مناطق مظلمة من الجينوم قد تحفز تطور أنواع جديدة!

وقد تمنع هذه الامتدادات الطويلة والمتكررة من الجينوم، الحيوانات غير المتوافقة في النهاية من التزاوج عن طريق خلط الكروموسومات في أطفالها الهجينة. وإذا لم تتمكن الحيوانات من مجموعات سكانية مختلفة من التزاوج، فستتباعد بمرور الوقت، ما يؤدي إلى التكاثر.

وعلى سبيل المثال، فقط 1٪ من الثلاثة مليارات حرف، أو النيوكليوتيدات، في الجينوم البشري تصنع البروتينات التي تحدد سمات مثل لون العين والطول. وقد تخبر امتدادات أخرى من الحمض النووي الجسم عن عدد نسخ البروتين التي يجب إنتاجها، أو تشغيل الجينات أو إيقاف تشغيلها في الأنسجة المختلفة، من بين وظائف أخرى.

ومع ذلك، فإن ما يقرب من 10٪ من الجينوم البشري يتكون من امتدادات طويلة ومتكررة من الحمض النووي satellite، والتي، لسنوات عديدة، لم يعتقد العلماء أنها فعلت الكثير، كما قال المعد المشارك في الدراسة مادهاف جاغاناثان، وهو حاليا أستاذ مساعد في ETH Zurich، معهد الكيمياء الحيوية في سويسرا.

وقال جاغاناثان لـ "لايف ساينس" في رسالة بالبريد الإلكتروني: "تكرار الحمض النووي satellite كان وفيرا للغاية في الأنواع ولوحظ على نطاق واسع في حقيقيات النوى، أو أشكال الحياة ذات نوى الخلية. وعلى الرغم من ذلك، رُفضت إلى حد كبير على أنها غير مرغوب فيها من الحمض النووي".

إقرأ المزيد

تطوير تقنية تعديل جيني وُصفت بـ"سكين الجيش السويسري" يمكنها معالجة الأمراض الوراثية المستعصية

ومع ذلك، في دراسة أجريت عام 2018، اكتشف جاغاناثان، الذي كان وقتها في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، ومستشاره السابق لما بعد الدكتوراه، عالم الأحياء يوكيكو ياماشيتا، أيضا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، أن بعضا من هذا الحمض النووي يخدم غرضا حاسما: إنه ينظم الحمض النووي داخل نواة الخلية. ووجدت هذه الدراسة أن بعض البروتينات تلتقط جزيئات الحمض النووي وترتبها في حزم كثيفة من الكروموسومات. ووجدوا أن الحمض النووي satellite يخبر هذه البروتينات عن كيفية تجميع الكروموسومات وتنظيمها.

وفي أحدث دراسة نُشرت في 24 يوليو في مجلة Molecular Biology and Evolution، وجد جاغاناثان وياماشيتا دورا آخر للحمض النووي satellite: قيادة الأنواع. وكان الفريق يدرس الخصوبة في نوع ذبابة الفاكهة Drosophila melanogaster.

وعندما حذف الباحثون الجين الذي يرمز لبروتين يسمى prod، والذي يرتبط بالحمض النووي satellite لتكوين الكروموسومات، انتشرت كروموسومات الذباب خارج النواة. من دون القدرة على تنظيم الكروموسومات بشكل صحيح، فنفق الذباب.

وقال جاغاناثان إن هذا كان رائعا، لأن البروتين المحذوف فريد من نوعه لـ D. melanogaster. وهذا يعني أن تسلسلات الحمض النووي satellite سريعة التطور هذه، يجب أن تحتوي أيضا على بروتينات سريعة التطور ترتبط بها.

ولاختبار هذه الفكرة، قام جاغاناثان بتربية إناث D. melanogaster مع ذكور من نوع مختلف، Drosophila simulans. وكما هو متوقع، لم تعيش الأنواع الهجينة طويلا. وعندما نظر الباحثون في خلايا الذباب، رأوا نوى مشوهة مع الحمض النووي منتشرة في جميع أنحاء الخلايا، تماما كما فعلوا عندما حذفوا بروتين prod في تجارب سابقة.

فهل يعني ذلك أن الحمض النووي satellite يمكن أن يقود الأنواع؟. يشتبه الفريق في أنه إذا تطور الحمض النووي satellite بسرعة، وصنع مخلوقان بروتينات مختلفة مرتبطة بالحمض النووي satellite، فلن ينتجوا ذرية سليمة. ونظرا لأن البروتينات المرتبطة بالكروموسنتر وشرائح الحمض النووي satellite تتطور بشكل مختلف في مجموعات أو أنواع منفصلة، يمكن أن ينشأ هذا التعارض بسرعة إلى حد ما.

ولاختبار هذه الفرضية، قاموا بتحوير جينات ربط الحمض النووي satellite التي أدت إلى عدم التوافق في كلا الوالدين. وعندما أعادوا كتابة جينومات الذباب لتكون متوافقة، أنتجوا كائنات هجينة صحية.

ويشك جاغاناثان في أن مثل هذه الخلافات في الحمض النووي satellite يمكن أن تكون عاملا كبيرا في تطور الأنواع الجديدة. وهو يأمل في أن تتمكن المزيد من الأبحاث من اختبار نموذجهم الخاص بعدم التوافق الهجين مع الأنواع الأخرى.

وفي النهاية، يمكن أن يؤدي هذا البحث إلى وسيلة للعلماء لإنقاذ الهجينة "المنكوبة"، أو الهجينة التي لا تعيش لفترة طويلة بعد الولادة. وهذا يمكن أن يمهد الطريق لاستخدام التهجين كوسيلة لإنقاذ الأنواع المهددة بالانقراض بشكل خطير، مثل وحيد القرن الأبيض الشمالي، الذي تعيش منه إناث فقط.

المصدر: لايف ساينس