از کشف سلول‌های بنیادی تا پروژه ژنوم انسان؛ ۶ دستاورد بزرگ زیست‌شناسی که نوبل نگرفتند

از اینکه ما را در توسعه بهتر و هدفمند‌تر دیجیاتو همراهی می‌کنیداز شما سپاسگزاریم.

دانشمندان مسئول کشف نقش DNA، نقش هیپوکامپ در حافظه، سلول‌های بنیادی، سازوکار انتقال پیام، نقش سلول‌های گلیال و پروژه بزرگ ژنوم انسان، هیچ‌کدام نوبل نگرفتند.

جهت بهره‌مندی و دسترسی به امکانات ویژه و بخش‌های مختلف در دیجیاتو عضو ویژه دیجیاتو شوید.

هر سال، جایزه نوبل پزشکی و فیزیولوژی به پژوهش‌هایی اعطا می‌شود که دستاوردهای بزرگی برای بشریت داشته‌اند. بااین‌حال، نمونه‌های مهمی از پیشرفت زیست‌شناسی وجود دارد که با وجود تأثیر گسترده، جایزه نوبل نگرفتند. این اتفاق دلایل مختلفی دارد. گاهی کمیته نوبل اهمیت یک کشف را تشخیص نداده است؛ در مواردی نیز، اختلافات علمی یا سیاسی نقش داشته‌اند.

محدودیت‌های خود جایزه نوبل نیز بی‌تأثیر نبوده. این جایزه حداکثر بین سه نفر تقسیم می‌شود و فقط به دانشمندان زنده می‌رسد. برخی از دستاوردها حاصل کار حداقل ده‌ها پژوهشگر بوده‌اند، و برخی پژوهشگران نیز پیش از دریافت جایزه از دنیا رفته‌اند.

به مناسبت اهدای نوبل پزشکی ۲۰۲۶، در اینجا شش پیشرفت مهم زیست‌شناسی را بررسی می‌کنیم که شایسته جایزه نوبل پزشکی و فیزیولوژی بودند اما آن را دریافت نکردند.

امروز «جیمز واتسون» (James Watson) و «فرانسیس کریک» (Francis Crick) به‌دلیل کشف ساختار مارپیچ دوگانه DNA مشهور هستند. آن‌ها در سال ۱۹۶۲ همراه «موریس ویلکینز» (Maurice Wilkins) جایزه نوبل گرفتند.

اما DNA یک دهه قبل‌تر از کار آن‌ها به‌عنوان حامل اطلاعات ژنتیکی شناخته شده بود. «اسوالد ایوری» (Oswald Avery) در سال ۱۹۴۴ این نقش را نشان داد.

دانشمندان مدت‌ها می‌دانستند اطلاعات ژنتیکی در کروموزوم‌ها قرار دارد. کروموزوم‌ها از DNA، مقدار کمی RNA و پروتئین‌های فراوان تشکیل شده‌اند. بسیاری از دانشمندان در آن زمان پروتئین را ماده وراثتی می‌دانستند. پروتئین‌ها ساختار پیچیده‌تری داشتند و برای حمل اطلاعات گزینه محتمل‌تری به نظر می‌رسیدند.

ایوری میکروب‌شناس بود و برای پیداکردن درمانی برای ذات‌الریه روی باکتری استرپتوکوکوس پنومونیه (Streptococcus pneumoniae) تحقیق می‌کرد.

دانشمندان می‌دانستند برخی باکتری‌های بیماری‌زا می‌توانند ویژگی‌های خود را به باکتری‌های غیر بیماری‌زا منتقل کنند. ایوری و همکارانش، «کالین مک‌لئود» (Colin MacLeod) و «مکلین مک‌کارتی» (Maclyn McCarty)، روی عصاره باکتری‌ها مطالعه می‌کردند تا ماده مسئول این فرایند را شناسایی کند.

آن‌ها در نمونه‌ها DNA یا RNA یا پروتئین‌ها را تخریب و سپس عصاره را به باکتری‌های دیگر اضافه کردند. نتیجه روشن بود. وقتی DNA از بین می‌رفت، فرایند انتقال ویژگی‌ها متوقف می‌شد. در سال ۱۹۴۴، پژوهشگران اعلام کردند ماده انتقال‌دهنده همان DNA است.

ایوری چند بار نامزد جایزه نوبل شد. اما برخی زیست‌شناسان هنور پروتئین‌ها را ماده وراثتی می‌دانستند. شخصیت منزوی او نیز شاید در سرنوشتش تأثیر داشت. او در ۱۹۵۵، یعنی فقط دو سال بعد از انتشار نتایج تحقیق واتسون و کریک درباره ساختار DNA درگذشت.

«برندا میلنر» (Brenda Milner) یکی از پایه‌گذاران روان‌شناسی مبتنی بر مطالعه مغز بود. او در سال ۱۹۵۷ نخستین پژوهش خود را درباره یک بیمار با نام «هنری مولیسون» (Henry Molaison) منتشر کرد.

مولیسون به صرع شدید و مکرر مبتلا بود. برای درمان او بخشی از هیپوکامپ مغز برداشته شد. پس از عمل، او نمی‌توانست تجربه‌های جدید را به خاطر بسپارد.

خانم میلنر مطالعه منظم حافظه او را آغاز کرد. او متوجه شد توانایی مولیسون در انجام یک کار ترسیمی بهتر می‌شود. با این حال، مولیسون جلسات تمرین را به یاد نمی‌آورد. میلنر نتیجه گرفت حافظه رویدادها به هیپوکامپ وابسته است. اما «حافظه رویه‌ای»، که برای یادگیری مهارت‌های فیزیکی ضروری است، از سامانه دیگری در مغز استفاده می‌کند.

میلنر بعدها با دانشمندان همکاری کرد توانستند با استفاده از فناوری تصویربرداری توموگرافی گسیل پوزیترون یا PET اولین بار از مغز نقشه‌برداری کنند.

میلنر جوایز مهمی دریافت کرده است. او در سال ۲۰۱۴ جایزه کاولی (Kavli) در علوم اعصاب را دریافت کرد. این جایزه میان او، «جان اوکیف» (John O’Keefe) و «مارکوس رایشل» (Marcus Raichle) تقسیم شد. یک ماه پس از دریافت جایزه کاولی، اوکیف به‌علت کشف یکی دیگر از نقش‌های هیپوکامپ جایزه نوبل گرفت. اما میلنر در ۱۰۸ سالگی هنوز به این جایزه نرسیده است.

در دهه ۱۹۵۰، شواهدی درباره منشأ مشترک بسیاری از سلول‌های خونی جمع شده بود. مفهوم سلول بنیادی نیز سال‌ها وجود داشت. اما دانشمندان به‌علات نبود فناوری لازم برای ردگیری سلول‌های منفرد، هنوز وجود این سلول‌ها را به‌طور مستقیم ثابت نکرده بودند.

پژوهش‌های مربوط به پیامدهای زیستی بمب‌های اتمی این وضعیت را تغییر داد. این تحقیقات نشان دادند پرتوها می‌توانند ستون فقرات DNA را تخریب کنند.

«جیمز تیل» (James Till)، زیست‌فیزیک‌دان، و «ارنست مک‌کالاک» (Ernest McCulloch)، متخصص خون‌شناسی، از این یافته استفاده کردند.

آن‌ها سلول‌های مغز استخوان موش‌ها را در معرض پرتو قرار دادند. هر سلول الگوی مشخصی از آسیب‌ها پیدا می‌کرد. پژوهشگران می‌توانستند این الگوها را زیر میکروسکوپ مشاهده کنند. آن‌ها سلول‌های آسیب‌دیده را به طحال موش دیگری منتقل کردند. مغز استخوان این موش نیز پیش‌تر با پرتو از بین رفته بود. پس از مدتی، گره‌هایی در طحال ایجاد شد. این گره‌ها شامل چند نوع مختلف سلول خونی بودند.

نکته مهم‌تر این بود که سلول‌های هر گره الگوی آسیب مشابهی داشتند. بنابراین، همه آن‌ها احتمالاً از یک سلول واحد منشأ گرفته بودند. پژوهشگران این سلول‌های فرزند را دوباره به موش دیگری منتقل کردند. همان فرایند دوباره اتفاق افتاد و گره‌های مشابه شکل گرفتند.

تیل و مک‌کالاک همراه دانشجویشان «اندی بکر» (Andy Becker) در سال ۱۹۶۳ این یافته را گزارش کردند. این نخستین شواهد مستقیم از وجود سلول‌های بنیادی بود. تحقیقات بعدی «دونالد متکالف» (Donald Metcalf) و «لئو زاکس» (Leo Sachs) نیز برای این حوزه بسیار مهم بود.

بااین‌حال آن‌ها برای این پیشرفت زیست‌شناسی جایزه نوبل نگرفتند. برخی اعتقاد دارند محدودیت سه برنده باعث شد تا این جایزه به آن‌ها نرسد.

در سال ۲۰۱۲، «جان گوردون» (John Gurdon) و «شینیا یاماناکا» (Shinya Yamanaka) برای پژوهش‌هایشان درباره سلول‌های بنیادی برنده جایزه نوبل شدند. اما تیل و مک‌کالاک همچنان از بنیان‌گذاران اصلی این حوزه هستند.

سلول‌های بدن به‌صورت مستقل فعالیت نمی‌کنند. آن‌ها دائماً پیام‌هایی از سلول‌های دیگر دریافت می‌کنند. این پیام‌ها فعالیت‌های مختلفی را تنظیم می‌کنند؛ مثلاً روشن یا خاموش شدن ژن‌ها و زمان تقسیم سلولی.

سطح سلول‌ها گیرنده‌های مختلفی دارد. هر گیرنده برای شناسایی یک مولکول خاص ساخته شده است. وقتی یک مولکول پیام‌رسان به گیرنده متصل می‌شود، ساختار گیرنده تغییر می‌کند. این تغییر مجموعه‌ای از واکنش‌ها را درون سلول آغاز می‌کند.

اما سازوکار آغاز این زنجیره تا دهه ۱۹۸۰ کاملاً روشن نبود. «تونی پاوسون» (Tony Pawson)، زیست‌شناس سلولی دانشگاه تورنتو، به حل این مسئله کمک کرد.

پاوسون روی گیرنده‌های سطح سلول به نام تیروزین کینازها تمرکز کرد. این گیرنده‌ها بخش‌هایی دارند که به داخل سلول امتداد پیدا می‌کنند. وقتی گیرنده فعال می‌شود، فرایندی به نام فسفریلاسیون رخ می‌دهد. در این فرایند، یک گروه شیمیایی فسفات به آمینواسید تیروزین متصل می‌شود.

پاوسون در پروتئین‌های حاضر در این واکنش، یک بخش مشترک پیدا کرد. او این بخش را همولوژی Src نوع ۲ یا SH2 نامید. پاوسون نشان داد SH2 جذب تیروزین فسفریله‌شده می‌شود. بنابراین، پروتئین‌های مختلف درون سلول به گیرنده فعال نزدیک می‌شوند. این فرایند آغازگر زنجیره‌ای از واکنش‌ها به نام انتقال پیام سلولی است.

این کشف ارتباط میان یافته‌های ژنتیک، بیوشیمی و سرطان‌شناسی را روشن‌تر کرد. پژوهش‌های پاوسون بعدها به شناخت مسیرهای دیگری در انتقال پیام منجر شد. این مسیرها در بیماری‌هایی مانند سرطان و دیابت نیز اهمیت دارند. امروزه چند داروی سرطان این مسیرهای سلولی را هدف قرار می‌دهند.

پاوسون نامزد جایزه نوبل بود، اما در ۲۰۱۳ و در ۶۰ سالگی، پیش از آن که بتواند این جایزه را بگیرد، درگذشت.

در مغز، نورون‌ها معمولاً بیشترین توجه را دریافت می‌کنند. اما مغز سلول‌های دیگری نیز دارد که سلول‌های گلیال نامیده می‌شوند؛ این یک واژه با ریشه یونانی و به‌معنای چسبی است.

برای مدت طولانی، دانشمندان گلیا را فقط پشتیبان ساختاری نورون‌ها می‌دانستند. «بن برس» (Ben Barres)، عصب‌شناس دانشگاه استنفورد، این دیدگاه را تغییر داد.

برس روش‌هایی برای جداسازی انواع سلول‌های مغزی ایجاد کرد. این روش‌ها امکان بررسی عملکرد مستقل سلول‌های گلیال را فراهم کردند.

مغز در زمان رشد باید ارتباطات جدیدی میان نورون‌ها ایجاد کند. این ارتباط‌ها سیناپس نام دارند و شبکه‌های پیچیده مغز را شکل می‌دهند. برس در سال ۲۰۰۵ نشان داد که آستروسیت‌ها (سلول‌های گلیال ستاره‌ای) در این فرایند نقش دارند.

برس دریافت که پیام‌های آزادشده از آستروسیت‌ها برای تشکیل سیناپس‌ها ضروری هستند. او همچنین نشان داد آستروسیت‌ها و میکروگلیاها در حذف سیناپس‌های غیرضروری نیز نقش دارند.

برس در سال ۲۰۱۷ و در ۶۳ سالگی درگذشت. برخی معتقدند اگر بیشتر زنده می‌ماند، احتمال دریافت نوبل را داشت. همچنین او کشف‌ها و دستاوردهای گسترده‌ای داشت که انتخاب فقط یکی از آن‌ها برای جایزه نوبل کار دشواری می‌بود.

در سال ۱۹۹۰، مؤسسه ملی تحقیقات ژنوم انسانی آمریکا، پروژه بین‌المللی ژنوم انسان را آغاز کرد. هدف، تعیین توالی حدود سه میلیارد جفت‌باز ژنوم انسان بود. جیمز واتسون از مدیران اولیه پروژه بود.

پژوهشگران در این پروژه روش‌های سریع‌تری برای تعیین توالی DNA توسعه دادند. یکی از روش‌ها، شکستن DNA به قطعات کوچک‌تر بود. سپس این قطعات به‌صورت هم‌زمان تعیین توالی می‌شدند. رایانه‌ها بعداً قطعات را دوباره در کنار یکدیگر قرار می‌دادند.

در سال ۱۹۹۸، «کریگ ونتر» (Craig Venter) پروژه‌ای خصوصی برای تعیین توالی ژنوم اعلام کرد. او از روشی سریع‌تر استفاده می‌کرد که همراه همکارش «همیلتون اسمیت» (Hamilton Smith) توسعه داده بود.

در نتیجه رقابتی میان پروژه عمومی و شرکت ونتر شکل گرفت. شرکت او، سلرا ژنومیکس (Celera Genomics)، قصد داشت داده‌های ژنوم انسان را به شرکت‌های دارویی بفروشد.

دو پروژه در سال ۲۰۰۰ به یک توافق موقت رسیدند و در ۲۰۰۱ نتایج عمومی اولیه را منتشر کردند. در سال ۲۰۰۴ نسخه کامل‌تری از آن ارائه شد. با این حال، برخی شکاف‌ها در توالی ژنوم هنوز درحال تکمیل هستند.

دستاورد این پروژه یکی از مهم‌ترین موفقیت‌های زیست‌شناسی مدرن است. دانشمندان با استفاده از آن توانسته‌اند عملکرد بسیاری از ژن‌های انسانی را بررسی کنند. آن‌ها همچنین گونه‌های ژنتیکی عامل بیماری و اهداف دارویی را شناسایی کرده‌اند.

اما این پروژه نیز جایزه نوبل نگرفت. مشارکت هزاران دانشمند، انتخاب تنها سه برنده را دشوار می‌کرد. اختلاف‌های دو گروه و احتمال فعالیت تجاری ونتر نیز بی‌تأثیر نبودند. ونتر در بهار امسال درگذشت. بنابراین، برای او دیگر امکان دریافت جایزه نوبل وجود ندارد.

این نمونه‌ها نشان می‌دهند پیشرفت زیست‌شناسی همیشه با سازوکار اعطای جایزه نوبل هم‌راستا نیست. بسیاری از کشف‌های بنیادی ممکن است به‌دلیل مرگ دانشمند، محدودیت تعداد برندگان یا پیچیدگی یک پروژه از نوبل پزشکی و فیزیولوژی باز بمانند.

برای گفتگو با کاربران ثبت نام کنید یا وارد حساب کاربری خود شوید.

با توجه به قطعی اینترنت، برای ثبت‌نام نیازی به تأیید ایمیل نیست.