کشف آنزیم Taq پلیمراز

همان طور که قبلا در بیونت اشاره کردیم، جایزه نوبل به دلیل اختراع PCR به Kary Mullis داده شد. اما کشف او مدیون چند عامل بود: میکروبیولوژیست‌هایی که عاشق مسافرت بودند، برخی فرضیات رد شده در مورد موجوداتی که می توانند در چشمه های آب گرم زندگی کنند و ایستگاهی در پارک ملی Yellowstone که در حال حاضر بسته شده است.

برای دانستن ارتباط این موارد با PCR با بیونت همراه باشید

در سال ۱۹۶۰، یکی از بیولوژیست های دانشگاه ایندیانا به نام Thomas Brock به اکولوژی میکروبی علاقه پیدا کرد. او شروع به مطالعه بر روی میکروارگانیسم‌هایی کرد که در استخرهای جزر و مدی، دریاچه‌های آب طبیعی، چشمه های آب سرد و در آخر آبفشان ها و چشمه‌های آب گرم زندگی می‌کردند.

بروک عاشق سفر بود و علاقه روزافزونی به تحقیقات اکولوژی داشت. او تحقیقاتش را در پارک ملی Yellowstone شروع کرد و در ابتدای کارش هیچ علاقه‌ای به تحقیق بر روی چشمه‌های آب گرم نداشت. در آن زمان دانشمندان معتقد بودند که باکتری‌ها در دمای ۵۵ درجه سانتی‌گراد زندگی بهینه دارند و هیچ‌کدامشان در دمای بالای ۷۳ درجه زنده نمی‌مانند پس او فرض کرد که چیزی برای پیدا کردن در دماهای بالا ندارد. اما او خیلی ‌زود متوجه شد که فیلامنت های باکتری های صورتی موجود در چشمه های آب گرم Octopus می توانند در دماهای بالای ۸۰ درجه هم زندگی کنند.

در سال ۱۹۶۹ بروک به همراه همکارش Hudson Freeze گونه جدیدی از یک باکتریی را در یک ژورنال باکتری‌شناسی معرفی کردند که اولین میکروارگانیسمی بود که در دماهای بسیار بالا می توانست زندگی کند. این باکتری Thermus aquaticus بود.

کلید اختراع PCR، آنزیم‌های مقاوم به حرارت بودند که می‌توانستند شرایط دمایی واکنش زنجیره‌ای را تحمل کنند. چون Thermus aquaticus تنها باکتری شناخته‌شده‌ای بود که در این دمای بالا زندگی و تکثیر می‌کرد، طبیعتاً توجه اصلی Mullis را در اختراعات بعدی به خود اختصاص داد. به این ترتیب باکتری Thermus aquaticus که آنزیم DNA پلیمراز را در خود داشت، سنگ بنای کشف PCR شد.

بروک در تحقیقاتش مشخص کرد T. aquaticus را در هر جایی که دمای بالایی دارد می توان پیدا کرد، او این باکتری‌ را در چشمه های آب گرم کالیفرنیا، خاک مناطق گرمسیری و حتی تجهیزات آب گرم موجود در دانشگاه ایندیانا هم شناسایی کرد. باکتری‌ها همچنین در چشمه های آب گرم سراسر دنیا مثل ژاپن، نیوزیلند و ایسلند نیز وجود داشتند. اما Yellow stone برای مطالعه در دسترس تر بود و همچنین به دلیل اینکه پارک ملی بود، توسط انسان تغییر پیدا نکرده بود.

ازقضا، بروک در ابتدا علاقه‌ای به Yellow stone نداشت زیرا پارک در دهه ۵۰ و ۶۰ میلادی بیشتر به‌عنوان پارک تفریحی شناخته می‌شد تا زیستگاه طبیعی. بروک کارش را بر روی باکتری‌های ترموفیل ادامه داد اما پرونده تحقیقات Yellow stone در سال ۱۹۷۵ بسته شد.

چند سال بعد که تکنولوژی PCR ابداع شد به دلیل وابسته بودن آن به DNA پلیمرازهای مقاوم به حرارت موجود در Taq، تحقیقات او دوباره از سر گرفته شد.

علاقه‌مندی علمی و بیوتکنولوژی دوباره به پارک Yellow stone برگشت. سرویس پارک ملی بابیان خودگردان بودن پارک سبب شد ۳۰۰ میلیون دلار توسط صنایع به آن تزریق شود که صرف پروژه‌های بیولوژی، شیمی و بیوتکنولوژی شد.محققین در سراسر جهان، مجوز انجام تحقیقات میکروبی را در پارک پیدا کردند که بخشی از مبلغ این مجوز به سرویس پارک ملی اختصاص پیدا کرد.

یکی از مدیران سرویس پارک می گوید:

هنگامی‌که می‌بینید پول تولید می‌شود، برای مأموران دولتی حریص سخت است تا از آن چشم‌پوشی کنند.

با این حال از سرویس پارک ملی برای دستکاری در اشتراک گذاری سود شکایت شد، آنها سود را از سال ۱۹۹۹ پرداخت نکرده بودند. مسئولان سرویس پارک ملی می گفتند در حال بررسی اثرات تخریب محیطی تحقیقات برای تعیین کردن سود کمپانی‌های بیوتکنولوژی هستند.

به هر حال چیزی که اهمیت داشت کشف باکتری بود که آینده علم ژنتیک و بیوتکنولوژی را تغییر داد

منبع: بیونت