سأوجه سؤالًا إلى الجميع هنا:
هل تعلمون لماذا تبلغون هذا الطول؟
أو لأكون أكثر دقة
أتعلمون لماذا طولكم أكبر من عرضكم؟
أو على الأقل أتمنى أن يكون هذا حال معظمكم!
(ضحك)
سأقول إني أظنني أعرف السبب،
أو على الأقل سأخبركم ببعض الأسباب
وراء وجود هذه الحالة.
وهذا سببه
أحد أبسط مسائل علم الأحياء.
وهو كيف يتكون الشكل النهائي
والتكوين النهائي لكائن حي؟
مثلًا، يمكنني وضع هذه الصورة لإريك وترودي،
فتدركون فورًا أنهما من البشر.
لديهما الشكل المميز،
والتكوين المميز للبشر.
أو يمكنني عرض صورة لجروي توبي،
وتدركون فورًا أنه كلب
بسبب هذا الشكل وهذا التكوين.
ويمكنكم معرفة أن هذا توبي والآخر هو النبات،
والذي لا يجب أن يكون بجانبه. (ضحك)
كان جروًا مشاغبًا في صغره.
ومن الواضح أيضًا
أن الخصائص الحيوية قادرة على إحداث تفاصيل مميزة.
فإذا عرضت عليكم صورة هذا الثعلب
هذا الثعلب يأتي أحيانًا قرب مكتبي مساءً في الصيف.
هذه إحدى الأمور اللطيفة في الحياة في كولورادو.
فورًا تدركون
رغم أن هذا الثعلب يبدو قريب الشبه بالكلب،
فإنكم تدركون فورًا أنه ثعلب.
وهذا لأنه كل مرة يتكون فيها ثعلب،
تحدث عملية تشكيل معقدة
تصنع شكل الثعلب كل مرة يتكون فيها واحد.
وأخيرًا، من الواضح أن الخصائص الحيوية قادرة على إحداث تنوع مدهش.
يمكن حدوث شكل غريب مثل جسم سمكة المجداف هذه.
لذا، ما يثير اهتمامي ويبهرني
هو فهم كيفية حدوث هذه المجموعة من الأشكال،
وهذه المجموعة من الأجسام.
هذا بالتأكيد تساؤل كبير.
لا يمكنني إخباركم كيف تشكلون ثعلبًا وكلبًا وسمكة مجداف
وإنسانًا اليوم فقط.
لذا ما اخترنا التركيز عليه
هو أمر مشترك بين كل هذه الكائنات.
غالبًا حين ترون هذه الكائنات المختلفة تقولون
"حسنًا، ماذا قد يكون مشتركًا بين كل هذه الكائنات المختلفة؟"
هناك شيء بالفعل.
إذا نظرتم إليها،
كل واحد منها يمتد طوليًا على محور واحد.
وهذه حقيقة في حالة كل الحيوانات المتطورة.
إنها تمتد
طوليًا عادة من الرأس للذيل أو على محور أمامي خلفي.
والآن، هذا يفرض سؤالًا مهمًا.
غالبًا جميعكم يعرف أنه نشأ من خلية واحدة.
دخل السائل المنوي إلى بويضة وخصبها فتكونت خلية.
عادة، تكون هذه الخلية كُروية الشكل.
ما يحدث عادة هو أن هذه الخلية ستنقسم عدة مرات
لتشكل كتلة من الخلايا.
إذن، كيف كتلة الخلايا هذه، كيف هذه الكرة من الخلايا
تتحول إلى شيء
يستطيل ليشكل كلب داكساند هذا؟
سأحدثكم قليلًا عن تصورنا لكيفية حدوث هذا.
هذا جنين حشرة سيبدأ يمتد طوليًا بعد دقيقة.
المحور الأمامي الخلفي هو المحور الأفقي،
وكل شكل متعدد الأضلاع هنا هو خلية.
يمكننا رؤية الخلايا الفردية هنا.
وما سترون هو تدفق الخلايا
للأسفل نحو بطن الحشرة.
وأثناء تدفقها لأسفل، يحدث تكدس
وينشأ بها امتداد أو استطالة لها.
هذه سرعة مذهلة
في الحقيقة ما شاهدتموه الآن زمنه حدوثه الفعلي 45 دقيقة.
يمكننا أخذ هذه الأجنة وفحصها.
يمكننا وضعها تحت الميكروسكوب في المعمل
وتتبع حركة هذه الخلايا
وماذا بالتحديد يوجه حركات الاستطالة هذه.
وهكذا، نعرف منذ فترة أن هذه العملية
يوجهها ما يسمى بإقحام الخلايا.
ما فعلناه في بداية هذا الفيلم هو تلوين غير حقيقي لصفوف خلايا
تبدأ في التلامس بطول المحور الأمامي الخلفي.
وما ترونه أثناء عرض هذا الفيلم،
هو أن الخلايا إما في صف فوق هذا الصف
أو صف أسفله
تبدأ في الإقحام أو التشابك أو فرض وجودها بين خليتين
بدأتا تتشكل متجاورتين
وتفصلهما.
وهذا يجعل كلًا من هذين الصفين أطول
بانتقال هذه الخلية الجديدة.
ما يفعله هذا على مستوى الأنسجة
هو أنه يضغطها في هذا الاتجاه ويجعلها أطول في الاتجاه الآخر.
وهذا ما يحدث على مستوى الخلايا.
إذن ما هي الجزيئات الفعلية
والبروتينات الفعلية التي تتحكم في هذا؟
توصلنا لدليل حين فحصنا هذه الخلايا عن قرب أكثر.
الجزء العلوي به خلايا بألوان مختلفة.
يمكننا نزع الطبقة الخارجية لهذه الخلايا
وننظر داخلها إلى البروتينات ونتساءل
"هل توجد بروتينات
يمكنها أن تخبرنا عن كيفية حدوث هذا؟"
وصلنا إلى دليل حين رأينا أنه توجد هذه البروتينات
التي تظهر باللون الأخضر هناك
ومكانها يكون فقط في جوانب محددة بالخلايا.
بالنظر للبروتين ذو اللون الأخضر،
يبدو أنه في الجوانب الأفقية للخلايا،
وليس الجوانب الرأسية للخلايا.
وعملي وعمل آخرين في المجال
أظهر أن مجموعة كاملة من البروتينات
توجد في جوانب محددة بهذه الخلايا.
فعلى سبيل المثال توجد بروتينات خاصة بالالتصاق
وهي تعمل على ترابط الأجزاء ببعضها البعض
والتي توجد في الوصلات البينية الأفقية.
توجد بروتينات مثل الإيكاتيرين والبيتا كاتينين والبازوكا.
الحشرات بها أسماء غريبة للبروتينات.
وفي الجوانب المقابلة لهذه الخلايا،
توجد مجموعة من البروتينات تتلخص في الأكتين والمايوسين.
وفي أعماق دماغكم،
ربما تعمل وصلاتكم العصبية عند ذكر الأكتين والمايوسين.
ربما تتذكرون مادة الأحياء في المرحلة الثانوية
والأحياء في الجامعة
وربما تفكرون في العضلات لسبب ما.
والسبب في تفكيركم في العضلات
هو أن الأكتين والمايوسين هما البروتينان المسؤولان عن انقباض العضلات.
وهذا ما جعلنا نفكر،
في أنه إن كان الأكتين والمايوسين يوجدان في جانب واحد في الخلية،
فربما هذا لا يسبب انقباض العضلة بالكامل،
بل انقباض في جانب من العضلة.
لذا اختبرنا هذا
وهذا بالفعل ما نعرضه عليكم هنا.
وضعنا علامة على الجوانب الرأسية
للخلايا في هذا الفيلم في بدايته،
وحين يعمل ترون كل جانب في هذه الخلايا
ينكمش ويختفي.
إذن، حيث يوجد الأكتين والمايوسين، يحدث انقباض
وحيث توجد البروتينات الخاصة بالالتصاق،
يبدو أنها تبقى مكانها.
لذا وضعنا علامة على الجوانب الأفقية،
وببساطة، هذه الجوانب من الخلية تبقى مكانها.
وبما أني أخبرتكم، إذا فكرتم في الآتي،
هذا الانكماش يجعل هذا النسيج
يصبح ضيقًا في أحد الاتجاهين.
لكن كيف يحدث هذا الامتداد أو الاستطالة في الاتجاه الآخر؟
لدينا دليل عن احتمال طريقة حدوث هذا
حين رأينا هذه التركيبات الغريبة للخلايا.
عادة، لا تحب الخلايا فعل ما ترون.
ترون أن هذه الخلايا تتجمع معًا في شكل فطيرة.
نسمي هذه زُهيرات.
هذه الخلايا تلتقي معًا في نقطة مشتركة.
ويتنهي الأمر بأن الخلايا لا تحب فعل هذا.
فتساءلنا، "لماذا تفعل هذا؟"
ولأننا من نصور الأفلام التي نعرضها عليكم
يمكننا الانتقال في الزمن للخلف وللأمام،
ونتساءل كيف تتكون هذه الأشكال
وماذا يحدث لها بعدما تتشكل؟
وما رأيناه
هو أن هذه المجموعات من الخلايا هذه الزُهيرات من الخلايا
تتكون من أزواج من الخلايا يصطف بطول المحور الأفقي،
ويمكنكم رؤيتها تسبب انقباضًا للأجزاء الداخلية لهذه الخلايا
لتتجمع معًا في النهاية وتشكل زهيرة.
والمثير هنا هو أن هذا على سبيل المثال
يجعل الخلايا الخضراء الداكنة في أقصى الجزء العلوي
والخلايا البيضاء في الأسفل
تتقارب بشدة إلى بعضها البعض.
وما يحدث بعد ذلك هو أن هاتين الخليتين
اللتان لم تكونا قريبتين مطلقًا في البداية
تبدآن في بناء جزء محدد في هذه الخلية.
وانظروا إلى ما يسببه هذا لمجموعة الخلايا بأكملها.
هذا يأخذ مجموعة من الخلايا التي استطالت بهذا الشكل،
وفي النهاية
يحولها إلى مجموعة خلايا تستطيل بهذا الشكل.
وأسمي هذا درس "التعاون" الخاص بمجالنا
وهو أن التعاون أمر جيد.
فهذه الخلايا وهي بمفردها لم تتمكن من فعل ما أريكم هنا.
ولكن بتوحيد جهودها معًا،
ترونها تعيد تشكيل نفسها
وتتحكم في تغيير هذا النسيج وتجعله أطول،
وتتسبب في إمكانية أن يكون هذا المخلوق أطول.
وهذا فيلم.
سنريكم ظهور هذه الزُهيرات في أماكن مختلفة.
ستشاهدونها تظهر في مواقع مختلفة أثناء تكوينها.
ستشاهدونها تكسر وصلات بينية محددة،
وتبني وصلات بينية أخرى،
وتتواجد بشكل عشوائي في هذه الطبقة.
وسأنهي حديثي بتقديم حالة تثير الفضول.
ما أقوله لكم ربما يبدو نظريًا.
ربما يبدو أني أخبركم كيف تجعلون شيئًا أطول.
هل لهذا أي علاقة بصحة الإنسان؟
هل ينبغي على الحكومة الفيدرالية أن تمول أبحاثي كما هي؟
(ضحك)
والمثير هو
أن عملية تكسير جوانب محددة بالخلية
تتضمن البروتينات نفسها التي أوضح الأطباء
أن لها دور أساسي في تطور السرطان إلى مرحلة خطيرة.
إذن، في نظامنا الحيوي،
نكسر جوانب محددة للخلايا لتشكيل تلك الزُهيرات.
إذا نظرتم إلى أخطر أنواع السرطان،
فإن ما يحدث هو أن تلك الخلايا في أنواع السرطان هذه
تبدأ في تكسير المادة اللاصقة بينها
لتهرب إلى أجزاء أخرى من الجسم.
وطالما بقي الورم في نفس المكان،
يمكن أن يعالج الجراح هذا بسهولة.
يفتح ويستأصل الورم وتصبحون بخير، أليس كذلك؟
لكن بمجرد أن تفقد تلك الخلايا المادة اللاصقة،
وتتحرك خارج النسيج نحو أماكن أخرى من أجسامكم،
عندئذ يكون التشخيص المستقبلي سيئًا.
دراساتنا في الحقيقة تخبر الأطباء
كيف تعمل البروتينات لدى كائن حي في حالة طبيعية.
وفي النهاية، أشكر أولًا جامعة دنفر
لتوفيرها معملًا لأعمل منه.
وأود توجيه شكر خاص إلى جينيفر زالن وأوري وايتز
في مركزسلون كيترينج للسرطان
وهما اشتركا في هذا العمل بإخلاص.
وفي النهاية، أشكر المعهد القومي للصحة الذي منحني المال لتنفيذ هذا.
شكرًا لكم جميعًا.
(تصفيق)