جيفري سي. هول

وُلد جيفري هول في بروكلين، نيويورك، ونشأ في ضواحي واشنطن العاصمة، حيث كان والده يعمل مراسلاً لوكالة أسوشيتد برس، مُغطياً أخبار مجلس الشيوخ الأمريكي. وقد أثّر والده، جوزيف دبليو هول، ^{[ 6 ]} فيه تأثيراً كبيراً، لا سيما من خلال تشجيعه على متابعة آخر المستجدات في الصحف اليومية . التحق هول بمدرسة والتر جونسون الثانوية في بيثيسدا، ميريلاند، وتخرج منها عام 1963. ^{[ 7 ]} وبصفته طالباً متفوقاً في المدرسة الثانوية، خطط هول لممارسة مهنة الطب. بدأ هول دراسة البكالوريوس في كلية أمهيرست عام 1963. إلا أنه خلال دراسته الجامعية، وجد هول شغفه بعلم الأحياء. ^{[ 3 ]} ولمشروع تخرجه، واكتساب خبرة في البحث العلمي، بدأ هول العمل مع فيليب آيفز. وذكر هول أن آيفز كان من أكثر الشخصيات تأثيراً التي قابلها خلال سنوات تكوينه. ^{[ ٨ ]} انبهر هول بدراسة ذبابة الفاكهة ( دروسوفيلا ) أثناء عمله في مختبر آيفز، وهو شغفٌ طغى على أبحاثه. تحت إشراف آيفز، درس هول إعادة التركيب وتحفيز الانتقال في ذبابة الفاكهة . وقد شجع نجاح أبحاث هول أعضاء هيئة التدريس في القسم على التوصية له بالالتحاق بالدراسات العليا في جامعة واشنطن في سياتل ، حيث كان هناك قسمٌ كاملٌ مُخصصٌ لعلم الوراثة . ^{[ ٣ ]}

بدأ هول العمل في مختبر لورانس ساندلر خلال دراسته العليا عام ١٩٦٧. عمل هول مع ساندلر على تحليل التغيرات الإنزيمية المرتبطة بالعمر في ذبابة الفاكهة ، مع التركيز على التحكم الجيني في سلوك الكروموسومات أثناء الانقسام الاختزالي . شجع هيرشل رومان هول على متابعة أبحاث ما بعد الدكتوراه مع سيمور بنزر ، رائد علم الوراثة الأمامي، في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. ^{[ ٣ ]} في مقابلة، اعتبر هول رومان شخصية مؤثرة في بدايات مسيرته المهنية، إذ عزز رومان روح الزمالة في المختبر ووجه الباحثين الجدد. ^{[ ٨ ]} بعد إتمام أطروحته للدكتوراه، انضم هول إلى مختبر بنزر عام ١٩٧١. في مختبر بنزر، عمل هول مع دوغ كانكل الذي درّسه علم التشريح العصبي والكيمياء العصبية في ذبابة الفاكهة . على الرغم من أن هول وكانكل أحرزا تقدمًا كبيرًا في مشروعين، إلا أن هول غادر مختبر بنزر قبل نشر النتائج. في السنة الثالثة لهول كباحث ما بعد الدكتوراه، تواصل رومان معه بشأن وظائف أكاديمية كان رومان قد رشحها لهول. انضم هول إلى جامعة برانديز كأستاذ مساعد في علم الأحياء عام 1974. ^{[ 3 ]} وهو معروف بأسلوبه غير التقليدي في إلقاء المحاضرات.

خلال فترة عمله في مجال علم الأحياء الزمني، واجه هول العديد من التحديات في محاولته إثبات نتائج أبحاثه. وعلى وجه الخصوص، لم يلقَ نهجه الجيني في دراسة الساعات البيولوجية (انظر قسم جينات الفترة) قبولًا واسعًا لدى علماء الأحياء الزمنيين التقليديين. وأثناء بحثه في هذا الموضوع تحديدًا، واجه هول شكوكًا عند محاولته إثبات أهمية تسلسل الأحماض الأمينية الذي عزله. وخلال عمله على هذا المشروع، كان مايكل يونغ الباحث الوحيد الآخر الذي يعمل على مشروع مماثل . ^{[ 3 ]}

لم يواجه هول صعوباتٍ في تأسيس عمله فحسب، بل وجد أيضًا سياسات تمويل الأبحاث محبطة. في الواقع، تُعدّ هذه التحديات أحد الأسباب الرئيسية التي دفعته لترك المجال. شعر هول أن التسلسل الهرمي وتوقعات الالتحاق بعلم الأحياء تمنع الباحثين من متابعة الأبحاث التي يرغبون بها. كان هول يؤمن بأن التركيز يجب أن ينصبّ على بحث الفرد؛ فلا ينبغي أن يكون التمويل عاملًا مُقيِّدًا للعالم، بل يجب أن يمنحه المرونة لمتابعة اهتمامات وفرضيات جديدة. عبّر هول عن حبه لأبحاثه وشغفه بالطيران، لكنه شعر أن البيروقراطية المُعقَّدة في العملية حالت دون تفوقه وتحقيقه خطواتٍ جديدة في هذا المجال. ^{[ 8 ]}

في أواخر سبعينيات القرن العشرين، ومن خلال عملٍ تعاوني مع فلوريان فون شيلشر، نجح هول في تحديد مناطق الجهاز العصبي في ذبابة الفاكهة التي تُسهم في تنظيم أغاني التودد لدى الذكور. ^{[ 9 ]} أدرك هول من هذه الدراسة أن سلوك غناء التودد يُعدّ أحد السمات القابلة للقياس الكمي بدقة في عملية التودد، فقرر دراسة هذا الموضوع بتعمق. وفي بحثٍ لاحق مع زميله في مرحلة ما بعد الدكتوراه في مختبره، بامبوس كيرياكو، اكتشف هول أن أغنية التودد لدى ذبابة الفاكهة تُنتج بإيقاعٍ منتظم بفترةٍ زمنية طبيعية تبلغ حوالي دقيقة واحدة. ^{[ 3 ]}

اشتبه هول وكيرياكو في أن طفرة الفترة المسؤولة عن اضطرابات دورة النوم والاستيقاظ - والتي اكتشفها رون كونوبكا في أواخر الستينيات - قد تؤثر أيضًا على دورات أغاني التزاوج، فقاموا باختبار تأثير الطفرات في جين الفترة على أغاني التزاوج. ^{[ 3 ]} ووجدوا أن طفرات الفترة تؤثر على أغنية التزاوج بنفس الطريقة التي تغير بها الإيقاعات اليومية. فقد أنتج الأليل per ^s تذبذبًا أقصر (حوالي 40 ثانية)، بينما أنتج الأليل per ^l تذبذبًا أطول (حوالي 76 ثانية)، أما الأليل per ^o فقد أنتج أغنية بدون تذبذب منتظم. ^{[ 10 ]}

ركز هول في بحثه بشكل أساسي على ذباب يحمل جين "fruitless" ، الذي بدأ دراسته خلال سنوات ما بعد الدكتوراه. كان طافر "fruitless" (fru) عقيمًا سلوكيًا. علاوة على ذلك، كان يغازل الإناث والذكور على حد سواء دون تمييز، لكنه لم يحاول التزاوج مع أي منهما. تم تحديد هذا السلوك في ستينيات القرن الماضي، لكنه ظل مهملًا حتى بدأ فريق هول في دراسة الموضوع بشكل أعمق. في منتصف التسعينيات، ومن خلال عمل تعاوني مع بروس بيكر في جامعة ستانفورد وباربرا تايلور في جامعة ولاية أوريغون، نجح هول في استنساخ جين "fruitless" . ومن خلال أبحاث لاحقة على جين "fruitless" المستنسخ ، أكد هول الدور الذي كان يُشتبه به سابقًا لجين "fruitless" باعتباره الجين المنظم الرئيسي للمغازلة. من خلال فحص العديد من طفرات جين "fru" ، اكتشف هول أن الذكور لم تُظهر سوى القليل من المغازلة تجاه الإناث، أو لم تُظهر أي مغازلة ^على الإطلاق، وفشلت في إنتاج مكون أغنية النبض في أغنية المغازلة، ولم تحاول التزاوج أبدًا ، وأظهرت زيادة في المغازلة بين الذكور في غياب بروتينات Fru ^M. [ ^{11 ]}

في عام ١٩٩٠، اكتشف هول، بالتعاون مع مايكل روشباش وبول هاردين، أن بروتين الفترة (PER) يلعب دورًا في كبح نسخه الذاتي. ورغم أن الدور الدقيق لبروتين الفترة كان مجهولًا، فقد تمكن هول وروشباش وهاردين من تطوير نموذج حلقة التغذية الراجعة السلبية للنسخ والترجمة ( TTFL ) الذي يُعد آلية مركزية للساعة البيولوجية في ذبابة الفاكهة . في هذا النموذج الأصلي، أدى التعبير عن جين per إلى زيادة بروتين الفترة. وبعد بلوغ تركيز معين من بروتين الفترة، انخفض التعبير عن جين per ، مما أدى إلى انخفاض مستويات بروتين الفترة، ليسمح مرة أخرى بالتعبير عن جين per . ^{[ ١٣ ]}

في عام ١٩٩٧، كان هول جزءًا من فريق ضم سوزان رين، وجاي بارك، ومايكل روشباش، وبول تاغرت، اكتشفوا جينات تُشكل جزءًا من شبكة تنظيم الساعة البيولوجية (TTFL) تُعبَّر عنها في خلايا الجسم. على الرغم من تحديد هذه الجينات كجينات ضرورية للساعة البيولوجية، فقد لوحظ تباين في مستويات التعبير عنها في مختلف أنحاء الجسم؛ وقد لوحظ هذا التباين على المستوى الخلوي. نجح هول في ضبط أنسجة منفصلة على دورات ضوئية مظلمة مختلفة في الوقت نفسه. لم يكتشف هول العنصر المسؤول عن مزامنة الخلايا إلا في عام ٢٠٠٣. فقد وجد أن بروتين عامل تشتيت الصبغة (PDF) يُساعد في التحكم في الإيقاعات البيولوجية، وبالتالي النشاط الحركي ، لهذه الجينات في الخلايا. وقد تم تحديد موقعه في الخلايا العصبية الجانبية البطنية الصغيرة (sLN _v s) في دماغ ذبابة الفاكهة . من هذه البيانات، استنتج هول أن الخلايا العصبية الجانبية البطنية الصغيرة (sLN _{v s) تعمل كمذبذب رئيسي في ذبابة الفاكهة، وأن بروتين} عامل تشتيت الصبغة (PDF) يسمح بالتزامن بين الخلايا. حصل على جائزة نوبل في الطب أو علم وظائف الأعضاء لعام 2017. ^{[ 12 ] [ 14 ]}

في عام ١٩٩٨، ساهم هول في اكتشافين في ذبابة الفاكهة ( دروسوفيلا ) أسهما في تحسين نموذج TTFL. تمحور الاكتشاف الأول حول دور الكريبتوكروم (CRY) في التزامن. وجد هول أن الكريبتوكروم مستقبل ضوئي رئيسي لكل من التزامن وتنظيم النشاط الحركي. ^{[ ١٥ ]} افترض هول أن الكريبتوكروم قد لا يكون مجرد مدخل للنظام اليومي، بل قد يؤدي دورًا كمنظم للإيقاع الحيوي نفسه. في العام نفسه، اكتشف هول كيفية تنظيم جينات الساعة البيولوجية per و timeless ( tim ) في ذبابة الفاكهة. اكتشف هول أن بروتيني CLOCK و Cycle (CYC) يشكلان ثنائيًا غير متجانس عبر نطاق PAS . عند تكوين هذا الثنائي، يرتبط البروتينان بعنصر المحفز E box للجينين عبر نطاق bHLH لتحفيز التعبير عن mRNA الخاص بـ per و tim . ^{[ ١٥ ]}