الكودون السري اكتب رسالة بالحمض النووي. يشار إلى الحمض النووي على أنه الشفرة الوراثية للحياة؛ وذلك لأنه يحتوي على معلومات حول ماهية الأحماض الأمينية التي ترتبط بعضها ببعض لإنشاء بروتينات مختلفة. فيمكنك استخدام الاختصارات أحادية الحروف الرامزة للأحماض الأمينية لصياغة رسالة سرية تعطي معنى جديدًا لوصف الحمض النووي، مثل الخرز على الخيط. ملحوظة تعليمية متعلقة بكوفيد-19: جميع الكائنات الحية تستخدم الشفرة الوراثية نفسها، ولكن بعض الفيروسات، بما في ذلك فيروسات كورونا، تستخدم الحمض النووي الريبي بدلًا من الحمض النووي لتخزين شفرتها. يعمل فك شفرة الحمض النووي الريبي مثلما يعمل فك شفرة الحمض النووي، وذلك باستخدام اليوراسيل U عوضًا عن الثايمين T. فتترجم الخلية المضيفة الحمض النووي الريبي للفيروس إلى أحماض أمينية تصنع بروتينات فيروسية. والكشف عن الحمض النووي الريبي الفيروسي، هو ما يؤكد للأطباء ما إذا كان المريض قد أصيب بهذا النوع تحديدًا من فيروسات كورونا.
الأدوات والخامات
	أربعة ألوان مختلفة من الخرز. خيط قطني. جدول كودون الأحماض الأمينية.

التجميع خصّص لونًا معينًا من الخرز لكل واحدة من قواعد الحمض النووي الأربع: آدينين A، ثايمين T، سيتوزين C، وجوانين G. تستخدم السلسلة المصورة أعلاه مفتاح الألوان التالي: A: أحمر T: أصفر C: أزرق G: أخضر

ماذا تفعل وماذا تلاحظ؟ فكر في كلمة أو جملة قصيرة ترغب في تشفيرها داخل سلسلة الحمض النووي الخاصة بك. تأكد من أنه يمكن كتابتها أو نطقها دون استخدام حروف B-J-O-U-X-Z؛ لأنها لا ترمز لأي من الأحماض الأمينية. حدد الأحماض الأمينية التي ترمز لها الحروف التي تشملها جملتك بالتعرف إلى الاختصار أحادي الحروف لكل منها، مستخدمًا جدول كودون الأحماض الأمينية. من ثم، استخدم الجدول لكتابة تسلسل الحمض النووي الذي يشفر تلك الأحماض الأمينية. جميع البروتينات تبدأ ببقايا حمض أميني ميثيونين، والتي يشفرها الحمض النووي بتسلسل ATG؛ وتنتهي عندما يشفر الحمض النووي واحدة من ثلاثة كودونات توقف. أضف ATG لبداية تسلسلك، وانتقِ أحد كودونات التوقف الثلاثة لتنهي به تسلسلك. اصنع شريط الحمض النووي الخاص بك بوضع الخرز متواترًا، بحيث تطابق الألوان ترتيب تسلسل الحمض النووي الذي كتبته. لا تنسَ أن تضع البداية وكودونات التوقف المناسبة في تسلسلك. تبادل الشرائط مع صديق، وحاولا أن تفكا شفرة رسالتيكما السريتين!

ما الذي يحدث؟ البروتينات هي سلاسل طويلة من وحدات الأحماض الأمينية الفرعية الفردية. ويتحدد ترتيب الأحماض الأمينية في السلسلة عن طريق تسلسل الحمض النووي للجين الذي يشفره؛ فعادة يشار إلى هذا بالشفرة الوراثية. الحمض النووي هو سلسلة من أربعة نيوكليوتيدات مختلفة (آدينين، ثايمين، سيتوزين، وجوانين)، والتي تختصر عادة لحروف A، T، C، G. وتعطي تلك النيوكليوتيدات الأربعة (ويشار إليها أحيانًا بالقواعد) التعليمات للعشرين حمضًا أمينيًّا المختلفة التي تشكل البروتينات. ويشفر كل حمض أميني بسلسلة من ثلاث قواعد حمض نووي تسمى كودون. ولأن الأمر يستلزم ثلاث قواعد حمض نووي لتحديد الحمض الأميني، فهناك ما يكفي من تركيبات القواعد الأربعة المختلفة لتمثيل جميع الأحماض الأمينية، بالإضافة إلى ثلاثة كودونات توقف تشير إلى نهاية البروتين. فكل قاعدة يمكن أن تكون في أي موضع، مما ينتج منه 43 – أو 64 – تركيبًا محتملًا؛ لذا يوجد بعض التكرار بين الأحماض الأمينية العشرين. هذا يعني أن حمضًا أمينيًّا معينًا قد يشفر عن طريق أكثر من تسلسل كودون حمض نووي واحد. للتبسيط، عادة تختصر الأحماض الأمينية المنفردة باستخدام اختصارات من حرف، أو ثلاثة أحرف. على سبيل المثال، الحمض الأميني آرجينين arginine يمكن اختصاره Arg أو R؛ فتوفر اختصارات الأحماض الأمينية أحادية الحروف طريقة ممتعة لكتابة رسائل سرية باستخدام الشفرة الوراثية. ولأن هناك عشرين حمضًا أمينيًّا مختلفًا فقط، هناك ستة أحرف من الأبجدية الإنجليزية لا ترمز لأي حمض أميني؛ إلا أنه يمكنك عن طريق العشرين حرفًا استخدام الشفرة الوراثية لتحديد تسلسل الحمض النووي الذي يتوافق مع رسالة الحمض الأميني الخاصة بك. يمكن كتابة الرسالة بأربعة ألوان مختلفة تمثل أربع قواعد مختلفة تكون الحمض النووي. والسلسلة المصورة أعلى الصفحة لها التسلسل التالي: RYGGBBRGRRBGGBYRRBGRYYBYYGYRYYGRGRRYYGYGRGYRR يبدأ التسلسل بحروف RYG؛ وباستخدام مفتاح الألوان في قسم التجميع، فإن ذلك يشير إلى القواعد ATG، وهي كودون ميثيونين البداية الذي تبدأ به كل تسلسلات البروتينات. هل يمكنك فك شفرة باقي الرسالة؟

المضي قدمًا عام 2008، أعلن باحثون في معهد جي. كرايج فنتر J. Craig Venter Institute أنهم قد بنوا من الصفر جينومًا كاملًا لبكتيريا صغيرة؛ أي أول مثال للحياة الاصطناعية. ولتمييز الجينوم المصنع عن الطبيعي، أدخل العلماء «بصمات مائية» في تسلسل الحمض النووي. وقد فُكت شفرة تلك التسلسلات لاختصارات الأحماض الأمينية أحادية الحروف؛ إذ ظهرت خمس بصمات مائية تحفظ ذكرى هؤلاء الذين عملوا على المشروع: VENTERINSTITVTE, CRAIGVENTER, HAMSMITH, CINDIANDCLYDE, GLASSANDCLYDE.

Exploratorium, 2020  by the Exploratorium 2020 ©