اكتشاف “برغز” الحمض النووي الغريب في ولاية كاليفورنيا

بالعربي/ من المحتمل أن ينتمي Borgs إلى كائن أحادي الخلية ويحمل العديد من الجينات غير المعروفة للعلم.

اكتشف العلماء عن طريق الخطأ بنية غامضة – وكبيرة بشكل غير عادي – للحمض النووي في أعماق الوحل في الأراضي الرطبة في كاليفورنيا. الهيكل ، المعروف باسم “برج” ، ينتمي على الأرجح إلى كائن وحيد الخلية ويحمل العديد من الجينات غير المعروفة للعلم. ليس من الواضح تمامًا ما تفعله هذه الأوتار الهائلة من الحمض النووي ، لكنها قد تساعد في زيادة قدرة الكائنات الحية على تفكيك المواد الكيميائية في التربة.

كتبت جيليان بانفيلد ، كبيرة الباحثين ، عالمة الأحياء الدقيقة في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، على تويتر: “لم أكن متحمسًا بهذا الاكتشاف منذ كريسبر”. ( كريسبر هي تقنية رائدة لتعديل الجينات تعتمد على آلية دفاع طبيعية موجودة في البكتيريا.) “تخيل كيانًا غريبًا غريبًا ، ليس حيًا ولا ميتًا ، يستوعب ويشارك الجينات المهمة.”

اقترح نجل بانفيلد تسمية الهياكل “بورجز” على اسم مخلوقات ستار تريك الشهيرة ، الذين يجمعون ويستوعبون التكنولوجيا والمعرفة الخاصة بالأنواع الغريبة الأخرى. نشر الباحثون النتائج التي توصلوا إليها ، والتي لم تتم مراجعتها من قبل الأقران ، في قاعدة بيانات ما قبل الطباعة bioRxiv . 

اكتشفت بانفيلد وفريقها نهر بورغ أثناء الحفر في عمق الأراضي الرطبة في كاليفورنيا بحثًا عن أجزاء من الحمض النووي المتضمنة في دورة الكربون ، وهي العملية التي يتم من خلالها إعادة تدوير الكربون عبر البيئة ، وفقًا لمجلة Nature . ثم حددوا 19 نوعًا مختلفًا من كاليفورنيا ومناطق مماثلة في كولورادو.

لا يعرف الباحثون حتى الآن ما هي هذه الكائنات ، أو ماذا يفعلون ، لكنهم يعتقدون أن الكيانات الغريبة تكمن على الأرجح في كائنات وحيدة الخلية تُعرف باسم العتائق. تشير دراستهم المبكرة إلى أن الهياكل المكتشفة حديثًا هي نوع من العناصر خارج الصبغيات (ECEs) – الحمض النووي المخزن خارج كروموسومات الكائن الحي ، وهي هياكل معبأة بإحكام تضم غالبية جينات الكائن الحي. 

يمكن للميكروبات أن تشترك في العديد من ECEs المختلفة مع بعضها البعض للقيام بوظائف مفيدة ليست بالضرورة “ضرورية” ، مثل مقاومة المضادات الحيوية ، وفقًا لمجلة Nature. المعروف أن ECEs عبارة عن فيروسات أو بلازميدات ، وهي جزيئات DNA دقيقة يمكن العثور عليها في البكتيريا (وبعض الخلايا الأخرى) ، وعادة ما تعطي نوعًا من الميزة الجينية للبكتيريا مثل مقاومة المضادات الحيوية.

قال المؤلف الرئيسي باسم المؤلف الرئيسي ، باسم الشايب ، زميل أبحاث الدراسات العليا في المؤسسة الوطنية للعلوم في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، إن بورغ “ضخمة في الحجم”. وجد الباحثون أن الحمض النووي يمكن أن يكون له أطوال تصل إلى حوالي مليون زوج قاعدي – ثنائي الحمض النووي الذي يشكل درجات جزيء الحمض النووي. هذا الطول يجعلهم حوالي ثلث حجم الجينوم المضيف ، كما أخبر الشايب Live Science في رسالة بريد إلكتروني. 

وأضاف الشايب: “جيناتهم مختلفة تمامًا عما ستجده في ECEs الموصوفة سابقًا”. وقال إن Borg DNA موجود في الشكل الخطي ، وليس الشكل الدائري التقليدي الموجود في الجينومات الفيروسية والبلازميدية. علاوة على ذلك ، لديهم مناطق متكررة بشكل غير عادي ، وهي ليست سمة شائعة موجودة في جينومات الفيروسات أو البلازميدات. 

قال الشايب: “أود أن أقول إنها أكثر إثارة ليس لأن أي ميزة واحدة في برج فريدة فريدة بشكل لا يصدق ، ولكن الجمع بين هذه الميزات معًا يجعل من Borgs رائعة”. وأضاف أن ما يقرب من 80٪ من جينات بورغ “لها وظائف غير معروفة تمامًا”. 

في الـ 20٪ المتبقية من الجينوم ، وجدوا أن البورجات قد اكتسبت العديد من الجينات التي من شأنها “زيادة” قدرات مضيفيهم. على سبيل المثال ، يعتقدون أن Borgs من المحتمل أن تعزز عمليات التمثيل الغذائي لمضيفها عن طريق زيادة قدرة المضيف على استقلاب الميثان. 

وكتب بانفيلد على تويتر أن بورغ تشبه “المعززات التوربينية” لاستقلاب الميثان. “هذا يعني أنه يمكن أن يكون لها تأثيرات مناخية كبيرة.” ووافق الشايب على أن بورغ يمكن أن تصبح في المستقبل أداة مفيدة في التقاط غازات الاحتباس الحراري من البيئة. 

وجدوا أن Borgs لديها أيضًا جينات قد تحسن إنتاج البروتين ، وتعزز تثبيت النيتروجين (أو العملية التي يتم من خلالها تحويل النيتروجين في الهواء إلى مركبات عضوية يمكن للمحاصيل استخدامها للبقاء والنمو) وتعزيز نقل الإلكترون خارج الخلية (وهي عملية اللازمة للكائنات لتتنفس المركبات بخلاف الأكسجين ). وقال الشايب “لهذا السبب أيضًا نعتقد أننا وجدنا هذه الأرض العميقة في تربة خالية من الأكسجين”.المحتوى ذي الصلة

في جميع الأماكن التي عثروا فيها على Borgs ، وجدوا أيضًا الحمض النووي الذي ينتمي إلى العتائق المعروفة باسم Methanoperedens ، وفقًا لمجلة Science Magazine . يشير ذلك إلى أن عائلة Borgs قد تكون موجودة داخل هذه الميكروبات ، لكن العلماء لا يعرفون على وجه اليقين لأنهم لا يستطيعون زراعة Methanoperedens في المختبر لاختبار الفكرة. أيا كان هذا الهيكل ، فهو “مثير للغاية” ، كما قال دبليو فورد دوليتل ، الأستاذ الفخري في قسم الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية في جامعة دالهوزي في كندا ، والذي لم يكن جزءًا من الدراسة ، لمجلة ساينس. 

ومع ذلك ، لا يزال آخرون غير مقتنعين. قال مارت كروبوفيتش ، عالم الفيروسات الأثري في معهد باستور في باريس ، والذي لم يشارك في الدراسة ، لموقع Chemical & Engineering News أن عائلة Borgs قد لا تكون فريدة تمامًا ولكنها نوع من البلازميد العملاق ، المعروف أيضًا باسم megaplasmid. 

ومع ذلك ، قال الشايب “هناك الكثير مما لا نعرفه حاليًا عن آل برجس”. “ستكون مغامرة رائعة لمعرفة المزيد عنها.”

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com