وُلد فينكاترامان راماكريشنان في تشيدامبارام عام 1952، ونشر عام 2000 نموذجا ذريا للوحدة الفرعية 30S من الريبوسوم، وشارك في جائزة نوبل للكيمياء لعام 2009

في 7 أكتوبر 2009 أعلنت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم أن جائزة نوبل للكيمياء ستُمنح مشتركة لفينكاترامان راماكريشنان من مختبر MRC للبيولوجيا الجزيئية في كامبريدج، وتوماس ستايتز من جامعة ييل، وآدا يونات من معهد وايزمان للعلوم في إسرائيل، «لدراسات بنية الريبوسوم ووظيفته». وتذكر مؤسسة نوبل أن راماكريشنان وُلد عام 1952 في تشيدامبارام بتاميل نادو، وحاصل على دكتوراه في الفيزياء من جامعة أوهايو عام 1976، ومواطن أمريكي وقت منح الجائزة.

أخذ كل فائز ثلث مبلغ الجائزة البالغ 10 ملايين كرونة سويدية. ولا تجد مراجعة tuput لجوائز العلوم من 2016 إلى 2026 فائزا مولودا في الهند في الكيمياء أو الفيزياء أو الطب منذ راماكريشنان.

ما يفعله الريبوسوم، ولماذا احتاجت رؤيته إلى بلورات

تحوي كل خلية عشرات الآلاف من الريبوسومات، عرض كل منها نحو 25 نانومترا. ويسمّي الشرح الشعبي للجنة نوبل الريبوسوم مصنع البروتين في الخلية: فهو يقرأ نسخة RNA مرسال من جين ويبني البروتين المقابل، وهي خطوة يسميها العلماء الترجمة. وقد توصل العلماء إلى الشفرة ثلاثية الحروف التي يقرؤها في ستينيات القرن الماضي، وهي قصة تُروى في مقال tuput عن هار غوبيند خورانا والشفرة الوراثية.

للريبوسوم البكتيري جزءان، وحدة فرعية صغيرة تسمى 30S وأخرى كبيرة تسمى 50S. ولرؤية موضع كل ذرة استخدم الفائزون الثلاثة علم البلورات بالأشعة السينية. يطلق العلماء الأشعة السينية على بلورة، ويسجلون كيف تتشتت الحزم، ثم يعودون من ذلك إلى مواضع الذرات. ويجب أن تكون البلورات شبه كاملة، وتلاحظ الأكاديمية أنه كلما كبر الجزيء صعبت زراعة بلورة منه.

بدأت يونات محاولات بلورة الريبوسومات في نهاية سبعينيات القرن الماضي، حين ظن معظم الناس ذلك مستحيلا، وبحلول 1980 كانت قد أنمت أولى بلورات وحدة كبيرة. وحلّ ستايتز عقبة رياضية تسمى مشكلة الطور، مستعينا بصور المجهر الإلكتروني ليواكيم فرانك، ونشر عام 1998 بنية لوحدة كبيرة بدقة 9 أنغستروم، وهي أشد ضبابية من أن تُظهر ذرات منفردة. وبين أغسطس وسبتمبر 2000 نشر الفائزون الثلاثة جميعا بنى حادة بما يكفي لتحديد مواضع الذرات.

فيزيائي من بارودا اتجه إلى الأحياء

تقول سيرة راماكريشنان الذاتية في نوبل إنه وُلد في تشيدامبارام، بلدة معابد أشهرها معبد ناتاراجا. وكان أبوه سي. ف. راماكريشنان كيميائيا حيويا عُيّن لرئاسة قسم جديد للكيمياء الحيوية في جامعة المهراجا ساياجيراو في بارودا، فادودارا اليوم. وحين بلغ الثالثة انتقلت الأسرة إلى هناك، ولم يتحدث حتى ذلك الحين إلا التاميلية. وكانت أمه ر. راجالاكشمي تدرّس في جامعة أنامالاي ثم نالت لاحقا دكتوراه في علم النفس من جامعة ماكغيل.

في السادسة عشرة بدأ دراسة B.Sc. في الفيزياء بجامعة بارودا. وكانت أمه قد علمت بمنحة حكومة الهند للبحث عن المواهب العلمية الوطنية (National Science Talent Search Scholarship)، التي تشترط على نائلها التخصص في علم أساسي، وفاز بها. وبعد شهر من عيد ميلاده التاسع عشر غادر إلى جامعة أوهايو، وأتم دكتوراه الفيزياء عام 1976. وكان قد قرر حينها التحول إلى الأحياء.

ثم جاءت دروس الأحياء في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو، وبعدها قرأ مقالا في Scientific American عن عمل على الريبوسوم لدون إنغلمان وبيتر مور. والتقاه مور في سان دييغو في مطلع 1978 وعرض عليه بعد قليل مكانا لما بعد الدكتوراه في ييل. ويكتب: «هكذا بدأ اهتمامي الدائم بالريبوسومات». ووظفه مختبر بروكهافن الوطني عام 1983. وفي خريف 1988 وجد نفسه في أول دورة في كولد سبرينغ هاربر عن علم البلورات، ومنذ أواخر أغسطس 1991 قضى إجازة تفرغ في مختبر البيولوجيا الجزيئية في كامبريدج.

وكانت يوتا حيث اختار السعي إلى الوحدة الفرعية 30S مع طالبي الدراسات العليا بيل كليمونز وجون ماكتشون، وانضم إليهم لاحقا براين ويمبرلي. وانتقل إلى كامبريدج في أبريل 1999، بينما بقي جزء من الفريق في يوتا بعض الوقت.

من خريطة 1999 إلى بنية سبتمبر 2000

جاءت النتيجة الأولى في Nature في 26 أغسطس 1999. وبدقة 5.5 أنغستروم استطاع الفريق أن يرى العمود الفقري الفوسفاتي لـRNA الريبوسومي والحلزونات الملتفة للبروتينات، ووضع في الخريطة جميع بروتينات الوحدة الصغيرة السبعة المعروفة البنية. وحين عرض العمل في اجتماع للريبوسوم في الدنمارك في يونيو 1999، يكتب، شعر بصدمة في القاعة، إذ لم يكن أحد تقريبا يعرف أن مجموعته تعمل على المسألة.

احتاجت الدقة الأعلى إلى أشعة سينية أشد. ونال الفريق وقتا على الحزمة في Advanced Photon Source في أرغون بإلينوي لأواخر فبراير 2000، وعمل هناك بنوبات من 12 ساعة. ويتذكر أنه رأى إشارات قوية في الخريطة وهو لا يزال عند خط الحزمة وقال: «سنصبح مشهورين!» ومع خمسة أشخاص يبنون النموذج، كانت البنية الذرية الكاملة للوحدة الفرعية جاهزة في غضون أسابيع.

كانت ثلاث مجموعات متقاربة. نشر فريق ستايتز ومور في ييل الوحدة الكبيرة من ميكروب البحر الميت Haloarcula marismortui في Science في 11 أغسطس 2000، بدقة 2.4 أنغستروم، مع تحديد 2,833 من نيوكليوتيداتها البالغة 3,045 و27 من بروتيناتها الـ31. ونشرت مجموعة يونات بنية 3.3 أنغستروم للوحدة 30S من Thermus thermophilus في Cell في 1 سبتمبر 2000، وأفادت بتتبع 96 في المئة من نيوكليوتيداتها. ونشر فريق راماكريشنان الوحدة نفسها، من البكتيريا نفسها، في Nature في 21 سبتمبر 2000. وصُقل ذلك النموذج إلى 3 أنغستروم وضم كل RNA والبروتينات الموجودة.

ثلاثة مضادات حيوية، ثم ثلاثة أخرى، على بنية واحدة

ظهرت ورقة Nature ثانية في اليوم نفسه. أظهرت هذه الوحدة 30S مع ثلاثة مضادات حيوية، هي باروموميسين وستربتوميسين وسبكتينوميسين، مرتبطة بها في آن واحد. وتضيف محاضرته في نوبل أن تتراسيكلين وباكتاميسين وهيغروميسين B تبعتها بعد قليل، وأن هذه كانت أول بنى تفصيلية لمضادات حيوية مرتبطة بوحدات ريبوسومية فرعية كاملة.

تقول لجنة نوبل إن كثيرا من المضادات الحيوية يعمل بإعاقة ريبوسومات البكتيريا مع ترك ريبوسومات الإنسان، وإن بعضها يسدّ النفق الذي يخرج منه البروتين الجديد، وبعضها يمنع تكوّن الروابط الببتيدية، وبعضها يُفسد قراءة الشفرة. وتقرر اللجنة أن النماذج ثلاثية الأبعاد التي وضعها الفائزون يستخدمها العلماء الذين يطورون مضادات حيوية جديدة. وحين كتبت شرحها الشعبي عام 2009 قالت إن عدة شركات تستخدم البنى وإن بعض الأدوية المرشحة في اختبارات سريرية.

تقدّر صحيفة وقائع منظمة الصحة العالمية أن مقاومة البكتيريا للميكروبات ارتبطت بأكثر من 4.7 مليون وفاة في العالم عام 2021، وتقول إن عددا قليلا جدا من المضادات الحيوية الجديدة يجري تطويره ليحل محل ما لم يعد ينفع.

المسطرة التي تتحقق من كل حرف مرتين

ويفسر البناء لغزا قديما أيضا، فالريبوسوم لا يختار الحمض الأميني الخطأ إلا مرة واحدة تقريبا في كل 100,000. وتقول رواية الأكاديمية إن بنى راماكريشنان للوحدة الصغيرة كشفت عن نوع من المسطرة الجزيئية: نيوكليوتيدات في RNA الوحدة تقيس المسافة بين كودون RNA المرسال وRNA الناقل المطابق، فإن كانت المسافة خاطئة سقط RNA الناقل. ويجري الفحص مرتين.

وحلّت ورقة لاحقة في Science في 4 مايو 2001، من المختبر نفسه، الوحدة 30S مع RNA المرسال وRNA الناقل الصحيح في موضعيهما، بدقة 3.1 إلى 3.3 أنغستروم. وتفيد الورقة بأن ثلاث قواعد RNA، هي A1492 وA1493 وG530، تستشعر شكل الاقتران بين الكودون والكودون المضاد، وبأن باروموميسين يجعل الوحدة تقبل بعض RNA الناقل غير المطابق تماما.

من يتقاسم الفضل

في الشرح الشعبي للأكاديمية، يونات رائدة علم بلورات الريبوسوم وستايتز حلّ مشكلة الطور. وتقول محاضرة راماكريشنان إن بنية مجموعة يونات عام 2000 للوحدة 30S كان فيها عدد من التباينات مع بنيته هو، فصّلتها ورقة عام 2002، لكن بنية مجموعتها عام 2001 بدقة 3.2 أنغستروم اتفقت جيدا مع الأصلية. وتقول سيرته الذاتية إن ما يزيد كثيرا على ثلاثة أشخاص أسهموا في عمل الريبوسوم، وإنه لسنوات لم يتوقع نوبل لأن اختيار ثلاثة بدا مستحيلا.

تكريمات في بريطانيا والهند

قبل نوبل نال جائزة لوي جانتيه لعام 2007 للطب وانتُخب في الجمعية الملكية وفي الأكاديمية الوطنية الأمريكية للعلوم. وانتخبته الأكاديمية الوطنية الهندية للعلوم زميلا أجنبيا عام 2008. وجاءت أول رحلة له إلى الهند منذ 13 عاما في مطلع 2002، حين ألقى أول محاضرة تذكارية لج. ن. راماتشاندران في تشيناي وقضى يوما في المعهد الهندي للعلوم في بنغالورو، حيث شغل لاحقا أستاذية زائرة تحمل اسم راماتشاندران.

وفي 8 ديسمبر 2009 ألقى محاضرة نوبل في جامعة ستوكهولم. وتدرج الجريدة الرسمية للهند في 31 مارس 2010 «Dr. Venkatraman Ramakrishnan, Science and Engineering, UK» بين حاصلي بادما فيبهوشان. ويصف بادما فيبهوشان بأنه ثاني أعلى وسام مدني في حكومة الهند، ويكتب أن الناس في الهند رحبوا به بحرارة، ورأوا في مساره من جامعة محلية إلى العلم العالمي مصدر إلهام.

وتفيد الجمعية الملكية وجامعة كامبريدج كلتاهما بأنه مُنح لقب فارس عام 2012. وأكدت الجمعية الملكية عام 2015 أنه رئيسها المقبل، على أن يتولى المنصب في 1 ديسمبر 2015.

المذكرات والعمل الآن

نشرت Basic Books مذكراته Gene Machine في الولايات المتحدة في 6 نوفمبر 2018. ويصفها ناشرها بأنها رواية من الداخل عن سباق الوصول إلى بنية الريبوسوم. ويدرجه مختبر MRC للبيولوجيا الجزيئية قائدا بحثيا فخريا تستخدم أعماله الحديثة المجهرية الإلكترونية بالتبريد العميق لدراسة كيف تبدأ الخلايا ذات النواة الترجمة، وقد درس أيضا الترجمة من RNA الدائري، بما في ذلك استخدامها في علاجات RNA. وتدرج الصفحة نفسها كتابا ثانيا للقراء العامين، هو Why We Die، صدر عام 2024.