كيف يعيد العلماء دراسة الحمض النووي للحيوانات منقرضة؟

منذ دخولي عالم الأحافير والجينات، تعلّمتُ أن العمل على حمض نووي قديم يعتمد على توازنٍ بين الحذر والفضول. أول شيء أفعله هو التأكد من أن العينة لم تتعرّض لتلوث حديث؛ حتى الجلد أو الهواء يمكن أن يضيف حمض نووي حديث يغيّر الصورة. لذلك تُجرى الاستخلاصات في غرفة نظيفة، مع استخدام ضوابط سلبية لإظهار أي تلوث.

بعد الاستخلاص، تأتي خطوة إعداد مكتبات للـNGS، حيث نلصق شظايا الحمض النووي بموصلات تسمح بقراءة آلاف إلى ملايين القطع على منصات مثل Illumina. علماء الجينات يحاولون دوماً استخراج الإشارة من الضوضاء: يطبقون برمجيات تميز أنماط الضرر الكيميائي القديم (مثل زيادة التحول من السيتوزين إلى الثايمين) كدليل على صحة العينة. أجد هذه المرحلة مبهرة لأن كل قاعدة تُقرأ هي بصيص من حياة انطفأت منذ زمن طويل.

في مختبرٍ صغير تحولت فيه عظامٌ متحجرة إلى نصوصٍ قابلة للقراءة، تعلّمتُ كيف يقرأ العلماء الحمض النووي للحيوانات المنقرضة كما لو كانوا يقرؤون جريدة قديمة. أبدأ بالبحث عن عينات جيدة: عظام كثيفة مثل الأسنان أو عظام الفخذ، أو عينات محفوظة في التربة المتجمدة حيث يتحلل الحمض النووي بشكل أبطأ. التنقيب الجيولوجي والطبعي مهمان؛ العثور على مادة محفوظة جيدًا يزيد فرص الحصول على قطعٍ طويلة قابلة للتحليل.

بعد أخذ العينة، أقوم بالعمل في غرفٍ معقمة لمنع التلوث: قطع صغيرة من العظم تُنظف كيميائياً ثم يُستخلص منها الحمض النووي باستخدام محاليل خاصة. غالباً ما يكون الحمض النووي متحللاً ومقصوراً إلى شظايا قصيرة ومشوبة بتعديلات كيميائية مثل إزالة مجموعات الأمين (deamination)، لذا يستخدم الباحثون طرق تسلسل حساسة مثل التسلسل بالجيل التالي (NGS) أو أساليب التقاط مقتطفات الحمض النووي (hybridization capture) لتركيز جزيئات الهدف.

التحقق من صحة النتائج يأتي عبر علامات مميزة للتحلل، مقارنة الجينات بمرجعات حديثة، وتحليل أحماض أمينية من بقايا البروتين (paleoproteomics) أو حتى الحمض النووي البيئي من الرواسب. في النهاية تُجمع البيانات لإعادة بناء شجرة التطور، ومعرفة علاقات الحركة والسلوك والانتشار، بل ومحاولة تصور كيف كانت الحياة لتلك الحيوانات قبل اختفائها — وهذه اللحظة تُشعرني بأنني أقف أداةً صغيرة في وجه الزمن الكبير.

أجد نفسي أحياناً متعمقاً في القصص التي يخبرنا بها الحمض النووي القديم عن بيئات كاملة، وليس مجرد جينات حيوانٍ واحد. التقنيات الحديثة لم تبقَ على الاستخلاص من العظام فقط؛ الآن نُحلل الحمض النووي البيئي من الرواسب والثلوج والنباتات. هذا يعني أنني أستطيع تتبع مجتمعٍ بيئي كامل: من الفطريات إلى النباتات إلى الحيوانات الكبيرة، عبر طبقات ترابية مؤرخة زمنياً.

التحدي الأكبر هو التأكد من أن الإشارات حقيقية وليست نتيجة تسرب حديث أو تلوث مخبري. أستخدم نماذج إحصائية وطرق فيلوچينتية لمقارنة القطع القصيرة مع قواعد بيانات حديثة، وأستعين أيضاً بأدلة مستقلة مثل التأريخ بالكربون المشع أو تحليل البروتينات المتبقية. في أحد مشاريعي كنت أطبق تقنيات التقاط الحمض النووي المستهدفة لاسترجاع جينومٍ جزئي لحيوان منقرض، ثم قمت بتركيب شجرة تطورية بيانية تبيّن تباعده عن أقاربه الأحياء — تلك اللوحة الزمنية تبعث فيّ دهشة دائمة حول تعقيد الحياة والاختفاء.

لا أحب المبالغة في الحديث عن 'إعادة الحياة' كاملة للحيوانات المنقرضة؛ الواقع أكثر حذراً وتعقيداً. عندما أشرح للآخرين كيف يعيد العلماء دراسة الحمض النووي القديم، أركز على القيود: الحمض النووي يتفكك بسرعة، وغالباً ما نحصل على أجزاء قصيرة متناثرة فقط، مما يجعل استعادة الجينوم الكامل أمراً صعباً إن لم يكن مستحيلاً في كثير من الحالات. ثم هناك مسألة الأخلاق: حتى لو استعدنا جينومات، يحتاج الأمر إلى أمٍ بديلة، وبيئة مناسبة، ومبرر بيئي واضح.

أرى قيمة هائلة في معرفة ماضينا البيولوجي من خلال هذه الدراسات، لكني أيضاً أؤمن بأننا يجب أن نستخدم هذه المعرفة بحكمة، لحماية الأنواع المهددة والتعلم من أخطاء الماضي، بدلاً من الانشغال بأحلامٍ قد تلهينا عن قضايا الحفظ الفعلية.

العمل على الحمض النووي القديم أشبه بالتحقيق الجنائي بالنسبة لي؛ كل قطعة عظم أو حفرة في التربة قد تخبئ أدلة. أبدأ بتقييم حالة العينة ثم أستخلص الحمض النووي بعناية، لاحقاً أعد المكتبات للتسلسل وأحصل على ملايين القراءات القصيرة. الخطوة المهمة هي التوثيق: أنماط اللف المحفوظ (damage patterns) وتوزيع طول الشظايا تساعدني في التفريق بين الحمض النووي الأثري والحملات الملوثة الحديثة.

بعد التسلسل أُجري مطابقة القراءات إلى جينومات مرجعية موجودة، أستخرج كل من الميتوكوندريا والجينات النووية الممكنة لأبني صوراً عن العلاقات الوراثية، التباين السكاني، وحتى بعض السمات. مشاريع مثل دراسة جينومات 'النياندرتال' أو 'الماموث' تمثل أمثلة على ما يمكن الوصول إليه، وتذكرني دائماً أن العلم هنا هو مزيج من الدقة التقنيّة والخيال المدعوم بالأدلة.