پروتئین ها از مهمترین اجزای ساختاری بدن انسان و دیگر موجودات زنده هستند و بخش مهمی از مواد غذایی مصرفی انسانی را تشكیل می دهند.سال هاست كه دانشمندان سعی در شناختن هرچه بیشتر پروتئین ها دارند و تاكنون روش های مختلفی را امتحان كرده اند. اما روشی كه این بار مطرح شده است، استفاده از نت های موسیقی برای دست یافتن به رموز پروتئین هاست. دانشمندان در این طرح بااختصاص دادن هر یك از نت های موسیقی به اسیدهای آمینه موجود در هر یك از توالی های پروتئینی موسیقی منحصر به فردی را خلق كره اند تا بتوانند درك بهتری از این تركیبات به دست بیاورند.تاكنون بارها و بارها نام پروتئین را شنیده ایم و می دانیم كه این گروه از تركیبات، یكی از مهمترین اجزای ساختاری بدن ما و سایر موجودات زنده، همچنین بخش مهمی ازمواد غذایی مصرفی هستند. امروزه در بسیاری از اخبار علمی، دوره های آموزشی یا توصیه های بهداشتی و طبی، نامی از این قبیل تركیبات به میان می آید و تكرار می شود. اما براستی پروتئین ها چگونه موادی هستند؟ چه تفاوتی میان یك پروتئین در بدن انسان و همان پروتئین در بدن یك سوسمار وجود دارد؟ ماری آن كلارك این پرسش ها را از خود می پرسد و قصد دارد آنها را با بهره گیری از یك موسیقی گوشنواز و البته عجیب و منحصر به فرد پاسخ دهد.

آهنگ زندگی

خانم كلارك یكی از زیست شناسان دانشگاه وزلیان تگزاس است و از جمله معلمان فعال در حوزه در حال توسعه و رشد یابنده ای از علم به شمار می رود كه قصد دارد با بهره گیری از موسیقی پروتئین ها ، به توصیف و تعلیم بنیان اساسی این واحد های ساختاری حیات شكل گرفته روی سیاره زمین بپردازد.تمامی موجودات زنده این سیاره از پروتئین ها ساخته شده اند و هر پروتئین نیز از رشته های مركب اسیدهای آمینه شكل گرفته است كه به دنبال یكدیگر همچون حلقه های زنجیر ردیف شده اند. به گفته محققان، به طور كلی ۲۰ نوع اسیدآمینه مختلف در ساختمان پروتئین های گوناگون به كار می روند و هر مولكول پروتئینی می تواند محتوی ده ها یا هزاران نمونه از آنها در ساختمان خود باشد. دانشمندان سالیان مدیدی ست كه ترادف و توالی این اسیدهای آمینه را در مولكول های پروتئینی، رمزگشایی و به صورت كدهایی بازنویسی كرده اند. به این ترتیب، كلارك و همكاران وی نیز بتازگی با اختصاص دادن نت های موسیقی به اسیدهای آمینه موجود در هر یك از توالی های پروتئینی، موسیقی ویژه و منحصر به فردی آفریده اند؛ موسیقی كه از دل حیات بر می آید و نغمه پروتئین نام گرفته است.دانشمندان و دانش آموزان با گوش سپردن به این موسیقی ویژه، در واقع می توانند به ساختار پروتئین ها گوش فرا دهند. به این ترتیب، هنگامی كه نغمه هایی از پروتئین های یكسان در گونه های زنده متفاوت همچون انسان وسوسمار به طور همزمان نواخته می شود، شباهت ها و تفاوت های موجود در ساختار آنها را می توان بسادگی و با گوش، تشخیص داد.به اعتقاد كلارك ، این موسیقی در واقع تصویری از ساختمان پروتئین های سازنده حیات به دست می دهد كه می تواند برای افراد عادی و غیرمتخصص بسیار مفید و قابل استفاده باشد، به طوری كه آنها خواهند توانست با بهره گیری از این روش در مقایسه با خواندن متن های نامتعارف نوشته شده از ترادف و توالی اسیدهای آمینه شكل دهنده پروتئین ها، درك بهتری از این قبیل تركیبات به دست آورند. وی می گوید: اگر به توالی عناصر سازنده پروتئین ها بنگرید و آنها را به همان صورتی كه نوشته شده اند بخوانید، بسیار دشوار است كه بتوانید احساسی از آن الگوی چینش اسیدهای آمینه در ساختار پروتئین

مورد نظر به دست آورید . همچنان كه كلارك تصریح می كند، هنگامی كه انسان ها به صفحه ای مملو از نوشته های منطبق بر توالی پروتئین ها می نگرند، تلاش می كنند دسته هایی از حروف متناظر با عناصر سازنده این تركیبات را در ذهن حفظ كنند و از داشتن دركی روشن و مطلوب از الگوهای كلی و بزرگتر باز می مانند.به گفته وی چنانچه نوای این توالی های پروتئینی را بنوازید، احساس بسیار نیرومندتری نسبت به این الگوها خواهید داشت . وی می افزاید: دست كم، من چنین احساسی داشته ام، به طوری كه شما می توانید چیزی را بشنوید كه قادر به مشاهده آن نیستید .

جشنواره موسیقی

بر حسب اینكه نت های موسیقی را بر چه اساس و مبنایی و با توجه به كدام ویژگی ها به اسیدهای آمینه اختصاص دهید، نوا و موسیقی متفاوتی از یك پروتئین یكسان به دست خواهید آورد.برای مثال كلارك و همكارانش بر اساس ویژگی حلالیت در آب ، عناصر تشكیل دهنده پروتئین ها را با نت های مختلف متناظر كرده اند و قطعه موسیقی خود را با توجه به این ویژگی تنظیم كرده و موسیقی ویژه ای را از این منظر آفریده اند.این زیست شناس دانشگاه وزلیان تگزاس توضیح می دهد: محلول یا نامحلول بودن، یكی از بزرگترین فاكتورهایی ست كه در واقع انعكاس دهنده الگوی تاخوردگی و درهم پیچیدگی مولكول های پروتئینی به شمار می رود . به گفته وی، ویژگی حلالیت در آب از الگوی ساختمانی پروتئین ها و درهم پیچیدگی رشته های اسید آمینه تشكیل دهنده آنها شكل می گیرد و بازتابی واقعی از ساختار این مولكول های آلی ست كه معیاری برای طبقه بندی آنان نیز محسوب می شود.روز كینگ ، متخصص كامپیوتر در دانشگاه ولز در سال ۱۹۹۶ برنامه ای موسوم به موسیقی پروتئینی نوشت و در آن، نت های موسیقی را بر اساس صفات و ویژگی های مختلفی همچون بار الكتریكی و حلالیت مولكول های پروتئینی، به هر یك از اسیدهای آمینه اختصاص داد.همچنان كه كینگ تصریح می كند، پروتئین ها مخلوط جالب توجهی از اسیدهای آمینه هستند كه همچون نت های موسیقی، مرتب تكرار می شوند. درواقع، همان طور كه اسیدهای آمینه تكراری با ردیف شدن به دنبال یكدیگر سبب خلق یك مولكول پروتئین می شوند، نت ها نیز در پی یكدیگر می آیند و موسیقی دلنشینی را می آفرینند.به این ترتیب می توان با بهره گیری از این برنامه كامپیوتری، تصنیف حیات را از قلب پروتئین ها بیرون كشاند و آن را با نوای دلنشینی نواخت. بدیهی ست كه با تغییر الگوی مورد استفاده در متناظر ساختن نت ها با هر یك از اسید های آمینه، تصنیف خروجی متفاوت از دیگر تصنیف ها خواهد بود و آهنگ منحصر به فردی پا به عرصه وجود خواهد گذاشت.با وجود این، از هر منظری كه به نوای این مولكول ها توجه كنیم و صدای آن را بشنویم، همگی بازتابی آهنگین از ساختار این تركیبات حیاتی هستند كه حیات شكل گرفته روی این سیاره بدون آنها مفهومی ندارد.

ابزار آموزشی

به گفته كینگ ، همچنان كه برخی از دانشمندان از موسیقی پروتئین ها برای كمك به فرآیند آنالیز و تحلیل دیتا و اطلاعات مربوط به این تركیبات بهره می گیرند، همچنین می توان از آن به عنوان ابزار آموزشی بسیار مفیدی استفاده كرد.وی بر این باور است كه اگر مردم عادی شیوه خلق این موسیقی را بفهمند و درك كنند، بخوبی قادر به درك كد ها و رمز های ژنتیك موجود روی رشته های DNA خواهند بود؛ كد هایی كه دستور ساخته شدن انواع پروتئین ها را در سلول ها صادر می كنند و نوع و میزان تولید را تحت كنترل خویش دارند. كلارك خاطر نشان می كند؛ یكی از مظاهر و جلوه های جالب توجه نمایان در این نوع موسیقی، شباهت ها و تفاوت های موجود میان پروتئین های یكسان در گونه های زنده مختلف است. در حالی كه برخی از پروتئین ها در میان گونه های زنده مختلف، تفاوت و تغییر اندكی را در ساختار خود به نمایش می گذارند، برخی دیگر همچون پروتئین بتا گلوبولین بسیار تغییرپذیر و متنوع هستند. كلارك می افزاید: از این رو، با نواختن نوا و تصنیف بتا گلوبولین انسان و برای مثال یك سوسمار سه چشم باستانی (tuatara)، مردم عادی می توانند به روشنی به آهنگ فرآیند تكامل گوش فرا دهند و آن را در وجود خویش درك كنند. به گفته وی، شما بخوبی می توانید با گوش فرا دادن به این موسیقی دریابید كه كدام قسمت ها در پروتئین مورد نظر ثابت باقی مانده اند و كدام بخش ها در طول زمان (۲۰۰ میلیون سال اخیر) و در جریان فرآیند تكامل، تغییر پیدا كرده و متحول شده اند.