بیستم میلادی شعله‌ور شد. در آن دوره، زیست‌شناسی آمریکایی به نام توماس مورگان (Thomas Morgan) با انجام سلسله مطالعاتی روی این جانور، قصد داشت ایدۀ قرارگیری ژن روی کروموزوم‌ها و توارث توأم تعدادی از آن‌ها را به اثبات برساند. در همین راه، وی موفق شد ژنتیک را به عنوان علمی نوین مطرح نماید.

پس از آن، تاریخ‌ساز بودن مطالعات صورت گرفته روی مگس سرکه، تقریباً به صورت یک اصل کلی درآمده است. امروزه دانشمندان بر این باورند که برای ۷۵ درصد از ژن‌های مرتبط با بیماری‌های انسان، نسخه‌ای مشابه و قابل شناسایی در ژنوم مگس سرکه وجود دارد. این بیماری‌ها شامل نشانگان داون، آلزایمر، اوتیسم، دیابت و تمام انواع سرطان می‌شود. به نظر می‌رسد هدف از پیدایش مگس سرکه واقعاً همین بوده است!

مگس سرکه، یا به شکل صحیح‌تر، مگس میوه، همان‌طور که از نامش برمی‌آید از میوه تغذیه می‌کند؛ خصوصاً انواع رسیده. این حشره تابستان‌ها روی سیب، گلابی و نوشیدنی‌های شیرین اتراق می‌کند. دروسوفیلا نه تنها تهدیدی برای انسان محسوب نمی‌شود، بلکه ویژگی‌های مطلوبی هم دارد که آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای تحقیقات آزمایشگاهی تبدیل می‌کند. چرخۀ زندگی مگس سرکه دو هفته است. آرد ذرت، مخمر و قند مصرف می‌کند. و به راحتی در لوله‌های آزمایشگاهی ساکن می‌شود. یک جفت نر و ماده را کنار هم رها کنید و دو هفته بعد خواهید توانست روی نسل جدیدی از آن مطالعه کنید. تمام این ویژگی‌ها، دروسوفیلا ملانوگستر را به عنوان ابزاری بسیار قدرتمند جهت مطالعۀ جهش‌های ژنتیکی مطرح ساخته است.

خصوصیات یاد شده به خودی خود، کافی است. ولی این مگس ویژگی‌های تأثیرگذار دیگری هم دارد. ژنوم دروسوفیلا تنها از چهار جفت کروموزوم تشکیل شده است. انسان ۲۳ جفت کروموزوم دارد. بنابراین دست‌ورزی ژنتیکی و مطالعۀ کارکرد ژن‌ها در مگس سرکه بسیار آسان‌تر است. به علاوه، مگس سرکه نرخ جهش بسیار بالایی دارد که باعث می‌شود مطالعات آزمایشگاهی در زمانی کوتاه به ثمر بنشیند. تغییراتی که جهش‌های مذکور روی ژنوم اعمال می‌کنند، می‌تواند به راحتی در جانداری ساده مثل دروسوفیلا رهگیری شود. در حیوانات پیشرفته‌تر – مانند موش، و حتی انسان – رهگیری تغییرات ژنتیکی بسیار دشوارتر است.

به همین دلایل، مگس سرکه طی قرن اخیر، نقشی محوری در پرده‌گشایی از فرآیندهای زیستی داشته است. از دید پروفسور آندراس پروکوپ (Andreas Prokop)، دروسوفیلا بهترین جاندار روی زمین است! این موجود آن‌قدر خوب است که می‌توان همین الان مطالعه‌ای روی آن انجام داد و سه هفته بعد به نتیجه رسید. در موش، چنین مطالعه‌ای یک سال به طول می‌انجامد. مگس سرکه گذرگاهی ارزان‌قیمت و سریع برای دست‌یابی به پاسخ پرسش‌های زیستی است.

در مورد پروکوپ، مگس سرکه تعریفی جدید از آکسون سلول‌های عصبی ارائه کرده است. این زوائد با کهولت سن از بین می‌روند؛ و مهم‌تر آن‌که سرعت این دژنراسیون در افراد مبتلا به آلزایمر بسیار بیشتر است. نمو آکسون را می‌توان از طریق کشت سلول‌های عصبی دروسوفیلا در آزمایشگاه، بررسی نمود. این قبیل مطالعات درک بهتری از چرایی بروز بیماری‌های نورودژنراتیو به ما می‌دهد.

مثال دیگر، مطالعات انجام شده در انستیتو تحقیقات سرطان می‌باشد. فرآیندی زیستی به نام مرگ سلولی وجود دارد که در تمام موجودات جان‌دار روی می‌دهد؛ از کرم‌ها گرفته تا انسان. اساساً، مرگ سلولی نوعی مکانیسم خودکشی سلولی است که نقشی بنیادین در حیات ایفا می‌کند. اطلاعات کلیدی که در رابطه با آپوپتوز در دست داریم، از همین مگس سرکه حاصل شده است. هنگامی که سلولی آسیب می‌بیند، فرآیندی موسوم به مرگ سلولی (آپوپتوز) را طی ‌می‌کند که در نهایت به مرگ آن سلول انجامیده و بقای جاندار را تضمین می‌کند.

ولی در سرطان چنین فرآیندی انجام نمی‌شود، و همین مسئله باعث انباشته شده بی‌رویۀ سلول‌ها و تشکیل تومور می‌شود. به لطف تحقیقات صورت گرفته بر روی مگس سرکه، ما هم اکنون می‌دانیم که مولکول‌هایی تحت عنوان “مهارکننده‌های پروتئین‌های آپوپتوز” (Inhibitors of Apoptosis Proteins) در بروز این ناهنجاری نقش دارند. این مولکول‌ها مرگ سلولی را مهار می‌کنند. به عبارتی، اگر سطح IAPها افزایش یابد، آپوپتوز سرکوب شده و سرطان حاصل می‌شود.

از همین رو، محققان هم‌اکنون در حال تست داروهای مهارکنندۀ IAP در انسان هستند؛ که امید می‌رود بتوانند با به جریان درآوردن آپوپتوز، کنترل سلول‌ها را دوباره در دست بگیرند. رویکرد فوق بسیار نویدبخش است. ولی، رفتار IAPها در انسان بسیار پیچیده‌تر از مگس سرکه می‌باشد. با این وجود، همین پیشرفت‌ها هم در صورت عدم بهره‌گیری از مگس سرکه در مطالعات آزمایشگاهی، هیچ‌گاه حاصل نمی‌شدند.

امروزه، مگس سرکه از مستلزمات هر مرکز تحقیقاتی است. آزمایشگاه مگس کمبریج با خزانه‌ای بالغ بر ۶۰ هزار لولۀ محتوی مگس سرکه، نیاز بیش از ۳۰ گروه تحقیقاتی مختلف را تأمین می‌کند. اکثریت این دانشمندان عمدتاً روی وضعیت‌های انسانی و یا سایر اختلالات زیستی در سطح عام، کار می‌کنند. جالب است بدانید فقط یکی دو گروه منحصراً بر روی خود مگس‌ها مطالعه می‌کنند. که این خود نشان از اهمیت دروسوفیلا در تحقیقات زیستی دارد و درد چگونگی کارکرد بدن انسان دارد.

ولی گویا همه دیدگاه مثبتی در رابطه با مگس سرکه ندارند. سارا پالین (Sarah Palin)، در سخنرانی‌هایی که در جریان انتخابات ریاست جمهوری ۲۰۰۸ آمریکا داشت، آزمایشات دروسوفیلایی را محکوم نمود. به عقیدۀ وی، چنین مطالعاتی عقلانی نبوده و صرف هزینه در جایی است که هیچ‌گونه منفعتی برای مردم ندارد.

ولی خوش‌بختانه عدۀ بسیار زیادی چنین دیدگاهی ندارند. یکی از همین عده، مایکل رس‌باش (Michael Rosbash) است که توانست همراه با دو تن دیگر، جایزۀ نوبل امسال را تصاحب کند. او هنگامی متوجه این پیروزی بزرگ شد که رئیس کمیتۀ نوبل ساعت ۵ صبح با او تماس گرفته بود. وی طی مصاحبه‌ای که داشت اذعان کرد:

تماسی که در چنین ساعتی گرفته شود، معمولاً حامل خبر مرگ کسی است. به خاطر این مگس سرکه خیلی خوش‌حالم!