ماكس ديلبروك: الفيزيائي الذي بحث عن القفزة الكمية للحياة

تلقى تدريبه على يد فولفغانغ باولي (Wolfgang Pauli) وخالط نيلز بور (Niels Bohr)، وكان من المفترض وفقاً لكل التوقعات المنطقية أن يقضي حياته المهنية في ممارسة الفيزياء النظرية. وبدلاً من ذلك، استغل ماكس ديلبروك (Max Delbrück) تكهنات بور بأن التكاملية على النمط الكمي قد تمتد إلى الأنظمة الحية ليتخذها ذريعة لترك الفيزياء والالتفات إلى الفيروسات التي تصيب البكتيريا، وهي قفزة نوعية كاملة ساعدت في اختراع مجال علم الأحياء الجزيئي كأثر جانبي تقريباً.

برلين، الفيزياء، واقتراح مصيري

ولد ديلبروك في 4 سبتمبر 1906 في برلين، في عائلة ذات ثقل فكري وسياسي كبير: كانت والدته من سلالة الكيميائي يوستوس فون ليبيغ (Justus von Liebig)، وكان والده هانس ديلبروك (Hans Delbrück) أستاذاً للتاريخ في جامعة برلين. درس الفيزياء الفلكية ثم الفيزياء النظرية في جامعة غوتينغن خلال الفترة الثورية لميكانيكا الكم، وأكمل الدكتوراه في عام 1930، ثم قضى سنوات ما بعد الدكتوراه التكوينية في إنجلترا وسويسرا والدنمارك، حيث التقى بباولي وبور. وكانت فكرة بور القائلة بأن مبدأ التكامل الذي يحكم ميكانيكا الكم قد يكون له نظير في علم الأحياء هي التي وجهت انتباه ديلبروك نحو الأنظمة الحية.

عند عودته إلى برلين في عام 1932، عمل ديلبروك كمساعد لليز مايتنر (Lise Meitner) في تجارب تشعيع اليورانيوم، وفي عام 1935، شارك في تأليف ورقة بحثية مع نيكولاي تيموفيف-ريسوفسكي (Nikolay Timofeev-Ressovsky) وكارل زيمر (Karl Zimmer) تقترح نموذجاً فيزيائياً للجين كهيكل جزيئي منفصل قابل للطفرة بفعل الإشعاع. كان للورقة تأثير فوري متواضع ولكن أثرها كان طويل المدى: فقد استلهمها إرفين شرودنغر (Erwin Schrödinger) بشكل مباشر في محاضرته وكتابه المؤثر لعام 1944 "ما هي الحياة؟" (What Is Life?)، وهو ما ساعد بدوره في جذب جيل من الفيزيائيين نحو علم الأحياء.

من ذبابة الفاكهة إلى العاثيات

جاءت منحة مؤسسة روكفلر عام 1937 بديلبروك إلى معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) لدراسة وراثة ذبابة الفاكهة، لكنه سرعان ما تحول إلى دراسة العاثيات (الفيروسات التي تصيب البكتيريا) كنظام أنظف لدراسة الوراثة على المستوى الجزيئي. بالعمل مع إيموري إليس (Emory Ellis)، نشر "نمو العاثيات" (The Growth of Bacteriophage) في عام 1939، موضحاً أن مجموعات العاثيات تتكاثر في دفعات متزامنة منفصلة بدلاً من النمو الأسي المستمر، وهي نتيجة منحت بيولوجيا الفيروسات أول طريقة تجريبية كمية حقيقية.

مجموعة العاثيات وتجربة لوريا-ديلبروك

من عام 1940 إلى عام 1947، قام ديلبروك بتدريس الفيزياء في جامعة فاندربيلت بينما كان يدير برنامجاً موازياً لأبحاث الأحياء، وخلال هذه الفترة بنى التعاونيات التي ستحدد مسيرته المهنية: مع سلفادور لوريا (Salvador Luria) بدءاً من عام 1941، ومع ألفريد هيرشي (Alfred Hershey) من عام 1943. في عام 1942، نشر لوريا وديلبروك ما أصبح يعرف بتجربة لوريا-ديلبروك، باستخدام "اختبار التذبذب" الإحصائي على مزارع بكتيرية لإظهار أن المقاومة للعدوى الفيروسية تنشأ من طفرات عفوية موجودة مسبقاً بدلاً من كونها استجابة محفزة للفيروس نفسه - وهو تأكيد صارم وكمي للتباين الدارويني الذي يعمل على المستوى الميكروبي، قدمه فيزيائي يطبق التفكير الإحصائي على سؤال بيولوجي جادل حوله علماء الأحياء لسنوات دون جدوى.

في عام 1945، أسس ديلبروك ولوريا وهيرشي دورة صيفية في وراثة العاثيات في مختبر كولد سبرينغ هاربور (Cold Spring Harbor Laboratory) أصبحت المركز التنظيمي لما بدأ الباحثون يسمونه "مجموعة العاثيات" (Phage Group) - وهي شبكة غير رسمية ولكنها مؤثرة للغاية من العلماء الذين يُنسب إليهم على نطاق واسع الفضل في تسريع ظهور علم الأحياء الجزيئي كتخصص متميز في العقد التالي من خلال أساليبهم المشتركة وأنظمتهم التجريبية الموحدة.

معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وحياة علمية ثانية

عاد ديلبروك إلى معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا كأستاذ لعلم الأحياء في أواخر عام 1947 وبقي هناك حتى تقاعده كأستاذ فخري في عام 1977، باستثناء فترة أسس فيها وأدار معهداً للوراثة الجزيئية في جامعة كولونيا، تم افتتاحه رسمياً في عام 1962. في سنوات بحثه الأخيرة، تحول بعيداً عن وراثة العاثيات نحو الفسيولوجيا الحسية، مستخدماً الفطريات Phycomyces ككائن نموذجي لدراسة كيفية اكتشاف الأنظمة البيولوجية البسيطة للضوء والاستجابة له - وهي قفزة علمية ثانية كانت مدروسة بقدر قفزته الأولى.

الأسرة، الحرب، والفقدان

دفعت عائلة ديلبروك ثمناً باهظاً في ظل الحكم النازي: تزوجت أخته إيمي (Emmi) من كلاوس بونهوفر (Klaus Bonhoeffer)، وتم إعدام كلاوس وشقيقه ديتريش بونهوفر (Dietrich Bonhoeffer) في عام 1945 لدورهما في مقاومة هتلر بعد مؤامرة 20 يوليو، بينما توفي شقيق ديلبروك، يوستوس (Justus)، في الحجز السوفيتي في نفس العام. كان ديلبروك نفسه قد غادر ألمانيا قبل أسوأ سنوات الحرب وأصبح مواطناً أمريكياً في عام 1945، ليبني حياته العلمية في قارة كلفته مقاومة أشقائه للنازية حياتهم.

لماذا يسمى ماكس عبقرياً

تستند قضية ديلبروك كعبقري إلى فعل مدروس بشكل غير عادي من النقل الفكري: فهو لم يتعثر في علم الأحياء، بل استورد بوعي عادات الفيزياء المتمثلة في الدقة الكمية، والاختبار الإحصائي، وتصميم النظام التجريبي البسيط إلى مجال كان، قبل مجموعة العاثيات، يعمل غالباً على أساليب رصدية أكثر مرونة. لجنة نوبل، عند منحها جائزة عام 1969 في علم وظائف الأعضاء أو الطب له بالاشتراك مع لوريا وهيرشي "لاكتشافاتهم المتعلقة بآلية التكاثر والبنية الجينية للفيروسات"، نسبت إليه الفضل على وجه التحديد في تحويل أبحاث العاثيات "من التجريبية الغامضة إلى علم دقيق" - وهي لغة تصف بدقة نقل انضباط الفيزيائي إلى علم الأحياء كإنجاز. إن انتخابه كعضو أجنبي في الجمعية الملكية وتسمية مركز ماكس ديلبروك للطب الجزيئي في برلين باسمه يعكسان نفس الإجماع. التعقيد الصادق هو أن المخرجات التجريبية الفردية لديلبروك كانت متواضعة نسبياً إذا قيست بعدد الاكتشافات؛ ربما كانت مساهمته الأكثر ديمومة مؤسسية وتربوية - بناء ثقافة مجموعة العاثيات وتدريب الباحثين الذين حققوا العديد من اختراقات المجال اللاحقة - وهي عبقرية في المنهج والإرشاد بدلاً من عبقرية الرؤية المنفردة.

الإرث

توفي ديلبروك في 9 مارس 1981 في باسادينا، كاليفورنيا، بعد أن قضى ثلاثة عقود في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وساعد في تأسيس المنهجية التأسيسية لمجال علمي كامل. تحمل جائزة ماكس ديلبروك ومركز ماكس ديلبروك للطب الجزيئي اسمه إلى المستقبل، لكن إرثه الأكثر انتشاراً هو ثقافة العمل في علم الأحياء الجزيئي الحديث ذاته - الكمية، والأنظمة البسيطة، والدقة الإحصائية - التي زرعها فيزيائي تدرب في غوتينغن في علم الأحياء تقريباً كتجربة في حد ذاتها.